上海大学生设计可自动计分的智慧网球系统

未知编辑：情像 2021-07-05

——上海大学通信学院IOT团队智慧网球系统开发纪实

上海市中考体育网球项目可以实现自动计分了？

2019年，上海市教委发布了《上海市初中毕业升学体育考试实施方案》，该方案中提到为保持体育中考政策的稳定性和延续性，新增了多项可选考试项目，其中将包含网球在内的多项运动列入中考体育考试范围。此前，上海市中考体育的网球项目计划使用的是人工判决方式，但是人工判决计分的问题也有很多，包括：

1.容易出现判决失误

2.考生和裁判对争议球的界定意见不一

3.难以确保考试系统可靠性与公正性。

在这样的应用背景下，上海大学的五名同学萌生了一个用技术改变中考的想法，自发组建了IOT研发团队，希望能以自己的所学运用物联网技术实现中考网球的自动计分，正赶上第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛启动。研发团队的负责人找到了体育学院参与了网球规则制定的宗志伟老师，介绍了团队想开发上海市中考网球自动计分系统的想法和初步构思，宗老师对这个项目很感兴趣，当即决定加入研发团队担任指导老师，并推荐了该项目给体育学院试用。考虑到在物联网专业设计上会遇到一些困难，因此团队负责人找到了通信学院的严军老师，严军老师从事物联网设计开发二十余年经验丰富，了解了团队项目后也加入到团队中担任技术方面的指导老师。在两位专业老师的悉心指导下，团队开始了用技术改变中考的圆梦之旅。

团队从国内外文献查阅，算法研究开始起步，每天研究大量智慧体育方面的文献，调试各种计算机视觉算法的代码，并前往多所高校实地查看了网球考试场地，在设计之初就考虑到场地环境因素对系统的影响，最初提出的可能实现方案多达12个，团队成员每天实践和研究各个方案，只休息6-7个小时，研究录制的网球考试视频长达近10个小时，走访的中考网球项目考生53人，最终敲定使用基于图像识别的自动计分实现方案，期间在算法设计和功能实现上多次碰壁，又多次突破……历时一年时间，团队设计的基于图像识别的智慧网球自动计分系统正式问世!

据悉，这款基于图像识别的智慧网球自动计分系统，在国内属于技术前沿设计，目前能做到网球追踪和计分的系统只有国外公司的“鹰眼系统”。但“鹰眼系统”需要由8个或者10个高速摄像头、四台电脑和大屏幕组成，设备复杂，且对场地要求极高，并且定标过程繁琐耗时数小时之久。最重要的是，由于国外公司技术垄断，设备只租不售，每场比赛需要十几万美金的设备租赁费用。而这款基于图像识别的智慧网球自动计分系统不仅实现了网球的捕捉，还可以捕捉到网球的落点，并将网球落点实时显示成落点分布图。

该系统的功能强大，不仅可以完美应用于中考体育的网球计分任务，还具有扩展功能：辅助训练。相信很多网球运动员或业余爱好者都被网球训练难度高的特点困扰过，网球作为所有球类中速度最快的球，在训练中往往难以准确得知网球落在哪里，就算摆放了训练桩也无法得知网球是否落入训练桩内。但使用这款基于图像识别的智慧网球自动计分系统，可以直接实现自定义区域训练，只需要使用手指，在摄像头拍摄的画面中划出任意类型的训练区域，之后进行训练，只要训练中球集中了划定的训练区域该系统就会给出语音播报和大屏幕击中提示，更支持实时记录训练中每一球的落点，还可以回放训练视频，这种及时且准确的反馈可以帮助网球运动员加快训练的效率，快速纠正自己的错误，更是对于高难度发球击球的训练有很大帮助。

目前，该系统已在上海大学体育学院推广使用，得到了院内学生的普遍好评，认为该系统实时性强，使用便捷，功能强大，无论是对于参与中考网球的同学还是体育学院的网球运动员来说都有很大帮助，更有多名老师和专家表示期待智慧网球自动计分系统早日投入市场。

团队目前结合中考体育网球项目的相关考试要求，加入了考生身份认证子系统，通过读卡器设备实现对考生学生证认证的功能，从而在考试开始前校验考生的身份信息是否正确，进一步保证了中考体育的公平，并且支持考试回放、成绩单打印等多项契合中考体育实际应用的功能。

“这一年的研发期间里，把自己的课余时间全都拿到了技术和算法研究上，同时不停关注着体育领域的新闻，看有没有什么新型的识别技术出现，中考体育的网球规则有没有更改，甚至睡觉都在想如何捕捉网球的落点。如今项目终于问世，一想到自己做的产品可以服务千千万万的考生和运动员，就觉得自己之前辛苦的付出都是值得的。” 团队一名成员表示。

据了解，这款基于图像识别的智慧网球自动计分系统已到了实物制作阶段，其团队也已经定制了工业开模的工控机及显示器，并表示团队的第一批产品将会免费给各大高校和体育学院推广试用，并表示如果真的有机会上市，会将收益投入到对产品的进一步研发和升级中，更好的服务中考体育和网球运动。