本发明涉及台球图像处理领域，具体涉及一种基于传感器处理模块的球桌智能识别系统。
背景技术：
1、台球(billiard)又称桌球或者弹子球，是球类运动项目之一，是运动员在台球桌上用超过91.4厘米长的球杆，通过按照一定的规则击打主球，使其撞击目标球的一项体育休闲项目。
2、互动投影系统为融合当今世界高科技的广告和娱乐互动系统；互动影音系统提供了不同寻常并激动人心的广告与娱乐交相辉映的效果系统，适用于公共室内场所，特别是休闲、购物、娱乐及教育场所。互动投影系统的运作原理首先是通过捕捉设备(感应器)对目标影像(如参与者)进行捕捉拍摄，然后由影像分析系统分析，从而产生被捕捉物体的动作，该动作数据结合实时影像互动系统，使参与者与屏幕之间产生紧密结合的互动效果。
3、目前，针对如何利用互动影音技术来提高台球运动的趣味性这一课题，现有技术中公开了相关技术：
4、公开号为cn112995621a的中国专利公开了一种具有红外唤醒功能的智能投影装置和监控方法；具体公开了：智能投影装置应用于台球运动辅助系统，台球运动辅助系统还包括：台球桌、台球杆、台球、视频获取系统、中央控制器和第一通讯模块；包括：红外唤醒模块，设置在台球桌上或靠近台球桌的地面上，用于检测人体发出的红外线生成唤醒信号；交互模块，与红外唤醒模块连接，设置在台球桌上或台球桌的上方的天花板上，用于接收到唤醒信号后开启获取用户的交互动作，并基于交互动作生成交互信息；投影模块，与交互模块连接，用于接收到交互信息后开启并进行投影。
5、授权公告号为cn113709411b的中国专利公开了一种mr智能眼镜基于眼动追踪技术的体育辅助训练系统；具体公开了：专家终端利用ar/mr智能眼镜设备收集专家的眼动行为数据和视频影像数据，并将收集到的数据传输至云端服务器；云端服务器对接收到的相关数据构建ai人工智能数据训练，分析眼动数据，还接收新手用户模块发送的请求，反馈对应数据模型；新手用户模块通过ar/mr智能眼镜设备上传当前所在位置以及相应请求，并结合ar/mr智能眼镜设备进行实时学习。
6、公告号为cn204050877u的中国专利公开了一种乒乓球自动计分系统；具体公开了：包括：安装在球网一侧的网架上的计分器，该计分器相对两个打球者的两个面上设置有比分显示屏和发球数显示屏；设置在乒乓球桌面一个角侧面上的控制装置，控制装置与计分器通过导线连接；设置在球网上的网振动传感器，网振动传感器设置在球网上并通过导线与计分器连接；设置在第一、二桌面底面中心位置的第一、二振动传感器，第一、二振动传感器设置在球网上并通过导线与计分器连接。
7、然而：上述现有技术仍然存在以下问题：
8、1.现有技术的台球影音互动系统，主要是通过对参与者的肢体动作作出特定的反应来进行互动，对于不同力度、角度的击球，缺少特定的影音互动功能，整体互动性不足。
9、2.现有技术的台球传感系统，主要是设置在袋口的物体传感器，仅可以检测是否有球落入袋中，进而实现自动积分，对于不同力度、不同角度、不同距离的进球缺少判定能力，不能作出相应的影音互动，趣味性不足。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明的目的在于提出：一种基于传感器处理模块的球桌智能识别系统，包括袋口传感器、视觉传感器、影音互动单元和中央处理器；所述袋口传感器、所述视觉传感器、所述影音互动单元分别与所述中央处理器电性连接；所述中央处理器包括信息接收单元、指令单元、向量判定单元、存储单元；所述向量判定单元基于向量判定算法，对击球者的击球风格进行判定，并将判定结果发送至指令单元；
2、所述向量判定算法包括如下步骤：
3、s1、采集击球准备参数；所述视觉传感器对击球前的参数进行采集，得到击球准备参数集合；
4、s2、计算击球进袋的路径参数；基于击球准备参数，计算击球进袋的路径参数，所述击球进袋的路径参数包括目标球距离、目标袋距离和击球夹角；
5、s3、采集击球参数；击球者出杆击球后，所述视觉传感器采集白球速度和目标球速度；
6、s4、采集击球进袋参数；所述袋口传感器采集目标球进袋数量和进袋撞击力；
7、s5、构建击球特征向量；基于目标球距离、目标袋距离、击球夹角、球速度、目标球速度、目标球进袋数量和进袋撞击力，构建击球特征向量；
8、s6、基于击球特征向量识别击球风格；将所述击球特征向量与预存的击球风格参考向量进行比对，判定击球风格；
9、s7、投放影音特效；基于击球风格的判定结果投放投影特效和音响特效。
10、进一步的，在步骤s1中，所述视觉传感器设置于台球桌上方，视野至少覆盖台球桌的桌面及周边人员区域；所述击球准备参数集合{k}满足：
11、{k}＝{(x0，y0)，α0，{(xi，yi)}，{(xj，yj))}
12、其中，(x0，y0)表示白球坐标；α0表示击球员在准备击球时的球杆指向角；{(xi，yi)}表示可能的目标球坐标集合，(xi，yi)表示从白球坐标出发，沿球杆指向的方向上存在的目标球的坐标，
13、i为目标球序号；{(xj，yj)}表示球袋的坐标集合，j为球袋序号。
14、进一步的，步骤s2具体包括：
15、s21、计算目标球距离，满足：
16、
17、其中，l i表示第i个目标球与白球之间的距离；
18、s22、计算目标袋距离，满足：
19、
20、其中，lji表示第j个目标袋与第i个目标球之间的距离；
21、s23、计算击球夹角，通过白球坐标、目标球坐标和目标袋坐标，计算击球夹角。
22、进一步的，步骤s23具体包括：
23、s231、计算击球向量和进袋向量，满足：
24、
25、其中，表示以白球为起点、第i个目标球为终点的击球向量；表示以第i个目标球为起点、第j个目标袋为终点的进袋向量；
26、s232、计算击球夹角，满足：
27、
28、其中，αij表示击球向量和进袋向量的夹角。
29、进一步的，步骤s3具体包括：
30、s31、当所述视觉传感器检测到白球位置发布变化时，利用逐帧位移法计算白球速度v0，满足：
31、
32、其中，和分别表示白球在检测到移动后的第一参考帧的坐标；和分别表示白球在检测到移动后的第二参考帧的坐标；表示白球的第一参考帧和第二参考帧之间的时间间隔；
33、s32、提取白球以外的图片作为基准背景，当基准背景中的任一球发送位移时，将该球确定为被白球击中的目标球；
34、s33、利用逐帧位移法计算目标球速度vi，满足：
35、
36、其中，和分别表示序号为i的目标球在检测到移动后的第一参考帧的坐标；和分别表示序号为i的目标球在检测到移动后的第二参考帧的坐标；表示目标球的第一参考帧和第二参考帧之间的时间间隔。
37、进一步的，步骤s4具体包括：
38、所述袋口传感器包括安装在袋底的距离传感器和安装在袋口护边处的的力传感器；
39、所述距离传感器检测到有物体接近至小于预设的距离阈值时，判定有球落入球袋，并统计预定时间内的目标球进袋数量s；
40、所述力传感器检测目标球撞击袋口护边的力度作为进袋撞击力fs，得到进袋撞击力集合{fs}，其中，s＝1，2，...，s，表示进袋球的序号。
41、进一步的，步骤s5中，所述击球特征向量为满足：
42、
43、其中，fmax为进袋撞击力的最大值，满足：fmax＝max{fs}。
44、进一步的，步骤s6具体包括：
45、s61：调用预存的击球风格参考向量满足：
46、
47、其中，sre和分别为目标球距离参考值、目标袋距离参考值、击球夹角参考值、球速度参考值、目标球速度参考值、目标球进袋数量参考值和进袋撞击力参考值；
48、s62、计算向量差值；采用击球特征向量减去预存的击球风格参考向量，得到击球风格差值向量满足：
49、
50、其中，sgap和分别为目标球距离差值、目标袋距离差值、击球夹角差值、球速度差值、目标球速度差值、目标球进袋数量差值和进袋撞击力差值；
51、s63、根据击球风格差值向量中的正值元素判定击球风格，满足：
52、t1：若或则判定为“长台击球风格”；
53、t2：若则判定为“大角度击球风格”；
54、t3：若或则判定为“高速击球风格”；
55、t4：若sgap＞0，则判定为“多球进袋风格”；
56、t5：若则判定为“大力击球风格”。
57、进一步的，所述指令单元基于击球风格的判定结果，向所述影音互动单元发送控制指令，所述影音互动单元基于所述控制指令，向台球桌投放投影特效和音响特效。
58、进一步的，所述存储单元用于存储预存的击球风格参考向量、击球风格、投影特效和音响特效。
59、本发明的有益效果为：
60、本发明通过袋口传感器和视觉传感器采集反映击球风格的参数，基于所采集的参数建立向量，通过向量法计算超出预设参考值的元素，进而判出击球者的优点风格，进而施加特定的投影特效和音响特效，实现了针对性的判定，提高了互动式台球桌的趣味性、竞技性和互动性。
1.一种基于传感器处理模块的球桌智能识别系统，其特征在于，包括袋口传感器、视觉传感器、影音互动单元和中央处理器；
2.根据权利要求1所述的一种基于传感器处理模块的球桌智能识别系统，其特征在于：在步骤s1中，所述视觉传感器设置于台球桌上方，视野至少覆盖台球桌的桌面及周边人员区域；所述击球准备参数集合{k}满足：
3.根据权利要求1所述的一种基于传感器处理模块的球桌智能识别系统，其特征在于：步骤s2具体包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于传感器处理模块的球桌智能识别系统，其特征在于：步骤s23具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于传感器处理模块的球桌智能识别系统，其特征在于：步骤s3具体包括：
6.根据权利要求1所述的一种基于传感器处理模块的球桌智能识别系统，其特征在于：步骤s4具体包括：
7.根据权利要求1所述的一种基于传感器处理模块的球桌智能识别系统，其特征在于：步骤s5中，所述击球特征向量为满足：
8.根据权利要求7所述的一种基于传感器处理模块的球桌智能识别系统，其特征在于：步骤s6具体包括：
9.根据权利要求8所述的一种基于传感器处理模块的球桌智能识别系统，其特征在于：步骤s7具体为：所述指令单元基于击球风格的判定结果，向所述影音互动单元发送控制指令，所述影音互动单元基于所述控制指令，向台球桌投放投影特效和音响特效。
10.根据权利要求8所述的一种基于传感器处理模块的球桌智能识别系统，其特征在于：所述存储单元用于存储预存的击球风格参考向量、击球风格、投影特效和音响特效。
