摘 要

当今世界，随着科学技术的快速发展，越来越多的高科技产品已经融入人们的日常生活，人们在更多方面将更加注重高科技的使用。

棒球比赛中最重要的投手投出的球是好球还是坏球的判定，一直是很难完全准确判定的。好坏球的判定完全依赖于棒球裁判们的经验，同时还受裁判们身高的影响。导致了棒球比赛在一定程度上缺乏公平性，并增添了不确定性。本文将基于增强现实技术（Augmented Reality,简称为AR），对棒球比赛中主裁判所穿戴的护具头盔进行研究并改良设计。AR技术应用于头盔并自动标示出好球带的位置范围，使主裁判在判定好坏球时更准确无误，从而提高比赛的公平性。

研究基于AR技术中广泛应用的穿透式HMD头盔式显示器，对头盔进行结构、功能上的重新设计，用手绘草图与Rhino建模的方式进行方案推敲，并不断对方案迭代优化设计，最后完成设计研究。

关键词：AR增强现实技术；棒球好坏球判定；人体识别；头盔护具

Abstract

With the rapid development of science and technology, more and more high-tech products have been integrated into people's daily lives, and people will pay more attention to the use of high technology in more aspects.

Whether the ball thrown by the most important pitcher in a baseball game is good or bad has always been difficult to determine with accuracy. The determination of good and bad balls depends entirely on the experience of the baseball referees and is also influenced by the height of the referees. This has led to a lack of fairness in baseball games and increased uncertainty. Based on Augmented Reality (AR), this article will study and improve the design of the protective helmet worn by the referee in baseball games. The AR technology is applied to the helmet and automatically marks the position range of the good ball belt, so that the head referee is more accurate in determining good and bad balls, thereby improving the fairness of the game.

Study the penetrating HMD helmet-based display widely used in AR technology, redesign the structure and function of the helmet, use scribble sketches and Rhino modeling to refine the plan, and iteratively optimize the design of the plan, and finally complete Design research.

Key words: Augmented reality；A baseball decision；Body recognition；Helmet harness

目 录

摘 要 3

Abstract 3

第一章 绪 论 4

1.1设计（论文）研究的背景与意义 5

1.1.1研究背景 5

1.1.2 设计（论文）研究目的 5

1.1.3 设计（论文）研究意义 5

1.2 AR增强现实技术产品现状及发展趋势 6

1.3 研究的主要内容与基本思路 6

第二章 棒球比赛主裁判头盔产品调研 7

2.1现有棒球比赛主裁判头盔种类调研 7

2.2现有棒球比赛主裁判头盔在使用过程中存在的缺陷 8

2.3本章小结 8

第三章 棒球好坏球判定过程调研 8

3.1好球带定义 8

3.2现存好坏球判定方法 9

3.2.1棒球规则中好坏球的判定方法 9

3.2.2好坏球判定实际情况与缺陷 9

3.3好坏球判定过程人机系统分析 10

3.3.1投手、打击者与捕手在投球与打击过程中的心理分析 10

3.3.2主裁判头盔使用环境分析 10

3.3.3主裁判头盔使用过程推演（使用情景构建） 10

3.4本章小结 10

第四章 棒球比赛主裁判头盔产品的设计规律分析 10

4.1棒球比赛主裁判头盔产品造型、色彩设计分析 11

4.2创新点 11

4.3本章小结 11

第五章 棒球比赛主裁判头盔产品的设计与方案展示 11

5.1设计思路 11

5.2方案展示 12

5.2.1草图阶段 12

5.2.2效果图阶段 13

第六章 总 结 14

参考文献 14

致谢 15

1. 绪 论

1.1设计（论文）研究的背景与意义

1.1.1研究背景

科技的快速发展使增强现实技术（Augmented Reality，又称AR）正在逐渐融入人们的生活。但是由于技术与应用之间仍然存在着隔阂，导致目前的技术无法快速融入市场。在体育行业中，目前科技的应用并不广泛。而由于裁判的大量的误判的存在，导致本应具有中立性质的比赛出现了偏向性，使比赛的观赏性严重下滑。目前，在部分体育竞技中，视频裁判助理（Video Assistant Referee，又称VAR）技术已经被引入，以减少误判的产生。而在棒球领域，由于比赛时长过长和规则的要求，导致裁判的误判时有发生，而且不能得到及时的更正，从而影响比赛的进程甚至直接影响比赛的结果。在棒球比赛中，场上共有四个裁判，包括一名主裁判，由于规则的要求，裁判之间需要协作完成一部分判罚，这要求裁判不仅需要很高的职业水平，还需要很强的协同能力。棒球裁判本身需要佩戴头盔以防受伤，因此，可以基于裁判本身的头盔进行改造升级，将AR技术融入传统头盔之中。如何合理设计基于AR技术的棒球裁判头盔是目前需要解决的问题。研究该问题可以让头盔不仅有保护的作用，还可以通过实时反馈提高裁判判罚的准确性。减少了体育竞技中误判的出现，提高了体育竞技的公平性。

1.1.2 设计（论文）研究目的

选题的研究目的有如下几点：

1. 通过深入了解棒球规则以及好坏球判定规则与流程，解决好坏球判定中不准确不公平的问题；
2. 查阅棒球规则以及好坏球判定规则与流程，结合AR增强现实技术，设计出一款棒球比赛主裁判头盔，解决棒球比赛中因好坏球判定存在主观性而导致判定缺乏准确性，使比赛公平性不足的问题。

本文将研究如何使AR技术更好的与棒球主裁判的头盔结合，从而更好地为判定好坏球服务。同时头盔的重新设计将考虑使用者因素、天气因素、环境因素等，并且要很好地保护AR设备。从这些问题出发进行设计。

1.1.3 设计（论文）研究意义

选题的研究意义有如下几点；

1. 通过利用AR增强现实技术对棒球比赛主裁判头盔进行优化设计，可以让头盔不仅有保护的作用，还可以通过实时反馈提高裁判判罚的准确性。减少了棒球竞技中误判的出现，提高了体育竞技的公平性；
2. 对AR增强现实技术的应用，可以拓宽AR技术的应用领域，让AR技术更好更多地服务于用户。

1.2 AR增强现实技术产品现状及发展趋势

增强现实技术已经被应用于许多领域，包括旅游、考古、艺术、商业、工业制造、教育、娱乐和休闲以及医疗。在旅游领域中，增强现实技术在旅游景点中可以通过使用手机摄像头、屏幕软件和其他技术手段来整合真实场景，以还原一些已经看不到的历史文物、历史场景。除了观看场景之外。AR技术通常用于考古研究中，以放大真实地形的遗迹，并确保考古学家可以更准确地确定其位置。增强现实技术使消费者无需打开包装即可看到产品中的所有内容。 通过扫描产品图片，我们不仅可以显示一些自定义选项，还可以获取产品的其他图片。增强现实技术可以直观地指导工人，提醒他们的时间并绘制3D图像，从而使产品效率更高。在汽车制造业，增强现实技术可以使汽车设计师更好地改善汽车结构，并通过视觉性能进行更好的比较。增强现实技术在艺术领域的应用可以使人们对现实有更多的理解和诠释。通常，现实与现实的融合已经成为一种艺术形式。AR技术可以应用于公共安全解决方案，而且发挥了很好的作用。例如，增强现实搜索和救援系统配备了航拍的摄像机，它可以将真实场景与地理上确定的道路名称和位置相结合，以便更有效地营救失踪人员。医生可以使用AR技术更准确地定位患者的手术部位。增强现实技术可以更好地实时观察胎儿。

近年来，增强现实技术引起了研究人员的广泛关注。在计算机视觉、深度学习和人工智能等技术的推动下，增强现实技术显示出强劲的发展势头。不管跟踪配准的准确性如何，显示设备的性能和性质的人机交互都得到了极大的改善。然而，可以看出，增强现实技术中仍有许多问题需要解决。在跟踪配准技术方面，现有的跟踪配准方法只能使用场景中的少量信息，例如特征点信息，导致系统对环境的理解不完整。在显示技术上，增强现实眼镜的尺寸和价格可以为用户提供高度的潜水感，但是这种眼镜不能满足公众的需求。在交互模式方面，增强现实的交互技术仍需要研究。