專利名稱：基于無線傳感器網絡的臺球自動計分系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及臺球娛樂或比賽活動中的分數統計和顯示。
背景技術：
臺球運動十分普及，參與者最多的是英式臺球和美式臺球，由于計分方法及臺球 球體樣式的不同，造成比賽計分復雜。現有的臺球計分方法有多種，總體可以歸結為兩類方 法人工計分和自動計分，采用的計分設備主要有電子記分牌、手動記分牌和自動計分裝置 三種。雖然臺球計分方法很多，但電子計分牌和手動計分牌方法基本上都要通過人工參與 的方式來進行分數統計，耗費人力；而自動計分裝置又通常只能針對一種臺球玩法進行計 分，并且設備用有線方式連接，部署復雜。
發明內容
針對以上問題，本發明旨在提出一種基于無線傳感器網絡的臺球計分系統，該系 統能根據英式或美式臺球的比賽方式，識別球體，計算比賽得分，同時由于該系統采用無線 傳感器網絡技術，系統可擴展性強，易于部署，能夠為臺球運動提供更多方便。基于無線傳感器網絡的臺球計分系統整體結構由五部分設備構成識別節點1， 比分顯示節點2，選手選擇節點3，遙控調節節點4，路由節點5。每次比賽開始之前，選手通過選手選擇節點3上的開關按鈕通知比分顯示節點2， 準備計分。不同選手上場擊球之前，按下選手選擇節點3上的選手切換按鍵，通知比分顯示 節點2準備為該選手計分。球桌上每個入球的通道安裝一個識別節點1。當有入球時，識別節點1的觸發開關 觸發微處理器中斷程序，微處理器控制圖像傳感器芯片完成對入球圖像信息采集，并對采 集到的數據以一定規則進行取樣，通過臺球識別算法程序完成對入球的識別，并將入球特 征碼送給比分顯示節點2 ；比分顯示節點2根據特征碼和比賽規則程序完成選手計分。為 適應英式臺球和美式臺球的不同計分規則，識別節點1上設有撥動開關，可以用來選擇不 同的識別程序對兩類臺球進行識別。比分顯示節點2上可以安裝多個顯示設備，通過不同節點送來的信息完成對不同 場比賽選手的計分，以達到同時顯示多場比賽比分的目的。如果計分過程中由于各種原因出現了計分錯誤，可以使用遙控調節節點4對比分 進行調整，一個比分顯示節點2對應一個遙控調節節點4。為了防止無線信號受到阻擋或目的節點太遠而無法直接完成數據傳輸，系統中所 有的節點自組織成為一個分布式無線傳感器網絡，彼此之間可以相互完成數據轉發，保證 數據無誤到達。本發明將圖像識別及傳感器網絡技術應用到臺球自動計分中，計分系統利用成熟 的電子設備，采用無線信號進行數據傳送，具有部署方便、簡單實用、擴展性強等特點。該發 明可以給廣大臺球愛好者及比賽運動員和裁判員帶來很大方便，提高臺球運動的普及率。
圖1為本發明的系統整體結構及部署圖。圖2為本發明的英式臺球識別軟件程序流程框圖。圖3為本發明的美式臺球識別軟件程序流程框圖。圖4為本發明的識別節點1的結構示意圖。圖5為本發明的比分顯示節點2的結構示意圖。圖6為本發明的選手選擇節點3的結構示意圖。圖7為本發明的遙控調節節點4的結構示意圖。圖8為本發明的路由節點5的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所述，基于無線傳感器網絡的臺球自動計分系統由識別節點1、比分顯示節 點2、選手選擇節點3、遙控調節節點4以及路由節點5構成。每個球桌的六個入球通道處都 設置一個識別節點1，用來完成對入球的識別；每個球桌都有一個選手選擇節點3，用來切 換不同的選手，以便計分；比分顯示節點2根據接收到的入球信息完成比分的統計和顯示； 路由節點5根據實際場地情況進行部署，主要用來中繼數據；遙控調節節點4用來調整比賽 分數。每個球桌至少要有六個識別節點1和一個選手選擇節點3，由于比分顯示節點2可以 連接多個顯示設備，因此可以多個比賽場地共用，遙控調節節點4與比分顯示節點一一對 應。路由節點主要用來轉發節點間的數據，以擴展傳輸距離。節點間自組織成為分布式網 絡，通過無線信號進行通信，節點彼此間可以相互轉發數據。如圖2所述，基于無線傳感器網絡的臺球自動計分系統對于英式臺球的軟件識別 程序流程如下首先當有入球發生時，微處理控制圖像傳感器獲取入球圖像信息，并讀取 RGB圖像數據；根據圖像數據識別球體邊沿，并在邊沿內均勻提取若干像素點的值，并根據 數值所代表的顏色將像素點分組；若僅有一個組中的像素點最多，則在該組中任一點所代 表的顏色就是入球球體的顏色，否則提取更多像素點進行判斷，直到有一個最多點的組出 現；最后根據球體的顏色將其特征碼送入比分顯示節點2。如圖3所述，基于無線傳感器網絡的臺球自動計分系統對于美式臺球的軟件識別 程序流程如下首先當有入球發生時，微處理控制圖像傳感器獲取入球圖像信息，并讀取 RGB圖像數據；根據圖像數據識別球體邊沿，并在邊沿內均勻提取若干像素點的值，并根據 數值所代表的顏色將像素點分組；若某一組中的像素點數目大于所有點數的80%，則該球 為全色球，組中任一點的顏色為該球的顏色；如果沒有一組點數目超過80%，且除白色組 和黑色組外還存在其它顏色的組，則該球為花色，該組中任一點所代表的顏色就是該花球 彩色部分的顏色。否則提取更多像素點進行判斷。最后根據球體的顏色將其特征碼送入比 分顯示節點2。如圖4所述，識別節點1由圖像傳感器芯片0V7648、微處理器芯片MSP430、觸發開 關、撥動開關、射頻芯片CCM20、電池、天線以及靜態隨機存儲器SRAM和FLASH存儲器組成。 識別節點1安裝在球桌入球通道處，以便于圖像傳感器進行數據采集；當通道內有入球下 落時，入球撥動觸發開關，改變開關連通狀態，觸發微處理器中斷程序，微處理器利用中斷程序打開圖像傳感器對入球進行數據采集，并根據圖1或圖2給出的臺球識別算法完成對 入球的識別，并將入球的特征碼發送給比分顯示器2，比分顯示器2根據比賽規則設定的程 序完成計分和顯示；撥動開關用來選擇英式臺球或美式臺球的識別方法，根據比賽的不同 可以預先設置；出于節電考慮，通常情況下識別節點1處于睡眠狀態，入球下落時觸發開關 會喚醒節點。如圖5所述，比分顯示節點2由微處理器芯片MSP430、射頻芯片CC2420、天線、顯 示單元、電池、外接電源接口以及靜態隨機存儲器SRAM和FLASH存儲器構成。其中顯示單元 可以使用液晶顯示設備也可以使用數碼管設備，考慮到顯示單元往往功耗較高，所以可以 利用外接電源接口進行供電。比分顯示節點2根據選手選擇節點3送來的數據判斷當前需 要計分的一方；同時，比分顯示節點2中的微處理器根據識別節點1發送過來的入球特征碼 判斷當前的計分方法，同時根據特征碼按照比賽規則給出比分；比分顯示在顯示單元上。根 據同時參加比賽的場次不同，可以設置多個顯示單元，以便于顯示多場比賽的結果。在比賽 過程中如果出現異常情況，出現計分錯誤，選手可以利用遙控調節節點4對比分顯示節點2 發出指令，以此來完成比分的調整。如圖6所述，選手選擇節點3由微處理器芯片MSP430、射頻芯片CC2420、開關、選 手切換按鍵、電池、天線以及靜態隨機存儲器SRAM和FLASH存儲器組成。比賽開始前先打 開開關，此時選手選擇節點3會發送數據給比分顯示節點2，讓其出于就緒狀態，準備計分； 同樣比賽結束后關閉開關，此時比分顯示節點2也停止計分。在比賽過程中，選手在上場擊 球前要按下選手切換按鍵，選手選擇節點3會將該信息送至比分顯示節點2，比分顯示節點 2將據此給某一選手計分。如圖7所述，遙控調節節點4由微處理器芯片MSP430、射頻芯片CC2420、天線、電 池、按鍵(“上、下、左、右”方向鍵4個，“加、減、退出”控制鍵3個)、靜態隨機存儲器SRAM 和FLASH存儲器組成。當比賽出現異常情況，出現計分錯誤，選手可以利用遙控調節節點 4向比分顯示節點2發送調整指令，完成比分調整。具體是利用遙控調節節點4上的方向 鍵選擇比分顯示節點的錯誤計分顯示單元，并利用控制鍵完成比分增減調整和調整后的退 出。每個遙控調節節點4與一個比分顯示節點2對應。如圖8所述，路由節點4由微處理器芯片MSP430、射頻芯片CCM20、天線、電池、靜 態隨機存儲器SRAM和FLASH存儲器組成。路由節點4的主要作用是用來轉發節點間通信 的數據，以此來拓展數據傳送距離或保證數據傳送的正確性。綜上，本系統的計分過程為1、根據將要進行的英式臺球或美式臺球比賽，撥動識 別節點1上的撥動開關，選擇臺球識別方式。2、打開選手選擇節點3上的開關，通知比分顯 示節點2準備進行計分。3、不同選手上場前按下選手選擇節點3上的選手切換按鍵，通知比 分顯示節點2準備為該選手計分。4、當通道內有球落下時，識別節點1的觸發開關被觸動， 微處理器的中斷程序控制圖像傳感器完成入球圖像的采集，并根據識別程序完成入球的識 別后，將入球特征碼送給比分顯示節點2。4、比分顯示節點2根據入球特征碼以及比賽計分 程序完成入球的計分和顯示。5、若出現計分錯誤，可以利用遙控調節節點4進行比分調整。 6、賽后關閉選手選擇節點3上的開關，比賽計分結束。圖1，圖2中的具體數據要根據識別節點1的安裝情況進行優化，也可以使用其他 優化后的數據，但原理相同。節點電池可以采用普通干電池也可用充電電池。識別節點1安裝時要盡量使得圖像傳感器獲取的入球圖像占整個圖像的比例適中；本發明各節點可以
使用其它微處理器、圖像傳感器以及射頻芯片，原理一樣。 以上發明可由臺球用品生產廠家，臺球娛樂、比賽場所采用。
權利要求
1.一種基于無線傳感器網絡的臺球自動計分系統，其特征在于整個系統包括識別節 點1、比分顯示節點2、選手選擇節點3、遙控調節節點4以及路由節點5，各節點間通過無線 方式進行通信，每個比賽球臺至少應配置一個選手選擇節點3，同時在球桌的每個入球通道 處配置一個識別節點1，遙控調節節點4和比分顯示節點2可以多個比賽球桌共用，路由節 點5用來轉發其它各節點間的通信數據，當節點受障礙物阻擋或距離目的節點過遠無法直 接與其進行通信時可以通過路由節點或其它節點完成數據轉發，識別節點1通過采集入球 的圖像信息并利用微處理器內部的臺球識別算法程序完成臺球的識別，比分顯示節點2根 據識別節點1發送的臺球特征碼和相關比賽規則完成比賽分數的統計和顯示。
2.根據權利要求1所述的一種基于無線傳感器網絡的臺球自動計分系統，其特征在于 所述的識別節點1的內部模塊連接為微處理器MSP430分別與圖像傳感器0V7648、SRAM靜 態隨機存儲器、FLASH存儲器、射頻模塊CCM20、觸發開關、撥動開關相連，天線與射頻模塊 CC2420相連，供電電池可采用干電池或可充電電池。
全文摘要
本發明公開了一種基于無線傳感器網絡技術的臺球自動計分系統。系統由用于臺球識別的識別節點1、用于比分統計和顯示的比分顯示節點2、用于判斷擊球選手身份的選手選擇節點3、用于進行分數調整的遙控調節節點4及能夠完成數據路由功能的路由節點5組成，節點間采用無線方式通信。利用識別節點1上的圖像傳感器和微處理器并根據設定的識別算法程序完成對臺球的識別，通過比分顯示節點2上的計分規則程序完成比賽的計分和顯示。本發明的優點在于將傳感器網絡技術應用到臺球自動計分當中，構建了一種自組網、易部署的無線網絡自動計分系統以代替傳統的人工或有線的計分方式，方便廠商、比賽場館及娛樂場所使用，為廣大臺球愛好者提供方便。
文檔編號G06K9/00GK102068808SQ20091022321
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月20日 優先權日2009年11月20日
發明者劉威, 張暢, 張禮冬, 楊奎武, 胡永進, 趙儉, 鄭康峰, 郝耀輝, 郭淵博, 韋大偉, 馬駿 申請人:楊奎武