CN102930611B - 多用途跑步成像计时*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及田径计时技术领域，具体涉及一种多用途跑步成像计时***。多用途跑步成像计时***，包括起点部分和终点部分，起点部分由红外犯规检测装置和无线发令装置组成，终点部分包括无线接收装置、高速一体球摄像装置、终点主控装置和计时电脑终端，在多圈中长跑中使用，终点部分还包括红外冲刺检测装置、RFID读卡器，选手穿着RFID标签号码背心。本发明集成像、无线通讯、RFID识别、红外传感、计算机软件等多种技术于一体，自动化程度高，成绩可追溯，性价比高，完全满足基层学校用户体育比赛和测试要求，尤其是完全满足体育中考、高考体育测试等的要求，彻底解决目前市场上现有自动电子计时***存在各种不完善的问题。

Description

多用途跑步成像计时***

所属技术领域   

本发明涉及田径计时技术领域，具体涉及一种多用途跑步成像计时***。

背景技术

跑步是最简单有效的锻炼方式，所以跑步比赛和跑步的测试也是体育比赛和测试中最基本的项目。跑步计时是径赛和测试中评判选手名次的基本方法。目前跑步计时方法和装置有手计时与全自动电子计时。

手计时，是由计时员操作秒表来完成的。计时方法如下：

短跑比赛计时:从发令枪发出的烟或闪光开始，计时员启动秒表，当运动员的躯干(不包括头、颈、臂、手、脚)的任何部分抵达终点线后沿垂直平面的瞬间计时员停表。长跑比赛计时：从发令枪发出的烟或闪光开始，计时员启动秒表，运动员中途每经过终点线计时员要负责记录其圈数，当运动员最终冲刺到达终点线时计时员停表。一般正规的比赛为保证成绩的准确，每位选手的计时要使用三块表，三只正式表中，两只表所计成绩相同而第三只表不同时，应以这两只表所计成绩为准；如三只表所计时间各不相同，应以中间成绩为准；如只使用两只秒表，所计时间又不相同时，应以较差的时间作为正式成绩。

手计时的弊端：

（1）比赛和测试所需计时员多，工作量大，效率低；

（2）计时员的视觉误差、操作失误导致计时误差；

（3）几个运动员同时抵达终点时难以分清名次，或者会有记录遗漏或错误的情况；

（4）成绩核对工作量大，容易出现失误，而且一旦出现问题后，无法进行准确的追溯。

所以，现在手计时一般只在常规的教学训练以及非正规的比赛和测试中使用。正式的比赛和测试一般均选择自动电子计时***。

全自动电子计时***，是随着现代科技发展而产生的，按照所采用的计时关键技术基本上可以分为三大类：线扫描图像计时***（以Ω OMEGA 产品为代表）、RFID计时***（IPICOspots产品为代表）和红外线计时设备。全自动电子计时***一般由发令装置自动开始计时，终点处设置自动记录终点时间的装置。

线扫描图像计时***，由发令装置自动开始计时，终点处设置带有一个垂直缝隙的高速摄影机，拍摄终点线宽度内的画面，运动员冲刺时画面成像，拍摄速度>2000帧/秒。最后在软件中合成出按照时间轴排列的完整冲刺图像，通过软件对图像的自动判读（也可人工判读）即可获得各位运动员准确的计时成绩。

线扫描图像计时***的优点是：

1、计时准确；

2、保存的图像可以回放，便于追溯。

缺点是：

1、价格太高，一般都在人民币30万元以上，不适合基层用户（尤其是学校级用户）的选择。

2、不能完全满足对于不分道次且多圈的中长跑项目的计时要求，需要人工记圈，且比赛人数最好要控制在10人以内。

计时***：每个运动员身上（手腕、脚腕或鞋面）带射频识别标签(RFID)，由发令装置自动开始计时，在终点处设置RFID识别区，运动员每次通过终点区时，此处的RFID读卡装置都会读取其RFID标签信息来记录圈数，当圈数足时锁定成绩。

RFID计时***的优点是：

1、可以完成自动记圈，适合长跑项目测试；

2、成本相对低，价格也比较便宜。

缺点是：

1、计时误差较大，由于靠RFID识别是区域范围内的识别，没有精确的终点线控制，所以无法准确在冲线瞬间锁定时间。尤其不适合应用在短跑项目中。

2、一旦出现问题后，无法进行准确的追溯。

红外线计时***：由发令装置自动开始计时，终点处设置红外线计时装置，当选手通过终点线时会阻断红外线管束，从而停止计时锁定成绩。

红外线计时***的优点是：

1、计时比较准确；

2、成本低，价格比较便宜。

缺点是：

1、红外线计时设备只能记录运动员冲过终点线时的成绩，不能判断运动员过终点线的名次顺序，当众多运动员同时过终点线时，不能记录每个运动员的成绩。

2、而且一旦出现问题后，无法进行准确的追溯。

发明内容

本发明的目的在于克服现有跑步计时方法和装置的不足，提供一种成本低廉、功能齐全、能够普通推广使用的跑步计时***。

本发明的技术方案是：多用途跑步成像计时***，包括起点部分和终点部分，以无线通讯和成像技术为基础，同时采用RFID识别、红外传感和计算机软件技术，实现全自动成像计时计圈可追溯的跑步计时。

起点部分由红外犯规检测装置和无线发令装置组成，其中：

红外犯规检测装置架设在起点线上，由红外犯规监测发射装置和红外犯规监测接收装置组成，形成与起跑线重合的红外信号对射线，用以检测抢跑犯规，红外犯规监测接收装置连接无线发令装置。

无线发令装置由发令控制器、扬声器、无线计时触发器组成，终点计时***准备好之后可无线告知起点，发令员操作发令控制器，发令控制器发出发令语音信号到扬声器，同时通过无线计时触发器无线启动终点***开始计时。

无线发令装置上设定判定犯规时间，在判定犯规时间内，红外犯规检测装置检测到抢跑犯规信息，自动通知无线发令装置，无线发令装置自动通知终点取消本次计时，同时无线复位终点计时***，并通过扬声器自动语音召回参赛者，重新发令起跑。

终点部分包括无线接收装置、高速一体球摄像装置、终点主控装置和计时电脑终端，其中：

    无线接收装置与起点部分的无线发令装置对应，负责终点与起点的无线通讯沟通，以及接收起点的发令信号、犯规信号，传给终点主控装置和计时电脑终端，以启动计时或取消计时并复位，计时电脑终端装有计时***软件。

高速一体球摄像装置：架设于终点冲刺线前方，拍摄选手冲刺的图像并传输给计时电脑终端进行保存和成绩判断。

终点主控装置：这是***的核心部件，它将所有的信息进行同步信号转换及控制处理，并传输给计时电脑终端，完成准确计时工作。

计时电脑终端：通过计时***软件同步计时和图像，完成成绩确认、保存、传输、保存图像、回放追溯等。

在多圈中长跑项目中使用，终点部分还包括红外冲刺检测装置、RFID读卡器，选手穿着RFID标签号码背心。

红外冲刺检测装置连接终点主控装置和计时电脑终端，在中长跑项目中使用，红外冲刺检测装置架设在终点线上，由红外冲线检测发射装置和红外冲线检测接收装置组成，形成与终点线重合的红外信号对射线，用以检测选手冲刺时刻，触发终点主控装置和计时电脑终端同步记录锁定选手的成绩。

RFID读卡器以及RFID标签号码背心：在中长跑项目中使用，RFID读卡器架设在终点线上，RFID标签号码背心穿着在选手身上，每当选手通过终点线时，读卡器可读到RFID标签信息，传输给终点主控装置和计时电脑终端自动计算圈数。

本发明的有益效果如下：本发明是集成像、无线通讯、RFID识别、红外传感、计算机软件等多种技术于一体的全自动跑步计时***。自动化程度高，避免跑步计时人为操作造成的误差，成绩可以追溯，性价比高，完全满足基层学校用户体育比赛和测试要求，尤其是完全满足各地区教委体育中考、高考体育测试等的要求，彻底解决目前市场上现有自动电子计时***存在各种不完善的问题。

附图说明

图1是本发明***结构框图。

    图2是本发明分道短跑计时流程图。

图3是本发明多圈中长跑计时流程图。

图4是实施例2计时电脑终端界面截图。

具体实施方式

实施例1

    多用途跑步成像计时***用于分道短跑比赛计时。

    多用途跑步成像计时***，如图1所示，包括起点部分和终点部分，起点部分由红外犯规检测装置和无线发令装置组成，其中：

红外犯规检测装置架设在起点线上，由红外犯规监测发射装置和红外犯规监测接收装置组成，形成与起跑线重合的红外信号对射线，用以检测抢跑犯规，红外犯规监测接收装置连接无线发令装置。

无线发令装置由发令控制器、扬声器、无线计时触发器组成，终点计时***准备好之后可无线告知起点，发令员操作发令控制器，发令控制器发出发令语音信号到扬声器，同时无线计时触发器无线启动终点***开始计时。

无线发令装置上设定发令后0.2秒内，红外犯规检测装置红外信号被阻断，即判定检测到抢跑犯规信息，红外犯规检测装置自动通知无线发令装置发生抢跑犯规，无线发令装置自动通知终点取消本次计时，同时无线复位终点计时***，并通过扬声器自动语音召回参赛者，重新发令起跑。在一般的学校测试和体育考试中一般学生都采用站立式起跑，不使用起跑器。本***是为学校级用户以及体育考试设计的，所以采用红外装置判断犯规。正规的田径比赛中短跑项目选手都采用起跑器蹲踞式起跑，这种情况可以将各起跑器与发令装置连接判断抢跑犯规即可。

终点部分包括无线接收装置、高速一体球摄像装置、终点主控装置和计时电脑终端，其中：

    无线接收装置与起点部分的无线发令装置对应，负责终点与起点的无线通讯沟通，以及接收起点的发令信号、犯规信号，传给终点主控装置和计时电脑终端，以启动计时或取消计时并复位，计时电脑终端装有计时***软件。

高速一体球摄像装置：架设于终点冲刺线前方，拍摄选手冲刺的图像并传输给计时电脑终端进行保存和成绩判断。考虑到学校用户以及体育考试能接受的价格以及对计时精度相对不是很高等因素，所以本***设计采用较低成本的高速一体球摄像装置而非高成本的窄带扫描高速摄像机。这样大大降低了***的成本。

终点主控装置：这是***的核心部件，它将接收到的所有信息进行同步信号转换及控制处理，并传输给计时电脑终端，完成准确计时工作。

计时电脑终端：通过计时***软件同步计时和图像，完成成绩确认、保存、传输、保存图像、回放追溯等。

本发明用于分道短跑比赛计时工作流程图如图2所示，测试者上跑道，站在起跑线上，做好起跑准备，起点无线发令装置收到终点计时装置准备好信号后，发令员启动发令控制器，发出发令语音信号自动语音到扬声器发令起跑，同时无线计时触发器无线启动终点装置开始计时。起跑后，无线发令装置收到红外犯规检测装置的犯规抢跑报警，无线发令装置自动通知终点取消本次计时，并自动语音召回跑出的测试者，重新起跑；如果起跑后，未检测到犯规抢跑，终点计时有效，终点高速一体球摄像装置捕捉到运动员的冲线时刻图像，传输到计时电脑终端，锁定并显示计时成绩、名次，所有运动员均冲过终点后终点人员按计时电脑终端上的停止键，确认成绩、汇总打印结果或计时图像回放等操作后准备好进行下组计时。计时结果可通过计时电脑终端输出存储。

实施例2

多用途跑步成像计时***用于800米多圈中长跑比赛计时，跑道每圈长度为200米。

多用途跑步成像计时***，如图1所示，包括起点部分和终点部分，起点部分由红外犯规检测装置和无线发令装置组成，如实施例1所述，在多圈中长跑项目中使用，终点部分还包括红外冲刺检测装置、RFID读卡器，选手穿着RFID标签号码背心。

红外冲刺检测装置连接终点主控装置和计时电脑终端，在长跑项目中使用，红外冲刺检测装置架设在终点线上，由红外冲线检测发射装置和红外冲线检测接收装置组成，形成与终点线重合的红外信号对射线，用以检测选手冲刺时刻，触发终点主控装置和计时电脑终端同步记录锁定选手的成绩。

RFID读卡器以及RFID标签号码背心：在长跑项目中使用，RFID读卡器架设在终点线上，RFID标签号码背心穿着在选手身上，每当选手通过终点线时，读卡器可读到RFID标签信息，传输给终点主控装置和计时电脑终端自动计算圈数。

本发明多圈中长跑比赛中采用RFID读卡器以及RFID标签号码背心计圈，充分考虑了体育考试测试强度大、情况很复杂等因素。一般正规的田径比赛中长跑项目每组选手都在12人以内，选手的成绩相差也不会太大，即便这样，以前的一些国际大赛中由于采用人工计圈也出现过错误；体育考试中情况更复杂，日程安排要求每组学生一般都在20~30人，而且学生身体素质相差大，经常出现被套圈现象。采用人工计圈的方式很容易出现错误。

本发明用于多圈中长跑比赛计时工作流程图如图3所示，测试者上跑道，站在起跑线上，做好起跑准备，起点无线发令装置收到终点计时装置准备好信号后，发令员启动发令控制器，发出发令语音信号自动语音到扬声器发令起跑，同时无线计时触发器无线启动终点装置开始计时。起跑后，无线发令装置收到红外犯规检测装置的犯规抢跑报警，无线发令装置自动通知终点取消本次计时，并自动语音召回跑出的测试者，重新起跑；如果起跑后，未检测到犯规抢跑，终点计时有效，测试者每次通过终点处RFID读卡器时，RFID读卡器自动识别并记录测试者跑完的圈数，终点摄像装置捕捉到足圈的测试者冲线时刻图像，传输到计时电脑终端，锁定并显示计时成绩、名次，所有运动员均冲过终点后终点人员按计时电脑终端的停止键，确认成绩、汇总打印结果或计时图像回放等操作后准备好进行下组计时。计时结果可通过计时电脑终端输出存储。

计时电脑终端界面截图如图4所示。

本发明和其他计时***的性能对比表：

    通过上述对比，本发明自动化程度高，减少跑步计时人为介入造成的误差，成绩可以追溯，性价比高，以最高的性价比完全满足基层学校用户体育比赛和测试要求，尤其是完全满足各地区教委体育中考、高考体育测试等的要求，彻底解决目前市场上现有自动电子计时***存在各种不完善的问题。

Claims (2)

1.多用途跑步成像计时***，包括起点部分和终点部分，其特征在于，起点部分由红外犯规检测装置和无线发令装置组成，其中：

红外犯规检测装置架设在起点线上，由红外犯规监测发射装置和红外犯规监测接收装置组成，形成与起跑线重合的红外信号对射线，用以检测抢跑犯规，红外犯规监测接收装置连接无线发令装置；

无线发令装置由发令控制器、扬声器、无线计时触发器组成，终点部分准备好之后可无线告知起点部分无线发令装置，发令员操作发令控制器，发令控制器发出发令语音信号到扬声器，同时无线发令装置通过无线计时触发器无线启动终点***开始计时；

所述无线发令装置上设定判定犯规时间，在判定犯规时间内，红外犯规检测装置检测到抢跑犯规信息，自动通知无线发令装置，无线发令装置自动通知终点取消本次计时，同时无线复位终点计时***，并通过扬声器自动语音召回参赛者，重新发令起跑；

终点部分包括无线接收装置、高速一体球摄像装置、终点主控装置和计时电脑终端，其中：

    无线接收装置与起点部分的无线发令装置对应，负责终点与起点的无线通讯沟通，以及接收起点的发令信号、犯规信号，传给终点主控装置和计时电脑终端，以启动计时或取消计时并复位，计时电脑终端装有计时***软件；

高速一体球摄像装置：架设于终点冲刺线前方，拍摄选手冲刺的图像并传输给计时电脑终端进行保存和成绩判断；

终点主控装置：这是***的核心部件，它将所有的信息进行同步信号转换及控制处理，并传输给计时电脑终端，完成准确计时工作；

计时电脑终端：通过计时***软件同步计时和图像，完成成绩确认、保存、传输、保存图像和回放追溯。

2.根据权利要求1所述的多用途跑步成像计时***，其特征在于，在多圈中长跑项目中使用，终点部分还包括红外冲刺检测装置、RFID读卡器，选手穿着RFID标签号码背心；

红外冲刺检测装置连接终点主控装置和计时电脑终端，在中长跑项目中使用，红外冲刺检测装置架设在终点线上，由红外冲线检测发射装置和红外冲线检测接收装置组成，形成与终点线重合的红外信号对射线，用以检测选手冲刺时刻，触发终点主控装置和计时电脑终端同步记录锁定选手的成绩；

RFID读卡器以及RFID标签号码背心：在中长跑项目中使用，RFID读卡器架设在终点线上，RFID标签号码背心穿着在选手身上，每当选手通过终点线时，读卡器可读到RFID标签信息，传输给终点主控装置和计时电脑终端自动计算圈数。