專利名稱：用于遠度跳躍項目的距離測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種攝像測距裝置，具體涉及一種遠度跳躍項目的攝像距離測量裝置。
背景技術(shù)：
在遠度跳躍項目，例如跳遠、三級跳遠等比賽中，需要通過距離測量來獲取和記錄運動員的成績。早期一般是采用卷尺進行測量，隨著測量技術(shù)的發(fā)展，各類測距儀器，如激光測距儀、紅外光測距儀和超聲波測距儀等被引入，通常，在大型運動會上均采用這類測距儀器測量獲得比賽成績。但是，這類測距儀器的使用仍然必須由人工進行現(xiàn)場干預(yù)，以電子激光測距(EDM)系統(tǒng)為例，測量時，一人操作儀器，另一個必須進入沙坑中，在選定的落地位置，插入激光測距棱鏡桿并保持垂直，這導(dǎo)致了測量時間的延長，使得整個賽程不夠緊湊，同時，人工操作還可能由于不慎破壞運動員在沙坑中留下的痕跡，或者由于操作的不準確引起測量誤差。為解決人工操作的問題，中國發(fā)明專利CN100348948C公開了一種田賽攝像測距儀，包括裝有兩路視頻采集壓縮卡的微型計算機、捕獲起跳或者被投擲物出手過程及捕獲跳遠過程或被投擲物飛行軌跡和落點的攝像機各一個，公布運動員成績的顯示屏至少一個，打印機一臺；還配置有發(fā)送接收攝像機開機信號的無線電收發(fā)器一套，犯規(guī)檢測器及發(fā)送踏跳、投擲犯規(guī)信號的無線電收發(fā)器一套；根據(jù)計算機內(nèi)存儲的跳躍、投擲場地的圖像，利用屏幕的像素點設(shè)定距離，得到一個距離值；再將攝像機所攝的實際跳躍、投擲場地的圖像調(diào)整與繪制在計算機顯示屏幕上的跳躍、投擲場地的圖像重疊，進行圖像處理，搜索落地點，計算出跳躍、投擲距離。該測距儀利用攝像機獲得的圖像進行測距，可以不用人工插桿，加快賽程進行。但是，該方案中采用屏幕的像素點之間的距離測定距離，由于攝像機獲得的圖像會產(chǎn)生畸變，因此，直接測量像素點間的距離并進行類比的測量方式測量結(jié)果誤差較大。該文獻中給出了一種準曲面擬合法來提高測量精度，但是，其前提是，攝像機位于計算機區(qū)域的左右側(cè)的正中央，且保證攝像頭垂直于沙坑。在實際操作中，調(diào)試困難，無法保證攝像頭垂直于沙坑，此時，測量誤差更大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種用于遠度跳躍項目的距離測量裝置，既可以做到無人工插桿測量，又能夠保證測量的準確度。為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種用于遠度跳躍項目的距離測量裝置，包括攝像機、連接攝像機的計算機和設(shè)置在計算機內(nèi)的測量模塊，在遠度跳躍項目的落地區(qū)兩側(cè)，沿跳躍方向分別分布設(shè)置有至少4個標志物，所述標志物固定在場地上；所述攝像機位于落地區(qū)的一側(cè)，攝像機的視場覆蓋落地區(qū)。優(yōu)選的技 術(shù)方案，沿跳躍方向分別分布設(shè)置有5至6個標志物，相鄰標志物間距相等，跳躍方向兩側(cè)相對的兩個標志物的連線與跳躍方向垂直設(shè)置。
優(yōu)選的技術(shù)方案，所述標志物為圓形，圓形內(nèi)部被均勻劃分為4個90°的扇形，相鄰扇形內(nèi)填充有不同顏色的顏色層。使用一臺攝像機時，采用的是平面測量方案，沒有考慮沙坑平面不平整帶來的影響，因此，通常適用于使用平沙器的比賽場地。進一步的技術(shù)方案，設(shè)有兩臺攝像機，所述計算機具有兩路視頻采集壓縮卡，分別連接兩臺攝像機。由于采用兩臺攝像機，可以實現(xiàn)三維測量，測量時，由計算機內(nèi)的測量模塊進行計算，可以去除沙坑平面不平整帶來的影響，測量精度更好。上述技術(shù)方案中，在落地區(qū)與攝像機相對的一側(cè)，固定有參考標尺。使用時，首先標定各標志物的位置，在攝像機獲得的圖像中，用十字光標分別在圖片上標定各標志物的中心位置，顯示出其相應(yīng)的坐標參數(shù)，利用輔助測量方法(如鋼尺、激光測距儀等)丈量標志物的位置，與坐標參數(shù)相對應(yīng)。若用一臺攝像機進行平面的測量(如比賽使用平沙器的情況)，僅須在一個圖像中完成此操作；使用兩臺攝像機進行雙目的三維測量時，在兩個圖像中進行同樣的操作，系統(tǒng)根據(jù)已知標志物的坐標自動進行三維定標。完成標定后，可以進行比賽測量。計算機中的測量模塊利用標志物的已知位置和坐標參數(shù)，判斷落點的位置，獲得測量結(jié)果。

測量時，有落點裁判判定落點并插釬和無落點裁判判定落點均可。前者對落點判斷更準確，但對比賽進程有一定影響；后者測量速度快，但是對判斷可能造成爭議。由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點:
1.本發(fā)明通過在落地區(qū)兩側(cè)設(shè)置標志物，使測量模塊能夠準確地進行位置測量判定，對攝像機的布置位置要求低，測量準確。2.本發(fā)明可以實現(xiàn)無插釬判定，在運動員起身后未離開沙坑(穩(wěn)定后)即可進行成績判讀，測量速度快，不影響比賽進程。


圖1是本發(fā)明實施例的落地區(qū)俯視示意圖。圖2是實施例中攝像機的圖像示意圖。圖3是實施例中有插釬判定示意圖。圖4是實施例中無插釬判定示意圖。圖5是實施例中三維合成的示意圖。其中:1、落地區(qū)；2、標志物；3、插釬；4、參考標尺；5、落地痕跡；6、判斷線。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述:
實施例一:一種用于遠度跳躍項目的距離測量裝置，包括攝像機、連接攝像機的計算機和設(shè)置在計算機內(nèi)的測量模塊，參見圖1所示，在遠度跳躍項目的落地區(qū)I兩側(cè)，沿跳躍方向分別分布設(shè)置有5個標志物2，相鄰標志物間距相等，跳躍方向兩側(cè)相對的兩個標志物的連線與跳躍方向垂直設(shè)置，所述標志物2固定在場地上；所述攝像機位于落地區(qū)的一側(cè)，攝像機的視場覆蓋落地區(qū)。在落地區(qū)I與攝像機相對的一側(cè)，固定有參考標尺4。
所述標志物為圓形，圓形內(nèi)部被均勻劃分為4個90°的扇形，相鄰扇形內(nèi)填充有不同顏色的顏色層。實際測量時，每側(cè)設(shè)置4至6個標志物均可。使用時，首先標定各標志物的位置，如附圖2所示，為攝像機獲得的圖像，在該圖像中，用十字光標分別在圖片上標定各標志物的中心位置，顯示出其相應(yīng)的坐標參數(shù)，利用輔助測量方法(如鋼尺、激光測距儀等)丈量標志物的位置，與坐標參數(shù)相對應(yīng)。完成標定后，可以進行比賽測量。計算機中的測量模塊利用標志物的已知位置和坐標參數(shù)，判斷落點的位置，獲得測量結(jié)果。為保證測量精度，在完成設(shè)備架設(shè)和基本參數(shù)設(shè)定后，正式比賽開始之前，必須通過檢查測量，來檢測設(shè)備安裝和標志物坐標參數(shù)準確無誤。可采用EDM系統(tǒng)作為檢查系統(tǒng)，也可使用經(jīng)驗證的鋼尺。選取落地區(qū)位置，插入激光測距棱鏡桿(或鋼尺丈量鋼釬)并保持垂直，定位后，同時使用兩套系統(tǒng)進行測量。VDM系統(tǒng)具有支持輸出精度為0.0Olm的功能，EDM系統(tǒng)也應(yīng)能輸出0.0Olm測量成績，以方便更為準確的校對。此時，兩套系統(tǒng)應(yīng)互相明確以激光測距棱鏡桿的那一部位為測量標準(判讀部位的空間一致性，同時要防止插釬傾斜所帶來的偏差)。比賽時，記錄圖像，進行測量。測量時，有落點裁判判定落點并插釬和無落點裁判判定落點均可。有落點裁判判定落點:
工作人員記錄運動員落地的圖像，待運動員離開，主裁判判定有效試跳后，落點裁判將插釬3插到運動員落地痕 跡5最近點，此時工作人員取圖，圖面自動生成判斷線6，根據(jù)鋼釬位置進行判讀。優(yōu)點:由裁判判定運動員最近落點痕跡，并插釬，有利于仔細甄別運動員落地造成的細微痕跡，如衣服、頭發(fā)造成的拖痕；利于運動員、教練員、觀眾觀察落地點判別情況；
缺點:影響比賽進程，需運動員離開沙坑，裁判員插釬后方能取圖判讀；所取圖片中已無運動員任何明顯標志，容易對圖片所屬運動員發(fā)生爭議。無落點裁判判定落點:
運動員起跳后即開始采集圖像，要使測量準確，就必須記錄下運動員在落地區(qū)沙中的所有落點。當運動員起動時，用專置按鈕進行全程記錄，通過觀察，比較連續(xù)圖像之間的差異，判斷運動員留下的痕跡，從這些連續(xù)的圖片中找出帶有最后痕跡的一張圖片，并用此圖進行判讀，系統(tǒng)根據(jù)落地痕跡5自動生成判斷線6，獲得測量結(jié)果。優(yōu)點:速度快，不影響比賽進程，在運動員起身后未離開沙坑(穩(wěn)定后)即可進行成績判讀；有利于判斷運動員在落地時留下的實際痕跡(區(qū)別于場地的其他痕跡)，可以根據(jù)連續(xù)圖像清楚地辨別圖像所屬的運動員；
缺點:不利于運動員、教練員、觀眾觀察落地點判別情況，只能通過現(xiàn)場的大屏顯示，可能對判讀點選擇存在爭議。實施例二:基本設(shè)置與實施例一相同，為提高測量的準確度，設(shè)有兩臺攝像機，所述計算機具有兩路視頻采集壓縮卡，分別連接兩臺攝像機，系統(tǒng)根據(jù)已知標志物的坐標自動進行三維定標?？梢圆捎玫囊环N定標計算方法如下:世界坐標變換到相機坐標的四個步驟:
(I)從世界坐標變換到攝像機坐標
(x, y, z)是攝像機坐標,(Xw, yw, Zw)是世界坐標
權(quán)利要求
1.一種用于遠度跳躍項目的距離測量裝置，包括攝像機、連接攝像機的計算機和設(shè)置在計算機內(nèi)的測量模塊，其特征在于:在遠度跳躍項目的落地區(qū)兩側(cè)，沿跳躍方向分別分布設(shè)置有至少4個標志物，所述標志物固定在場地上；所述攝像機位于落地區(qū)的一側(cè)，攝像機的視場覆蓋落地區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于遠度跳躍項目的距離測量裝置，其特征在于:沿跳躍方向分別分布設(shè)置有5至6個標志物，相鄰標志物間距相等，跳躍方向兩側(cè)相對的兩個標志物的連線與跳躍方向垂直設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于遠度跳躍項目的距離測量裝置，其特征在于:所述標志物為圓形，圓形內(nèi)部被均勻劃分為4個90°的扇形，相鄰扇形內(nèi)填充有不同顏色的顏色層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于遠度跳躍項目的距離測量裝置，其特征在于:設(shè)有兩臺攝像機，所述計算機具有兩路視頻采集壓縮卡，分別連接兩臺攝像機。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于遠度跳躍項目的距離測量裝置，其特征在于:在落地區(qū)與攝像機相對的 一側(cè)，固定有參考標尺。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于遠度跳躍項目的距離測量裝置，包括攝像機、連接攝像機的計算機和設(shè)置在計算機內(nèi)的測量模塊，其特征在于在遠度跳躍項目的落地區(qū)兩側(cè)，沿跳躍方向分別分布設(shè)置有至少4個標志物，所述標志物固定在場地上；所述攝像機位于落地區(qū)的一側(cè)，攝像機的視場覆蓋落地區(qū)。本發(fā)明通過在落地區(qū)兩側(cè)設(shè)置標志物，使測量模塊能夠準確地進行位置測量判定，對攝像機的布置位置要求低，測量準確?？梢詫崿F(xiàn)無插釬判定，在運動員起身后未離開沙坑即可進行成績判讀，測量速度快，不影響比賽進程。
文檔編號G01C11/08GK103245336SQ20131018693
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月20日
發(fā)明者雍明, 王國棟, 汪濤, 陸阿明 申請人:蘇州大學(xué)