乒乓球三维运动轨迹重建与分析

"乒乓球的三维运动轨迹重建——马瑞雪, 杜忠华, 肖雨, 刘仁杰, 刘健莹——南京理工大学机械工程学院" 本文研究的主要目标是利用图像处理技术对乒乓球的三维运动轨迹进行重建，并分析其运动形态。在这一过程中，首先对通过摄像设备采集的图像序列进行立体校正，以消除拍摄过程中的畸变和环境影响，确保后续处理的准确性。立体校正的关键在于对图像进行几何校正，使其符合真实世界的空间关系。 接下来，采用颜色识别技术来定位乒乓球。由于乒乓球具有独特的颜色特征，可以通过色彩空间转换和阈值设定来识别出乒乓球。在此基础上，结合改进的霍夫圆检测算法，可以准确地检测出乒乓球在图像中的位置，即乒乓球的圆心坐标。霍夫圆检测是一种经典的形状检测方法，通过累积空间变换来检测圆形特征，而改进的版本则可能包括更快的计算速度或更高的检测精度。 在获取了乒乓球在不同帧的圆心坐标后，研究人员利用前后帧图像的特征点坐标差值进行时间序列上的匹配。这种匹配方法能够追踪乒乓球在连续图像中的运动轨迹，通过比较相邻帧的乒乓球位置变化，可以确定乒乓球的运动状态。 最后，文章应用三角测量法对匹配的特征点进行三维重建。三角测量是计算机视觉中常用的一种三维重建技术，它基于多个视点的投影关系来计算物体在三维空间的位置。通过这种方式，不仅可以得到乒乓球在每一时刻的三维位置，还能进一步计算出其速度和加速度，从而实现动态物体的三维运动重建。 实验结果显示，这种方法提高了特征提取的准确性，有效地实现了时间序列上的特征匹配，从而获得准确的三维运动数据。这种方法对于理解乒乓球运动规律、运动员动作分析以及体育训练的科学化都有着重要的意义。此外，这项研究的方法论也对其他动态物体的三维运动重建提供了参考和借鉴。 关键词: 三维重建, 运动轨迹, 特征点, 特征匹配 引用格式: 马瑞雪, 杜忠华, 肖雨, 刘仁杰, 刘健莹. 乒乓球的三维运动轨迹重建. 计算机系统应用, 2021, 30(1): 250–255. http://www.c-s-a.org.cn/1003-3254/7751.html