随着计算机视觉技术和图像处理技术的飞速发展,视频跟踪技术在国防、工业生产以及体育等各个领域有着越来越广泛的应用。传统的乒乓球裁判主要是依靠人为裁判来进行判断,由于人眼的视觉暂留特性,其分辨事物的最高频率为24HZ,即反应一次需要0.042s。因此,当乒乓球高速(可达17m/s)运行时,留给裁判员的有效反应时间仅有0.16s,这样裁判员只能捕获到4-5帧的有效轨迹信息,进而做出误判的可能性较大。而本文采用的摄像机的最大帧速率为60fps,是人眼反应速度的2.5倍,可以获得更多的轨迹信息,进而能够有效提高裁判的正确性和公平性。本文针对乒乓球比赛的特点,对乒乓球裁判系统中涉及的主要技术进行分析,重点研究了乒乓球的运动检测、目标定位、轨迹预测和裁判算法等内容。本文在阅读大量参考文献的基础上,通过对乒乓球裁判规则的研究,分析并设计了基于数字图像处理的乒乓球裁判辅助系统。本设计在结构上可分为数字图像处理和专家裁判决策两大部分。数字图像处理部分的主要内容有：采用张氏标定法对摄像机进行标定,分别获取两个摄像机的内外参数,进而求得乒乓球的三维坐标；检测运动目标时,使用背景差分法,并结合及时更新背景图像的方法,提高了检测精度；将背景差分法与目标的颜色和形状特征相结合,运用形态学运算去除噪声,实现了对乒乓球的识别,并通过实验证明了该方法识别的有效性；通过建立乒乓球的自由飞行上升段模型、自由飞行下降段模型和与桌面碰撞模型,利用Kalman滤波器对运动轨迹进行跟踪预测,预测结果既可以减小乒乓球识别的搜索范围,还可以为乒乓球运动轨迹特征的分析提供依据；为了得到更为光滑的三维曲线,采用插值法对数据进行了平滑处理。专家裁判决策部分利用专家系统理论进行设计,以乒乓球轨迹特征为输入,采用有限自动机知识对乒乓球裁判规则进行建模,并通过Stateflow对所建模型进行正确性验证。论文最后总结了所取得的成果,并指出了一些不足之处,为以后的进一步研究提供了一些思路。