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鹰鹰眼眼系系统统简简介介

基于计算机视觉技术的⽻⽑球“鹰眼”系统的设计与研究

摘要

计算机视觉技术被⼴泛应⽤于国，⼯业，交通和体育产业，并发挥着越来越重要的作⽤。国际⽹球公开赛中的鹰眼系统作为

计算机视觉在体育中应⽤的典型代表，为⽹球运动带来了前所未有的发展和新的活⼒。与此同时，呼唤⽻⽑球鹰眼系统的呼声

越来越⾼，但是应⽤在⽻⽑球运动上的鹰眼技术还有⼀定的局限性，如何将相应的计算机视觉技术和⽻⽑球运动结合起来，为

⽻⽑球赛事、⽻⽑球教学中带来新的活⼒和兴奋点以及新的⽅法和⼿段，成为了⽬前⼀个新的研究课题。

⽻⽑球“鹰眼”系统以计算机视觉技术为背景，使计算机技术与⽻⽑球运动相结合，核⼼是研究摄像机标定、运动物体检测、⽬

标定位等计算机视觉技术。

本⽂在阅读⼤量国内外⽂献的基础上，根据⽻⽑球运动的特点，设计并通过实验实现了基于计算机视觉的⽻⽑球“鹰眼”系统。

针对系统的要求和实际试验情况，采⽤了SONYFDR-AX1E摄像机采集视频图像；使⽤了Tsai两步法对摄像机进⾏了标定，并

获得了左右两个摄像机的内参数和外参数、两个摄像机之间的位姿变换关系以及摄像机坐标系与世界坐标系之间的关系，为三

维信息获取奠基了基础；检测运动物体⽬标时，背景差分法的使⽤，以及结合了实时更新背景图像的⽅法，提⾼了⽻⽑球检测

的准确性；在对⽻⽑球进⾏定位时，联合背景差分、数学形态学中的开运算和特征点统计的⽅法，可以稳定、精确的检测⽻⽑

球⽬标的质⼼，对光照变化不敏感，鲁棒性较好；基于⽻⽑球“鹰眼”系统⽬标唯⼀的特点以及实时性的要求，在获取⽻⽑球⽬

标的⼆维质⼼之后，使⽤⽴体视觉算法求得了⽻⽑球⽬标的三维信息；针对三维数据中的误差，⽤最⼩⼆乘法对曲线进⾏拟

合，平滑处理了数据。系统运⾏表明使⽤的⽅法快速、有效，具有很好的鲁棒性，精度误差约为2cm，准确的判断⽻⽑球的第

⼀落点，可以满⾜系统的要求。

关键词：⽻⽑球“鹰眼”；计算机视觉；运动⽬标检测；

DesignandResearchoftheadmintonHawkeyeSystemasedon

ComputerVision

Abstract

ComputerVisionTechnologyiswidelyusedinthenationaldefense,industry,transportationandsports,andplaysan

increasingimportantroleinthesefield.Asthetypicalexampleoftheapplicationofthecomputervisioninthesportsfield,

TennisHawkeyeSystembringstheunprecedenteddevelopmentandnewenergy.Atthesametime,thevoiceofcalling

admintonHawkeyeSystemisgettinghigherinrecentyears.However,there’sstillsomelimitationswhenapplying

admintonHawkeyeSystem.Soitbecomesanewresearchtopiconhowtocombinethecomputervisiontechnologyand

badminton,andtobringthenewenergyandexcitementtothebadmintonmatchesandteaching.

asedonthecomputervision,thebadmintonHawkeyesystemoffersaneffectiveplatformofthecombinationofthecomputer

technologyandbadmintonsports.Intheprocessofthesystemdesignandimplementation,thecameracalibration,moving

objectdetection,objectlocationandbinocularstereovisionarefocusedresearched.

Onthebasisofreadingalargenumberof