光纤阵列式羽毛球客观辅助裁判系统关键技术研究

论文摘要

现行的羽毛球裁判系统是一个完全主观的裁判系统,每次仲裁的结果完全依赖于裁判或观察者的眼睛来判定羽毛球落点的具体位置。因此,羽毛球比赛过程中经常有争议出现。即使采用摄像回放的方式,最终也是以人眼对图像的观察作为裁判结论,难以实现羽毛球落点的精确判定,不能给出客观的结论。本文针对羽毛球比赛落点判定存在的缺陷,提出了一种客观、精确、实时地检测羽毛球与地板（边线处）接触位置的光纤阵列式羽毛球客观辅助裁判系统的概念,并对羽毛球客观辅助裁判系统所涉及的关键技术进行研究,包括系统的组成、系统的工作原理及各个组成模块的工作原理等。对系统各组成模块进行具体设计,并对系统中各关键技术进行了实验分析。完成主要工作如下:（1）在总结国内外羽毛球出界判别相关资料和相关判别技术优缺点的基础上,提出设计光纤阵列式羽毛球客观辅助裁判系统。（2）分析系统的工作原理和组成模块的结构原理,确定光纤阵列式羽毛球客观辅助裁判系统的主要结构框架,并设计了系统各个组成模块的具体结构。（3）通过模拟实验,在统计数据基础上确定羽毛球与地板的接触点尺寸大小,并基于此设计了光纤探测器阵列参数。（4）基于Visual C++开发的图像处理软件,应用计算机图像处理技术对图像进行相关处理分析。（5）设计系统的实验方案,分别完成了普通平凸透镜单探测头实验、光纤直接探测实验和光纤阵列检测的验证性实验,获得满意的实验结果,验证了光纤阵列式羽毛球客观辅助裁判系统检测的可行性。光纤阵列式羽毛球客观辅助裁判系统具有成本低、精度高、易于推广等特点,它能够客观、准确、迅速地判定羽毛球的落地位置,对羽毛球比赛判罚的公正性有着重要的意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景、目的和意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 检测系统工作原理和组成结构
• 2.1 检测系统工作原理
• 2.2 检测系统组成及各模块工作原理
• 2.3 本章小结
• 第三章 激光与光纤耦合和光纤耦合器
• 3.1 光纤
• 3.2 激光-光纤耦合条件及耦合效率影响因素
• 3.3 激光-光纤耦合方式
• 3.4 激光-光纤耦合方案选择
• 3.5 光纤耦合器
• 3.6 光纤耦合器选择
• 3.7 本章小结
• 第四章 探测透镜和阵列布局
• 4.1 探测透镜选择
• 4.2 自聚焦透镜应用现状分析
• 4.3 自聚焦透镜近轴光线光学分析
• 4.4 自聚焦透镜特性
• 4.5 探测头透镜工作原理
• 4.6 探测透镜阵列布局
• 4.7 本章小结
• 第五章 信号接收和计算机图像处理
• 5.1 CCD图像传感器
• 5.2 图像采集卡
• 5.3 计算机图像处理技术概述
• 5.4 图像处理相关技术
• 5.5 本章小结
• 第六章 实验和数据分析
• 6.1 实验方案步骤
• 6.2 实验器材选择和图像处理软件
• 6.3 单个探测头的实验和结果分析
• 6.4 阵列检测实验和结果分析
• 6.5 实验总结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表论文