一种中长跑运动的计时方法技术

本发明专利技术涉及一种中长跑运动的计时方法，包括依次进行的如下步骤：步骤1：预设颜色标识；步骤2：获得帧图像；步骤3：对帧图像进行预处理，得到处理图像；步骤4：处理图像的轮廓面积，得到有效图像；步骤5：识别出有效图像的凸包，并得到凸包的角点及角点的横坐标值；步骤6：按有效图像的帧时间依次比较每一张有效图像的最左端的角点的横坐标与中轴线的横坐标的大小；步骤7：最终运动员到达终点线的时间为最后一张计时帧图像的帧时间。本发明专利技术具有计时方便，准确度更高，不受乱道影响；可以测试大量运动员同时进行跑步的计时。

【技术实现步骤摘要】
一种中长跑运动的计时方法
本专利技术涉及运动计时
，具体是一种中长跑运动的计时方法。
技术介绍
在长跑等运动中，以前通常会采用人工掐表的方式进行计圈计时，后来逐步利用射频技术来实现计时，即每个人携带一个具有射频功能线圈的标识，通过在终点线上识别该标识来计算出圈数和计时。这样的计时方式非常不方便，不仅需要跑步人员携带标识而影响跑步运动，而且通常需要在终点线上安装各种能够识别跑步人员标识的射频设备，安装麻烦且工作比较繁琐，不利于方便快捷的计时。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的提供一种中长跑运动的计时方法，其能够解决跑步运动中方便快捷计时的问题；实现本专利技术的目的的技术方案为：一种中长跑运动的计时方法，包括依次进行的如下步骤：步骤1：预设颜色标识，建立颜色标识与运动员的一一映射关系，以及建立与颜色标识对应的掩膜；步骤2：获得包括颜色标识的至少一帧图像；步骤3：对每一帧图像进行预处理，预处理后的图像只保留包含对应颜色标识所在的区域，并识别出包含对应颜色标识所在区域的所有轮廓，得到处理图像；步骤4：计算处理图像的轮廓面积，并与预设的轮廓大小进行比较，忽略小于预设的轮廓大小的轮廓，若所述包含对应颜色标识所在区域的所有轮廓均小于预设的轮廓大小，则删除对应的处理图像，剩余的处理图像作为有效图像，有效图像中的轮廓称之为有效轮廓，有效轮廓即为大于等于预设的轮廓大小的轮廓；步骤5：识别出所有的有效图像的有效轮廓的凸包，并得到凸包的角点，计算出各角点在二维坐标系下的横坐标值；步骤6：按有效图像的帧时间依次比较每一张有效图像的最左端的角点的横坐标与中轴线的横坐标的大小，其中，颜色标识为j对应的运动员的第i张有效图像Fi,j的最左端的角点的横坐标为Xi,j，中轴线的横坐标为X中，当Xi,j≤X中且Xi-1,j>X中，则将有效图像Fi,j视为颜色标识为j对应的运动员到达或超过终点线后所拍摄到的第一帧图像，并将有效图像Fi,j的帧时间作为颜色标识为j对应的运动员当前的计时成绩；并将满足Xi,j≤X中且Xi-1,j>X中的有效图像Fi,j记为计时帧图像，每出现一张计时帧图像则将K进行加1，K的初始值为0；步骤7：接收预设的N值，N表示运动员需要完成的全程圈数，当K＝N时，则最终运动员到达终点线的时间T按公式①计算：T＝TN------①其中，TN表示最后一张计时帧图像的帧时间，并结束处理。进一步地，所述预处理包括依次进行的如下步骤：对帧图像的尺寸进行缩小，缩小后的帧图像的尺寸记为M×N(M和N均为正整数)；将缩小后的帧图像按顺序依次与每一个掩膜做位与运算，直至得到包含对应颜色标识所在的区域的帧图像，并将颜色标识所在区域的轮廓识别出来，或与所有掩膜均做完位与运算后仍未得到包含对应颜色标识所在的区域的帧图像，则将该帧图像删除；进行腐蚀处理；进行膨胀处理，并得到预处理后的处理图像。进一步地，对所述帧图像的尺寸进行缩小一半。进一步地，所述获得包括携带有颜色标识的运动员和终点线的至少一帧图像，具体实现过程包括如下步骤：将摄像头设置在终点线的正上方，并使得摄像头拍摄终点线前后距离相同，使得终点线位于帧图像的正中位置。进一步地，所述摄像头拍摄终点线前后距离≤5米。本专利技术的有益效果为：本专利技术可以使长跑的计时工作非常方便地进行，计时更方便，节省了大量的人力物力；通过颜色标识可以测试大量运动员同时进行跑步的计时，并且不会因为乱道问题而不能进行计时，准确度也大大提高，还可以同时保存测试的视频资料，使得测试可以复查以保证测试的公平、公正与公开。附图说明图1为实施例一的流程图。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述：如图1所示，一种中长跑运动的计时方法，包括依次进行的如下步骤：步骤1：预设至少一个的颜色标识，并对每一个颜色标识建立RGB数组以及RGB数组的上限和下限，例如红色下限为(0,0,200)和上限为(90,90,255)，建立RGB数组的上限和下限，目的在于让计算机对颜色标识建立掩膜，以更准确识别出颜色标识。同时，将各颜色标识与运动员建立一一映射关系，以使得通过颜色标识识别出运动员。颜色标识设置多少种，也就意味着计算机可以识别出多少个运动员，这在大量运动员比赛的场景中，具有非常重要的意义，既方便又不会因为运动员乱道(例如运动员原本在6号跑道，到达终点线时则在1号跑道，即视为乱道)而不能准确对该运动员进行计时。所述颜色标识可以是运动员穿着有颜色的衣服或携带有颜色的标志物(例如印有颜色的号码牌)，从而可以通过计算机视觉识别到该颜色标识从而识别出运动员。颜色标识包括各种能被计算机识别出的颜色，优选为不透明的纯色，例如纯红色或纯绿色或纯黄色等，从而将颜色标识与运动员建立一一映射关系，以使得每一个颜色标识唯一识别一个运动员，例如红色代表①号运动员，蓝色代表②号运动员等。或者直接采用编号进行识别运动员，或者采用编号、颜色和运动员建立三者之间的一一映射关系来识别运动员。步骤2：开启摄像头对运动员携带有颜色标识的标志物进行拍摄视频或拍摄图像，读取视频中的图像或直接获取拍摄图像，得到包含颜色标识的帧图像，也即帧图像中包括有颜色标识。为了保证摄像头能够拍摄到到运动员经过终点线上的帧图像，摄像头接收到起跑开始信号后，开始拍摄，因此拍摄帧图像的起始时间与起跑开始的时间是同步开始的。为了能够拍摄到运动员到达终点线的合适的图像(到达终点线的图像可能为运动员接近终点线或刚好经过终点线或刚离开终点线的图像)，为此：在终点线的跑道一侧竖直设置支撑杆，支撑杆上设置摄像头，摄像头设置在终点线的正上方，确保摄像头能够拍摄到终点线前后各5米(该距离可根据摄像头及实际需求进行调整)以内的范围，即摄像头正对焦于终点线，使得摄像头拍摄到终点线的前后距离是相同的，从而保证拍摄到的帧图像中，终点线正好位于帧图像的正中位置；同时能够覆盖整个跑道宽度范围，通常整个跑道的宽度在10米左右，摄像头能够拍摄跑道的左右10米(覆盖跑道宽度)、终点线的前后各5米以内的范围(确保能够有效捕捉到运动员到达终点线前、刚好到达终点线及到达终点线后的图像)。通常摄像头拍摄的视频的帧率为30帧/秒，按照普通人跑步的最快速度为10米/秒计算，每帧之间的距离不大于0.3米。以摄像头高度为3米，能够拍摄终点线前后各3米的距离来计算，摄像头能拍摄到选手胸部、肩部的距离大约在终点线前后1.5米以内；以普通人最快的速度计算，能拍摄到其身着背心的画面大约有1.5/0.3＝5帧画面，也即运动员每跑完一圈能够得到包含颜色标识的有效图像有不少于5帧图像，因此采用普通的摄像头完全能够拍摄到一个运动员正常跑步时的图像，也即能够拍摄到运动员到达终点线或接近终点线前后的运动员运动的图像，并识别出运动员的颜色标识。当然如果采用帧率更高的摄像头，则能够拍摄到更多的帧画面。由于前后两帧画面的时间差为0.033秒，因此计时的误差也在0.033秒以内，这样计时的精准度完全能够满足一般的体育运动体测的要求。步骤3：对帧图像进行预处理，得到处理图像，预处理依次包括：缩小帧图像，将原始的帧图像的尺寸缩小一半，缩小后的帧图像的尺寸记为M×N(M和N均为正整数)，通过对原始的帧图像进行缩小处理，可以有效减小计算量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中长跑运动的计时方法，其特征在于：包括依次进行的如下步骤：步骤1：预设颜色标识，建立颜色标识与运动员的一一映射关系，以及建立与颜色标识对应的掩膜；步骤2：获得包括颜色标识的至少一帧图像；步骤3：对每一帧图像进行预处理，预处理后的图像只保留包含对应颜色标识所在的区域，并识别出包含对应颜色标识所在区域的所有轮廓，得到处理图像；步骤4：计算处理图像的轮廓面积，并与预设的轮廓大小进行比较，忽略小于预设的轮廓大小的轮廓，若所述包含对应颜色标识所在区域的所有轮廓均小于预设的轮廓大小，则删除对应的处理图像，剩余的处理图像作为有效图像，有效图像中的轮廓称之为有效轮廓，有效轮廓即为大于等于预设的轮廓大小的轮廓；步骤5：识别出所有的有效图像的有效轮廓的凸包，并得到凸包的角点，计算出各角点在二维坐标系下的横坐标值；步骤6：按有效图像的帧时间依次比较每一张有效图像的最左端的角点的横坐标与中轴线的横坐标的大小，其中，颜色标识为j对应的运动员的第i张有效图像Fi,j的最左端的角点的横坐标为Xi,j，中轴线的横坐标为X中，当Xi,j≤X中且Xi‑1,j>X中，则将有效图像Fi,j视为颜色标识为j对应的运动员到达或超过终点线后所拍摄到的第一帧图像，并将有效图像Fi,j的帧时间作为颜色标识为j对应的运动员当前的计时成绩；并将满足Xi,j≤X中且Xi‑1,j>X中的有效图像Fi,j记为计时帧图像，每出现一张计时帧图像则将K进行加1，K的初始值为0；步骤7：接收预设的N值，N表示运动员需要完成的全程圈数，当K＝N时，则最终运动员到达终点线的时间T按公式①计算：T＝TN‑‑‑‑‑‑①其中，TN表示最后一张计时帧图像的帧时间，并结束处理。...

【技术特征摘要】
1.一种中长跑运动的计时方法，其特征在于：包括依次进行的如下步骤：步骤1：预设颜色标识，建立颜色标识与运动员的一一映射关系，以及建立与颜色标识对应的掩膜；步骤2：获得包括颜色标识的至少一帧图像；步骤3：对每一帧图像进行预处理，预处理后的图像只保留包含对应颜色标识所在的区域，并识别出包含对应颜色标识所在区域的所有轮廓，得到处理图像；步骤4：计算处理图像的轮廓面积，并与预设的轮廓大小进行比较，忽略小于预设的轮廓大小的轮廓，若所述包含对应颜色标识所在区域的所有轮廓均小于预设的轮廓大小，则删除对应的处理图像，剩余的处理图像作为有效图像，有效图像中的轮廓称之为有效轮廓，有效轮廓即为大于等于预设的轮廓大小的轮廓；步骤5：识别出所有的有效图像的有效轮廓的凸包，并得到凸包的角点，计算出各角点在二维坐标系下的横坐标值；步骤6：按有效图像的帧时间依次比较每一张有效图像的最左端的角点的横坐标与中轴线的横坐标的大小，其中，颜色标识为j对应的运动员的第i张有效图像Fi,j的最左端的角点的横坐标为Xi,j，中轴线的横坐标为X中，当Xi,j≤X中且Xi-1,j>X中，则将有效图像Fi,j视为颜色标识为j对应的运动员到达或超过终点线后所拍摄到的第一帧图像，并将有效图像Fi,j的帧时间作为颜色标识为j对应的运动员当前的计时成绩；并将满足Xi,j≤X中且Xi-1,...

【专利技术属性】
技术研发人员：马毅，
申请(专利权)人：山东思迈教育科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37