罚篮是运动员重要的训练项目,也是比赛中最为有效的得分方式。由于其技巧性强,所以需要从最初的动作开始训练,然后循序渐进的养成一种适合自己的投篮节奏。目前辅助运动员罚篮训练的方式还停留在使用摄像机记录投篮视频,然后通过观看录像回放的方式来指导运动员,该方式依靠的是教练的经验和运动员的主观来判断每次投篮的得失,缺乏科学的指导,也容易忽视运动员的个体特殊性。针对上述问题,论文中应用视频图像的相关算法,设计了一套辅助运动员罚篮训练的系统。系统会自动分析运动员的动作、技术参数、出手信息,并给出相应的辅助意见。下面是论文的主要研究内容:(1)在运动员的罚篮视频中,存在许多的罚篮无关帧,真正的罚篮帧集包含了起始、抬臂、下蹲、伸展的所有过程。为了获取罚篮帧集和球的出手信息,论文中通过分析多个样本的多次罚篮视频提出了出手帧检测算法,建立了出手帧数学模型,可以快速精准的定位出手帧,确定罚篮帧集,为进一步的获取篮球的出手状态信息做准备。并通过多个样本的实验,验证了算法的可靠性和鲁棒性。(2)在罚篮过程中对篮球的分析至关重要。针对罚篮视频中篮球的特征,论文在标准的Hough变化的基础上,提出了篮球定位检测算法。一方面,针对视频处理的特性,提取篮球前景和边缘信息对干扰像素点进行剔除,减少计算次数。另一方面,从圆参数方程入手,将像素点空间映射到圆参数空间,再降低累加器维度,使用多维数组代替多重循环进行投票,获取圆半径,计算出圆心坐标。通过实验对比验证了算法的有效性和抗干扰性。(3)在出手帧检测和篮球定位算法的基础上,获取出手速度与角度。为了矫正罚篮时运动员的持球手型,提出了手型获取算法,获取手型,提供给运动员参考。通过对专业运动员的罚篮技术进行分析总结,概括了罚篮动作的技术要领,并对其进行参数量化,最终指导运动员的动作。(4)系统平台设计。系统的前台用户交互界面使用Qt编写,包含系统的初始化和相应的功能菜单。后台的图像处理模块使用c/c++编程,调用OpenCV2.4.9的视频图像库来实现。数据处理模块主要实现对手轨迹信息的筛选、出手信息的计算、技术参数的获取,并把相应的数据存放到MySQL数据库中。