一种用于高尔夫球击球过程评估的方法以及高尔夫球杆与流程

本技术涉及信息处理领域，具体而言本技术实施例涉及一种用于高尔夫球击球过程评估的方法以及高尔夫球杆。

背景技术：

1、球杆头部(具体地是球杆头部的杆面)与球的接触在高尔夫球击球过程中至关重要，它决定了球的运动轨迹及落点。高尔夫学习者常花费数年时间以求实现稳定良好的击球接触，但是由于球的飞行速度太快，球员无法直接观察到球的触击瞬间，因此需要借助设备评估接触位置。

2、为了获取接触位置，相关技术采用常见的独立于球杆设置的摄像机、发射分析仪或者雷达测量速度等作为独立设备获取击球过程评估结果，然而采用摄像机和发射分析仪获取评估结果时系统较大且需要将该系统放置在击球人的面前，给击球带来很多不便；采用雷达测量速度系统也较大且需要将设备放置在击球人身后对击球过程造成影响。此外相关的技术方案至少还存在如下技术缺陷：对应的设备价格昂贵且功能有限，评估结果的准确性欠佳。

技术实现思路

1、本技术实施例的目的在于提供一种用于高尔夫球击球过程评估的方法以及高尔夫球杆，本技术实施例的将各类传感器(包括图像采集传感器、惯性测量单元、麦克风等)作为高尔夫球杆的一部分，能够精确测量球杆头部与高尔夫球之间的接触情况，同时，采用本技术的实施例还能自主追踪并极为精确地测量挥杆路径与速度并计算球的旋转及飞行轨迹，将发射分析、触球测量及挥杆分析集于一体。

2、第一方面，本技术的实施例提供了一种用于高尔夫球击球过程评估的方法，运行于设置有处理器和多类传感器的高尔夫球杆，所述方法包括：获取在本次击球过程采集的多类信息，其中，所述多类信息至少包括视频帧序列、声音信息以及姿态信息；根据所述多类信获取击球过程评估结果，其中，所述击球过程评估结果包括：球与杆面的接触位置、杆面与球和地面的接触属性、球杆运动轨迹以及球的旋转速度。

3、本技术的实施例通过集成在高尔夫球杆的传感器实时采集多类信息进而根据这些信息评估击球过程，在降低成本的同时提升了评估结果的准确性，且减少获取评估结果对击球人员的击球影响。

4、在一些实施例中，用于采集所述视频帧序列的图像采集传感器的个数为一，其中，所述根据所述多类信息获取击球过程评估结果，包括：从所述视频帧序列中获取所述球与所述杆面接触的第一图像；获取单应性矩阵；通过所述单应性矩阵将所述第一图像转换为正视视角接触图；根据所述正视视角接触图确定所述球与所述杆面的接触点的像素坐标值，得到所述球与所述球杆的接触位置。

5、本技术的一些实施例通过一个摄像头获取的图像确定球与球杆头部的接触位置，提升数据处理的速度。

6、在一些实施例中，所述根据所述正视视角接触图确定所述球与所述杆面的接触点的像素坐标值，包括：所述正视视角接触图上选择目标区域，其中，所述目标区域是在所述正视视角接触图上所述杆面与所述球的接触区域；根据所述球的实际尺寸和形状在所述正视视角接触图的目标区域的邻近区域构造圆形投影面区域；将所述圆形投影面区域的中心位置处作为所述球与所述杆面的接触位置。

7、本技术的实施例结合高尔夫球的实际尺寸确定最终该球与球杆头部的接触位置可以提升得到的接触位置的准确性。

8、在一些实施例中，用于采集所述视频帧序列的图像采集传感器包括第一图像采集传感器和第二图像采集传感器，所述第一图像采集传感器以及所述第二图像采集传感器以预定的旋转角度和空间位移设置于所述球杆，其中，所述根据所述多类信息获取击球过程评估结果，包括：获取由所述第一图像采集传感器采集的第一视角视频帧序列；获取由所述第二图像采集传感器采集的第二视角视频帧序列；根据所述第一视角视频帧序列和所述第二视角视频帧序列获取所述球与所述杆面接触位置的三维坐标。

9、本技术的实施例通过两个摄像头拍摄的不同视角的图像能精确获取球与球杆头部接触位置的三维坐标。

10、在一些实施例中，所述根据所述多类信息获取击球过程评估结果，包括：获取在击球过程中所述球杆的形变量；至少根据所述视频帧序列确定所述球杆的初始运动轨迹；根据所述形变量修正所述初始运动轨迹，得到所述球杆的目标运动轨迹。

11、本技术的一些实施例通过图像采集传感器采集的图像以及预先估计的形变量确定球杆的运动轨迹，提升得到的评估结果的准确性。

12、在一些实施例中，所述至少根据所述视频帧序列确定杆面的初始运动轨迹，包括：通过姿态信息采集传感器获取第一时刻的姿态信息，得到第一位置以及第一方向；从所述视频帧序列中获取与所述第一时刻最临近的时刻拍摄的球杆位姿图像，并通过所述球杆位姿图像获取第二位置以及第二方向；融合所述第一位置和所述第二位置得到所述第一时刻的目标位置，并融合所述第一方向和所述第二方向得到所述第一时刻的目标方向，其中，所述初始运动轨迹是由多个时刻的目标位置和目标方向确定的运动路径。

13、本技术的一些实施例通过融合图像获取的位姿信息以及采用imu获取的位姿信息得到更加准确的初始运动轨迹，进而提升得到球杆运动轨迹的准确性。

14、在一些实施例中，所述根据所述多类信息获取击球过程评估结果，包括：识别所述视频帧序列中相应球上的旋转标记；根据所述旋转标记估计所述球的旋转速度。

15、本技术的一些实施例通过分析图像拍摄的高尔夫球的球面上设置的标记评估球的旋转速度，提升该值的准确性。

16、在一些实施例中，所述接触属性包括接触次序以及接触轻重程度，其中，所述根据所述多类信息获取击球过程评估结果，包括：根据所述声音信息的属性信息确定所述球杆与所述球以及所述球杆与地面的所述接触次序，或者，根据所述声音信息的属性信息确定所述球杆与地面或者草坪的所述接触轻重程度。

17、本技术的一些实施例通过分析麦克风采集的声音信息确定球杆与球以及与地面的接触属性，在减少成本的同时提升得到接触属性结果的速度。

18、在一些实施例中，所述根据所述多类信息获取击球过程评估结果，包括：通过声音信息采集传感器采集的所述声音信息确定所述球与所述球杆接触的时刻t1；从所述视频帧序列中筛选得到与所述时刻t1最邻近的时刻拍摄的目标图像；从所述视频帧序列中筛选出所述球杆与地面首次接触的第二图像；确认所述目标图像和所述第二图像在所述视频帧序列中相对拍摄次序，以获取杆与球和地面的接触次序。

19、本技术的一些实施例通过图像和麦克风采集的声音信息获取球杆与球和地面的接触顺序，提升该评估结果的准确性。

20、在一些实施例中，所述视频帧序列是通过事件传感器采集得到的。

21、本技术的一些实施例通过高速摄像头(例如，事件传感器)获取足够多的图像帧，进而可以提升通过图像获取评估结果的准确性且减少同步不同传感器的时间提升数据处理速度。

22、第二方面，本技术的一些实施例提供一种数据采集及处理装置，所述数据采集及处理装置可装配于高尔夫球杆，所述数据采集及处理装置包括：图像采集传感器，被配置为采集球杆击球过程的多帧图像得到视频帧序列；姿态信息采集传感器，被配置为采集球杆的姿态信息；声音信息采集传感器，被配置为采集击球过程的声音信息；以及，计算处理单元，被配置为执行如第一方面任意一个实施例所述的方法。

23、在一些实施例中，所述数据采集及处理装置还包括环境光传感器，被配置为获取球杆所在场景的环境光信息；其中，所述图像采集传感器的曝光参数值是根据所述环境光信息确定的。

24、第三方面，本技术的实施例提供一种高尔夫球杆，所述高尔夫球杆包括如第二方面所述的数据采集及处理装置以及球杆。

25、本技术的实施例通过设置在球杆上的多类传感器采集多类信息，进而可以获取的评估结果的种类，提升技术方案的通用性。

26、在一些实施例中，所述数据采集及处理装置包括的姿态信息采集传感器、声音信息采集传感器以及计算处理单元设置于球杆内部。

27、本技术的实施例将传感器设置在球杆内部，相比于设置在球杆外面的方式，至少可以最大程度的减少传感器对杆的平衡和重量的影响。

28、在一些实施例中，所述图像采集传感器的至少部分位于所述球杆内部。

29、在一些实施例中，所述图像采集传感器的光学部分位于所述球杆外部，且剩余部分位于所述球杆内部。

30、本技术的一些实施例仅将图像采集传感器的光学部分设置在球杆外部，可以最大程度解决由于将图像采集传感器设置在球杆外部导致的影响击球视线的问题。

31、第二方面，本技术的一些实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述程序由处理器执行时可实现如第一方面任意一个实施例所述的方法。

32、第三方面，本技术的一些实施例提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任意一个实施例所述的方法。