[0001] 本发明涉及体育训练和娱乐设备领域技术领域，特别涉及一种三目摄像设备及高尔夫模拟设备。

[0002] 随着室内高尔夫模拟系统的普及，越来越多的高尔夫爱好者选择在室内环境中进行练习和娱乐。室内高尔夫模拟系统的核心设备之一是高尔夫球检测系统，它负责监测玩家在使用高尔夫球杆击打高尔夫球时，球杆和球的运动过程，进而计算出合理的球杆及球运动数据和模拟球的飞行轨迹。

[0003] 在现有的产品中，一方面由于帧率有限，面对一些快速击球的场景，当击球速度极快时，所拍摄到球移动的图像张数仅有2‑3张，可能将导致对球飞行过程识别和计算准确性不高，同时也可能会导致关键击球瞬间的画面丢失或模糊，影响对击球动作的准确分析，进而导致计算错误或无法计算得出结果。另一方面数据准确性仍有待提高，可能存在的因素包括摄像机之间的校准误差、环境光线变化对图像质量的影响以及在数据处理过程中的一些噪声干扰等。这些问题可能导致在数据比对时出现误判，比如将非击球区域的物体运动误识别为击球，进而影响到玩家的使用体验。

[0019] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0020] 需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

[0021] 另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

[0022] 随着室内高尔夫模拟系统的普及，越来越多的高尔夫爱好者选择在室内环境中进行练习和娱乐。室内高尔夫模拟系统的核心设备之一是高尔夫球检测系统，它负责监测玩家在使用高尔夫球杆击打高尔夫球时，球杆和球的运动过程，进而计算出合理的球杆及球运动数据和模拟球的飞行轨迹。

[0023] 在现有的系统中，一方面由于帧率有限，面对一些快速击球的场景，当击球速度极快时，所拍摄到球移动的图像张数仅有2‑3张，可能将导致对球飞行过程识别和计算准确性不高，同时也可能会导致关键击球瞬间的画面丢失或模糊，影响对击球动作的准确分析，进而导致计算错误或无法计算得出结果。另一方面数据准确性仍有待提高，可能存在的因素包括摄像机之间的校准误差、环境光线变化对图像质量的影响以及在数据处理过程中的一些噪声干扰等。这些问题可能导致在数据比对时出现误判，比如将非击球区域的物体运动误识别为击球，进而影响到玩家的使用体验。

[0024] 为解决上述问题，本发明提出一种三目摄像设备及高尔夫模拟设备，旨在提供一种更精准、全面地检测击球区域和高尔夫球的运动过程的三目摄像设备及高尔夫模拟设备，图1至图2为本发明三目摄像设备所提供的一实施例的结构示意图。

[0025] 请参考图1至图2，在本发明一实施例中，所述三目摄像设备100包括基板1、视觉获取装置2和主控板3；所述基板1呈长形设置，设有安装端面11；所述视觉获取装置2包括三个高清摄像机21，所述三个高清摄像机21呈间隔设置，固设于所述基板1上的所述安装端面11上；所述主控板3固设于所述基板1上的所述安装端面11上，与所述视觉获取装置2电性连接；其中，所述三个高清摄像机21构成三目立体系统，将采集到的图像信息传给所述主控板3，用以对击球区域监测。

[0026] 本发明的技术方案通过采用将所述三个高清摄像机21呈间隔设置，固设于所述基板1上的所述安装端面11上，同时所述主控板3与所述视觉获取装置2电性连接，进而使所述三个高清摄像机21采集到的图像信息传给主控板3，用以对击球区域监测，由此，使所述三个高清摄像机21构成三目立体系统，如此可以获取到更大范围和更精准的图像信息，进而提高高尔夫球杆及高尔夫球检测的准确性和可靠性，提高玩家的使用体验。

[0027] 所述三目摄像设备100的硬件设计核心是采用 FPGA技术。FPGA 具有并行处理能力，能高效地处理多个数据流。在三目立体系统中，连接着三个不同角度的所述高清摄像机21，所述高清摄像机21为高帧率相机，能够清晰地捕捉击球区域的画面，并且由于高帧率的特性，单位时间内可以获取更多的照片。从工作原理来看，所述高清摄像机21同时工作，从各自的角度对击球区域进行拍摄。每当有击球动作发生时，所述高清摄像机21捕捉到的光信号转换为电信号，进而数字化为图像数据。这些图像数据通过高速数据传输线实时传输至 FPGA。FPGA 凭借其并行操作的优势，同时处理来自所述高清摄像机21的图像数据，对它们进行比对、分析等操作，从而实现对击球区域的检测和对高尔夫球杆、高尔夫球的运动过程进行拍摄。

[0028] 一方面，现有的视觉获取的装置无论是单目摄像系统还是双目摄像系统，都存在帧率不足的问题，在一些快速击球场景中，当击球速度极快时，低帧率所拍摄到球移动的图像张数仅有2‑3张，可能将导致对球飞行过程识别和计算准确性不高，同时因为帧率较低，也可能会导致关键击球瞬间的画面丢失或模糊，影响对击球动作的准确分析，进而导致计算错误或无法计算得出结果。另一方面，现有技术的数据准确性不高，可能存在的因素包括摄像机之间的校准误差、环境光线变化对图像质量的影响以及在数据处理过程中的一些噪声干扰等。这些问题可能导致在数据比对时出现误判，比如将非击球区域的物体运动误识别为击球。而所述三目摄像设备100通过优化所述视觉获取装置2的性能和改进算法，不仅提高了帧率，增加了图像采集数量，使得后续基于这些数据而计算出的球速、杆速、起飞角度、回旋、侧旋的计算以及飞行轨迹、飞行距离、落地角度的模拟评估等功能更加准确及可靠。具体地，所述高清摄像机21的帧率可达到每秒1000帧左右，优化了数据传输线路，并且采用了FPGA进行高效的数据传输与处理，保证大量图像数据能快速、稳定地从摄像机传输到后续处理单元。高帧率的实现解决了在快速击球场景中关键击球瞬间画面丢失或模糊的问题。在实际击球测试中，当击球速度超过原方案的摄像机捕捉极限情况下，新方案能够清晰地捕捉到击球瞬间高尔夫球与球杆的接触状态、球与球杆的形变及运动过程等细节，为后续分析提供了准确的数据。

[0029] 在本申请中，所述高清摄像机21具有高帧率的特性，也即相比于现有技术而言，在同一时间段内可以获取更多的图像数据，而越多的图像数据，越有助于检测的准确度和可靠性；而且，在所述三目摄像设备100采用三目的设计，从更多角度对击球区域进行拍摄，进一步提高了数据的准确性和全面性，在软件算法方面，更多的图像数据为更复杂和精确的算法提供了基础，可以通过对大量图像的深度学习分析来更准确地识别球的运动过程和计算相关参数。同时，利用所述高清摄像机21提高帧率所带来的更多图像数据，改进软件算法，通过更复杂的深度学习算法或其他数据分析方法，对大量的图像数据进行挖掘和分析，进一步提高对击球动作的识别能力、对击球位置和球体飞行过程的相关参数的计算精度，使整个系统对高尔夫球的检测和分析更加准确可靠。同时，优化算法对数据的处理流程，减少因环境因素或硬件本身产生的噪声干扰对数据准确性的影响。

[0030] 另外，所述高清摄像机21还采用了大靶面传感器，其感光元件能够接收更多的光线，这种改进使得所述高清摄像机21在低照度环境下，依然能够捕捉到清晰、高质量的图像，如此设置，进一步地提高了图像数据获取的准确性和稳定性。

[0031] 进一步地，请参考图1和图2，所述三个高清摄像机21沿所述基板1的长度方向呈依次排列，共线设置。可以理解的是，为了使所述三目摄像设备100易于加工，外观整洁美观，由此，将所述三个高清摄像机21以同侧并共线的方向布置，使得所述三个高清摄像机21能够以同一基准线对其朝向范围内的物体获取图像，从而使获取的图像准确，并且由于所述三个高清摄像机21是呈直线排列的，其摆布工序简单，整洁简洁。需要说明的是，在其他具体实施方式中并不限定所述三个高清摄像机21之间的位置关系，所述三个高清摄像机21可以为呈直线形式的排列，亦可以作不规则形状的排列，亦或者可以呈三角形的排列。

[0032] 进一步地，对于三目立体系统的布局和安装结构进行了优化。通过精确的机械设计和校准，确保所述三个高清摄像机21之间的相对位置和角度更加精准。在制造过程中，使用了高精度的模具和装配工艺，进而降低了所述三目摄像设备100安装的难度，这种优化后的三目立体系统的结构能够从更准确地以不同角度对击球区域进行拍摄，避免了因所述高清摄像机21位置或角度偏差导致的数据误差，相比现有技术进一步提高了数据的准确性和稳定性。在实际应用中，无论是击球区域的边缘部分还是中心部分，优化后的三目立体系统都能更准确地捕捉到球体的位置和运动状态，减少了因视角偏差而产生的图像变形和数据不准确问题。

[0033] 进一步地，请参考图1，所述三个高清摄像机21中处于两端侧的所述高清摄像机21朝向中间的所述高清摄像机21呈倾斜设置。可以理解的是，为了获取图像准确，由此，所述三个高清摄像机21中处于两端侧的所述高清摄像机21朝向中间的所述高清摄像机21呈倾斜设置，如此设置，有利于所述三目摄像设备100获取立体的图像，进而使获取的视觉数据更准确和更具有稳定性，如此，这种多视角的数据采集方式能更好地还原击球场景，为后续软件算法提供更丰富准确的素材，进而提供玩家良好的体验感。

[0034] 另外，在本申请中，软件算法与硬件改进进行了紧密的协同优化。在所述高清摄像机21的高帧率的情况下，算法的处理速度也相应进行了优化。通过对算法的并行化处理和代码优化，充分利用了计算资源，确保能够及时处理大量的图像数据，避免数据堆积和处理延迟。同时对软件算法根据硬件改进后的摄像机特性进行了针对性的调整。比如：球的基础运动检测采用双目组合（包括飞行速度、飞行角度等等）；不同的区域采用不同相机组合，根据球所在的物理区域，启动相应组合的相机，并获取相机采集的同步视频帧，进行双目算法处理；所述高清摄像机21分工处理球及球杆的运动信息，包括（球杆击球瞬间的杆面角度和击球角度等）。

[0035] 此外，请参考图1和图2，所述三目摄像设备100还包括光源装置4，安装于所述安装端面11上，用以为所述三个高清摄像机21提供光源。可以理解的是，在一些使用场景中，如果光线充足，则所述三目摄像设备100可以获取良好地图像数据，进而不会影响到后续软件算法的可靠性，但是在一些昏暗的场景中，由于光线不足，进而使得所述高清摄像机21无法获取准确的图像数据，进而造成后续的软件算法出现错误或者无法计算出高尔夫球的路径，进而影响到玩家的使用体验，由此，所述三目摄像设备100还包括所述光源装置4，安装于所述安装端面11上，用以为所述三个高清摄像机21提供光源，进而进一步地保障所述高清摄像机21可以获取到准确清晰的图像数据，进而保障数据的准确性和可靠性。

[0036] 进一步地，请参考图1和图2，所述光源装置4包括灯板41，固设于所述基板1上，所述灯板41上嵌设有多个光源件411，所述多个光源件411呈阵列间隔设置。可以理解的是，为了使所述高清摄像机21可以获取到准确清晰的图像数据，进而保障数据的准确性和可靠性，所述光源装置4包括所述灯板41，固设于所述基板1上，通过所述灯板41的设置，进而为所述高清摄像机21的拍摄提供光线，进而使所述三目摄像设备100获得准确的图像数据；具体地，所述灯板41上嵌设有所述多个光源件411，所述多个光源件411呈阵列间隔设置，可以理解的是，为了保障所提供的光源的光线强度和均匀性，所述灯板41上嵌设有多个所述光源件411，且所述多个光源件411呈阵列间隔设置，如此，进一步地保障了图像信息的清晰度和准确性。

[0037] 进一步地，请参考图1和图2，所述光源装置4包括驱动板42，电性连接所述主控板3，用以电性驱动所述光源件411。可以理解的是，所述光源件411的强度是可调整的，以及光源件411的开闭也是需要条件的，由此，所述光源装置4包括所述驱动板42，电性连接所述主控板3，用以电性驱动所述光源件411，具体地，所述驱动板42可以根据环境的光线的强弱决定何时开启所述光源件411，也即，当环境的光线强度弱于预设值时，则所述驱动板42开启所述光源件411，当环境的光线强度强于预设值时，则所述驱动板42关闭所述光源件411，也可以是根据环境光线的强弱，进行调节所述光源件411的光线强弱，进而始终保持最佳的光线强度，使所述高清摄像机21始终获取到清晰准确的图像信息。

[0038] 进一步地，请参考图1和图2，所述灯板41设置有多个，沿所述基板1长度方向呈间隔设置。可以理解的是，所述视觉获取装置2设置有三个所述高清摄像机21，用以构成三目立体系统，由此，每一所述高清摄像机21的获取的图像信息都需要合适的光线环境，由此，所述灯板41设置有多个，沿所述基板1长度方向呈间隔设置，进而保障至少每一所述高清摄像机21都有所述灯板41与之对应，进而保障每一所述高清摄像机21获取到的图像信息的准确度和清晰度。

[0039] 此外，请参考图1，所述三目摄像设备100还包括设于所述基板的周缘处的第一挡板5和第二挡板6，所述第一挡板5和所述第二挡板6均突出于所述安装端面11设置。可以理解的是，所述基本上设置有所述安装端面11，所述安装端面11上安装有所述视觉获取装置2和所述主控板3，由于所述视觉获取装置2包括所述三个高清摄像机21，所述三个高清摄像机21的摄像镜头是相对比较脆弱的，为了保障所述高清摄像机21不受外力因素比如磕碰之类的原因损坏，所述三目摄像设备100还包括所述第一挡板5和所述第二挡板6，所述第一挡板5和所述第二挡板6均突出于所述安装端面11设置，用以围设所述安装端面11，进而将所述高清摄像机21保护在内，进而进一步地保障了所述高清摄像机21的安全性和可靠性。

[0040] 进一步地，请参考图1和图2，所述三目摄像设备100还包括开关件51，所述开关件51安装于所述第一挡板5或者所述第二挡板6上，且电性连接所述主控板3。可以理解的是，所述三目摄像设备100还设有所述开关件51，所述开关件51电性连接所述主控板3，用以确定和驱动整个所述三目摄像设备100的开闭，具体地，在本实施例中，所述开关件51安装于所述第一挡板5上。

[0041] 本发明还提出一种高尔夫模拟设备200，所述高尔夫模拟设备200包括所述三目摄像设备100，所述三目摄像设备100的具体结构参照上述实施例，由于所述高尔夫模拟设备200采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

[0042] 以上所述仅为本发明的示例性的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。