本發(fā)明涉及臺(tái)球運(yùn)動(dòng)智能化，具體涉及基于ai智能識(shí)別的臺(tái)球桌響袋及球桿打感精準(zhǔn)反饋系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、臺(tái)球作為一項(xiàng)歷史悠久且廣受歡迎的室內(nèi)運(yùn)動(dòng)，其擊球落袋的判定與體驗(yàn)優(yōu)化長(zhǎng)期依賴傳統(tǒng)人工感知方式。早期臺(tái)球運(yùn)動(dòng)中，球員主要通過(guò)擊打手感和人耳對(duì)擊球、落袋聲音的捕捉判斷擊球效果及進(jìn)球狀態(tài)，這種基于人體感官的判斷方式構(gòu)成了臺(tái)球運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)的核心。隨著技術(shù)進(jìn)步，部分臺(tái)球桌開(kāi)始嘗試智能化改進(jìn)，例如引入簡(jiǎn)單的自動(dòng)計(jì)分系統(tǒng)，通過(guò)基礎(chǔ)傳感器統(tǒng)計(jì)進(jìn)球數(shù)量，初步實(shí)現(xiàn)了從純?nèi)斯づ辛P到半自動(dòng)化記錄的過(guò)渡。然而，受限于技術(shù)水平，此類改進(jìn)僅停留在基礎(chǔ)功能層面，尚未觸及對(duì)擊球過(guò)程的深度感知與反饋。

2、傳統(tǒng)臺(tái)球運(yùn)動(dòng)及早期智能化產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中暴露出顯著缺陷。一方面，基于人體感官的判斷方式存在天然局限性：在快節(jié)奏比賽中，高速運(yùn)動(dòng)的臺(tái)球易導(dǎo)致裁判和觀眾難以第一時(shí)間準(zhǔn)確判定是否進(jìn)球；在嘈雜的臺(tái)球廳環(huán)境中，人耳對(duì)響袋聲音的捕捉易受干擾，進(jìn)一步加劇誤判、漏判問(wèn)題，嚴(yán)重影響比賽公平性與玩家體驗(yàn)。另一方面，現(xiàn)有智能化臺(tái)球桌功能單一，僅能完成進(jìn)球數(shù)量的簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)，既無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)擊球落袋瞬間的精準(zhǔn)識(shí)別，也難以對(duì)擊球力度、角度、速度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度采集與分析。球員無(wú)法通過(guò)系統(tǒng)獲取科學(xué)的技術(shù)評(píng)估報(bào)告，教練缺乏數(shù)據(jù)支撐為球員制定針對(duì)性訓(xùn)練計(jì)劃，賽事主辦方亦難以通過(guò)數(shù)據(jù)優(yōu)化規(guī)則與賽程，這些缺陷使得現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法滿足球員技術(shù)提升、賽事專業(yè)化發(fā)展及大眾娛樂(lè)體驗(yàn)升級(jí)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述問(wèn)題，提供基于ai智能識(shí)別的臺(tái)球桌響袋及球桿打感精準(zhǔn)反饋系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

2、基于ai智能識(shí)別的臺(tái)球桌響袋及球桿打感精準(zhǔn)反饋系統(tǒng)，包括球桿感應(yīng)裝置、袋口檢測(cè)裝置、中央處理裝置、反饋執(zhí)行裝置及網(wǎng)絡(luò)通信裝置；所述球桿感應(yīng)裝置采集擊球力度、桿體受力分布及桿體姿態(tài)數(shù)據(jù)并傳輸至中央處理裝置；所述袋口檢測(cè)裝置通過(guò)光學(xué)、聲學(xué)及紅外檢測(cè)采集臺(tái)球進(jìn)袋狀態(tài)、球號(hào)顏色、擊球速度及進(jìn)球位置數(shù)據(jù)并傳輸至中央處理裝置；所述中央處理裝置接收并處理多源數(shù)據(jù)后，生成聲音、震動(dòng)、語(yǔ)音反饋及互動(dòng)指導(dǎo)指令，發(fā)送至反饋執(zhí)行裝置；所述網(wǎng)絡(luò)通信裝置用于將比賽數(shù)據(jù)及畫(huà)面同步至云端或線上平臺(tái)。

3、進(jìn)一步地，球桿感應(yīng)裝置包括主感應(yīng)單元、輔助感應(yīng)單元及姿態(tài)感應(yīng)單元；所述主感應(yīng)單元為壓敏傳感器，設(shè)置于球桿皮頭與桿體接觸面，采集擊球瞬間的接觸力度值f；所述輔助感應(yīng)單元為陣列式壓力傳感器，沿球桿桿體分布，采集桿體各位置的受力分布數(shù)據(jù)；所述姿態(tài)感應(yīng)單元米六軸慣性測(cè)量單元，設(shè)置于球桿握把處，采集桿體的俯仰角θ和偏航角φ；所述主感應(yīng)單元、輔助感應(yīng)單元及姿態(tài)感應(yīng)單元的信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，通過(guò)spi總線傳輸至中央處理裝置。

4、進(jìn)一步地，袋口檢測(cè)裝置包括顏色識(shí)別單元、進(jìn)球檢測(cè)單元、聲學(xué)傳感單元及速度定位單元；

5、所述顏色識(shí)別單元為rgb圖像傳感器，設(shè)置于袋口內(nèi)側(cè)，采集進(jìn)袋臺(tái)球的表面顏色特征；

6、所述進(jìn)球檢測(cè)單元為紅外對(duì)射傳感器，設(shè)置于袋口兩側(cè)，檢測(cè)臺(tái)球是否完全通過(guò)袋口平面并輸出進(jìn)袋狀態(tài)信號(hào)；

7、所述聲學(xué)傳感單元為麥克風(fēng)陣列，設(shè)置于臺(tái)球桌四角，采集擊球瞬間的聲學(xué)信號(hào)，經(jīng)聲紋識(shí)別算法提取能量值e、頻率峰值fpeak；

8、所述速度定位單元由激光測(cè)速模塊和定位傳感器組成，所述激光測(cè)速模塊設(shè)置于臺(tái)呢邊緣，測(cè)量母球或目標(biāo)球運(yùn)動(dòng)速度v，所述定位傳感器部署于臺(tái)呢表面，記錄進(jìn)球袋口位置坐標(biāo)(x,y)；所述顏色識(shí)別單元、進(jìn)球檢測(cè)單元、聲學(xué)傳感單元及速度定位單元的數(shù)字信號(hào)經(jīng)總線傳輸至中央處理裝置。

9、進(jìn)一步地，反饋執(zhí)行裝置包括聲音調(diào)節(jié)單元、震動(dòng)調(diào)節(jié)單元、語(yǔ)音播報(bào)單元及互動(dòng)指導(dǎo)單元；所述聲音調(diào)節(jié)單元存儲(chǔ)輕柔、中等、強(qiáng)烈三種擊球反饋音效，通過(guò)揚(yáng)聲器輸出；所述震動(dòng)調(diào)節(jié)單元通過(guò)震動(dòng)馬達(dá)輸出與擊球力度f(wàn)正相關(guān)的震動(dòng)頻率f和強(qiáng)度i；所述語(yǔ)音播報(bào)單元存儲(chǔ)球號(hào)播報(bào)語(yǔ)音及進(jìn)球亮點(diǎn)評(píng)價(jià)；所述互動(dòng)指導(dǎo)單元通過(guò)麥克風(fēng)接收球員指令，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)生成擊球建議并通過(guò)揚(yáng)聲器輸出；所述中央處理裝置通過(guò)邏輯控制信號(hào)選擇激活任一或多個(gè)反饋單元。

10、進(jìn)一步地，中央處理裝置內(nèi)設(shè)有規(guī)則存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)分析模塊及ai算法模塊；所述規(guī)則存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)預(yù)設(shè)臺(tái)球規(guī)則及用戶自定義規(guī)則；所述數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)擊球力度f(wàn)、角度θ/φ、速度v、進(jìn)球位置(x,y)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，生成技術(shù)評(píng)估報(bào)告；所述ai算法模塊通過(guò)聲紋識(shí)別算法分析聲學(xué)信號(hào)e/fpeak,結(jié)合光學(xué)紅外數(shù)據(jù)驗(yàn)證進(jìn)球狀態(tài)，并通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)模型根據(jù)球員歷史數(shù)據(jù)調(diào)整虛擬對(duì)手難度。

11、進(jìn)一步地，震動(dòng)調(diào)節(jié)單元的震動(dòng)頻率f由擊球力度f(wàn)和角度θ共同確定，其計(jì)算公式為：

12、f＝k1·f+k2·θ+b1；

13、其中，k1為力度頻率系數(shù)，k2為角度頻率系數(shù)，b1為頻率基準(zhǔn)值；

14、所述震動(dòng)調(diào)節(jié)單元的震動(dòng)強(qiáng)度i由擊球速度v確定，其計(jì)算公式為：

15、i＝k3·v+b2；

16、其中，k3為速度強(qiáng)度系數(shù)，b2為強(qiáng)度基準(zhǔn)值。

17、進(jìn)一步地，ai算法模塊的進(jìn)球驗(yàn)證邏輯為：當(dāng)進(jìn)球檢測(cè)單元輸出進(jìn)袋狀態(tài)信號(hào)為低電平，且聲學(xué)信號(hào)能量值e>e0以及rgb顏色特征匹配成功時(shí)，判定為有效進(jìn)球；e0為進(jìn)球聲學(xué)閾值，所述聲紋識(shí)別算法通過(guò)公式以下公式計(jì)算聲學(xué)信號(hào)能量值；

18、

19、其中，si為第i個(gè)采樣點(diǎn)的幅值。

20、進(jìn)一步地，網(wǎng)絡(luò)通信裝置包括wi-fi模塊和5g通信模塊，支持2.4ghz/5ghz雙頻wi-fi及sub-6ghz5g頻段；所述中央處理裝置將比賽數(shù)據(jù)和畫(huà)面封裝為h.265格式視頻和json格式數(shù)據(jù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信裝置上傳至云端服務(wù)器；線上平臺(tái)通過(guò)http/rtsp協(xié)議調(diào)用云端數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程觀賽及線上賽事的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步。

21、進(jìn)一步地，限時(shí)挑戰(zhàn)功能通過(guò)計(jì)時(shí)模塊實(shí)現(xiàn)：當(dāng)用戶啟動(dòng)限時(shí)挑戰(zhàn)時(shí)，計(jì)時(shí)模塊開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，時(shí)長(zhǎng)t由用戶設(shè)定，中央處理裝置統(tǒng)計(jì)倒計(jì)時(shí)內(nèi)的進(jìn)球數(shù)并與預(yù)設(shè)目標(biāo)數(shù)n比較，若進(jìn)球數(shù)≥n，則通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)單元輸出挑戰(zhàn)成功；所述虛擬對(duì)手模塊根據(jù)球員歷史進(jìn)球成功率p調(diào)整難度，

22、進(jìn)一步地，數(shù)據(jù)分析模塊生成的技術(shù)評(píng)估報(bào)告包括區(qū)域進(jìn)球成功率、擊球速度分布及角度偏差分析；所述區(qū)域進(jìn)球成功率為各袋口位置(x,y)的進(jìn)球數(shù)占比；所述擊球速度分布為擊球速度v在不同區(qū)間的頻次；所述角度偏差分析為實(shí)際擊球角度θ實(shí)與理想角度θ理的差值：δθ＝|θ實(shí)-θ理|；所述技術(shù)評(píng)估報(bào)告通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信裝置發(fā)送至球員綁定的智能設(shè)備。

23、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

24、1、本發(fā)明通過(guò)集成球桿感應(yīng)裝置與袋口檢測(cè)裝置，結(jié)合ai算法模塊的聲紋識(shí)別與多源數(shù)據(jù)融合驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了臺(tái)球落袋瞬間的毫秒級(jí)精準(zhǔn)判定與實(shí)時(shí)反饋；系統(tǒng)可在擊球后50ms內(nèi)完成進(jìn)球狀態(tài)驗(yàn)證，并通過(guò)反饋執(zhí)行裝置輸出“黑8已入袋”等球號(hào)提示及與擊球力度正相關(guān)的震動(dòng)反饋，有效避免了傳統(tǒng)人耳判罰的模糊性與誤判，在職業(yè)賽事關(guān)鍵球判定中確保結(jié)果公正，同時(shí)提升球員擊球節(jié)奏感與觀眾觀賽參與感。

25、2、本發(fā)明通過(guò)球桿感應(yīng)裝置采集擊球力度、桿體角度，袋口檢測(cè)裝置獲取擊球速度、進(jìn)球位置等多維度數(shù)據(jù)，利用中央處理裝置的數(shù)據(jù)分析模塊進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并生成技術(shù)評(píng)估報(bào)告，結(jié)合規(guī)則存儲(chǔ)模塊支持的用戶自定義規(guī)則及ai算法模塊的虛擬對(duì)手難度調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了球員技術(shù)提升與娛樂(lè)體驗(yàn)的雙重優(yōu)化；球員可依據(jù)評(píng)估報(bào)告制定針對(duì)性訓(xùn)練計(jì)劃，同時(shí)通過(guò)限時(shí)挑戰(zhàn)、ai虛擬對(duì)戰(zhàn)等創(chuàng)新玩法激發(fā)挑戰(zhàn)欲，滿足技術(shù)精進(jìn)與趣味娛樂(lè)的多元需求。

26、2、本發(fā)明通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信裝置將比賽數(shù)據(jù)與畫(huà)面封裝為h.265視頻與json數(shù)據(jù)上傳云端，線上平臺(tái)通過(guò)http/rtsp協(xié)議調(diào)用云端資源實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程同步，結(jié)合中央處理裝置的自動(dòng)進(jìn)球統(tǒng)計(jì)功能，實(shí)現(xiàn)了臺(tái)球運(yùn)動(dòng)的跨地域傳播與運(yùn)營(yíng)效率提升；觀眾可實(shí)時(shí)觀看高清比賽直播、接收進(jìn)球提醒并查看數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，打破地域限制擴(kuò)大運(yùn)動(dòng)影響力；臺(tái)球廳經(jīng)營(yíng)者通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)進(jìn)球數(shù)與使用時(shí)長(zhǎng)完成計(jì)費(fèi)，減少人工失誤，同時(shí)利用技術(shù)評(píng)估報(bào)告分析用戶擊球偏好，為場(chǎng)地布局優(yōu)化與精準(zhǔn)營(yíng)銷(xiāo)提供數(shù)據(jù)支撐，提升運(yùn)營(yíng)收益。