簡(jiǎn)易實(shí)用的終點(diǎn)攝像裁判系統(tǒng)

馬向陽(yáng) （遼寧省鞍山市鞍鋼高級(jí)中學(xué)，114034）

簡(jiǎn)易實(shí)用的終點(diǎn)攝像裁判系統(tǒng)

馬向陽(yáng) （遼寧省鞍山市鞍鋼高級(jí)中學(xué)，114034）

目前，眾多田徑比賽仍然是人工目測(cè)判定、秒表計(jì)時(shí)，因?yàn)樽簿€過(guò)程轉(zhuǎn)瞬即逝無(wú)法再現(xiàn)，所以多名運(yùn)動(dòng)員瞬間沖線時(shí)的名次判斷、計(jì)時(shí)判讀和竄道判定是最困擾裁判的難題。針對(duì)這一問(wèn)題，本文另辟蹊徑，構(gòu)建了一個(gè)基于手計(jì)時(shí)的終點(diǎn)攝像裁判系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題，在細(xì)節(jié)、流程方面進(jìn)一步完善，使系統(tǒng)更加簡(jiǎn)易實(shí)用。

圖1

一、設(shè)計(jì)思路

硬件普通易得，軟件無(wú)需開(kāi)發(fā)；系統(tǒng)即插即用，界面操作簡(jiǎn)潔；適用手計(jì)比賽，人工計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)；錄播撞線視頻，依規(guī)估讀成績(jī)；降低裁判難度，節(jié)省人力資源。

二、模型建構(gòu)

（一）配置

1．5米u(yù)sb數(shù)據(jù)延長(zhǎng)線（3條）。

2．極速A30電腦攝像頭（3個(gè)）。

3．Windows系統(tǒng)筆記本電腦（3臺(tái)）。

4．Windows Movie Maker 2.0視頻軟件:Movie Maker軟件為Windows xp系統(tǒng)自帶（可下載），有極佳的兼容性，文件小，運(yùn)行流暢，攝像、計(jì)時(shí)同步完成，攝像、播放同一界面，支持逐幀回放和百分秒顯示，操作簡(jiǎn)單。

5.A4塑質(zhì)資料盒（1個(gè)）。

6.普通裝沙方體飲料瓶（2個(gè)）。

7.裁紙刀1把、厚泡沫板和寬透明膠帶若干、強(qiáng)力兩面膠一段。

（二）攝像頭固定盒的制作：將3個(gè)攝像頭固定在一個(gè)盒中便于使用（見(jiàn)圖1）。

制作方法：在資料盒前側(cè)裁剪一個(gè)長(zhǎng)18cm的窗口；窗口處用兩面膠并排固定攝像頭；資料盒內(nèi)兩側(cè)各放置一個(gè)沙瓶；將留出攝像頭后盒內(nèi)的剩余空間用裁剪后的泡沫板填滿；固定住數(shù)據(jù)線，讓線從盒后穿出，用膠帶在盒外擠實(shí)、固定、包裹、粘牢。

（三）流程

1.計(jì)時(shí)主裁判用秒表計(jì)取每組第一名的成績(jī)t。

2.攝像計(jì)時(shí)員在觀察運(yùn)動(dòng)員正常出發(fā)（沒(méi)有出現(xiàn)違例召回情況）后開(kāi)啟終點(diǎn)視頻攝像，至全體通過(guò)終點(diǎn)線后停止攝像。

3.回放該組到達(dá)終點(diǎn)的視頻畫(huà)面，目測(cè)運(yùn)動(dòng)員抵達(dá)終點(diǎn)線前后的兩幀圖像，估判到達(dá)名次（注：國(guó)際田聯(lián)《田徑競(jìng)賽規(guī)則（2012－2013）》第165條計(jì)時(shí)和終點(diǎn)攝像之17款4項(xiàng)如果運(yùn)動(dòng)員抵達(dá)終點(diǎn)線時(shí)的圖像中沒(méi)有軀干任何部分抵達(dá)終點(diǎn)線后沿垂直面瞬間的畫(huà)面，則必須查看抵達(dá)終點(diǎn)線前后的兩幅圖像；如果在這兩張圖像中運(yùn)動(dòng)員抵達(dá)終點(diǎn)的順序有變化，則終點(diǎn)攝影主裁判應(yīng)宣布有關(guān)的運(yùn)動(dòng)員名次相等），按估讀規(guī)則判讀撞線時(shí)標(biāo)tn’（n為名次）。

圖2

估讀規(guī)則（見(jiàn)圖2）：逐幀回放每名運(yùn)動(dòng)員的撞線視頻，對(duì)比運(yùn)動(dòng)員抵達(dá)終點(diǎn)線前后的兩幀圖像和對(duì)應(yīng)時(shí)標(biāo)（ta和tb），目測(cè)運(yùn)動(dòng)員的軀干(一般是胸部前沿)與終點(diǎn)線后沿最近距離的比例關(guān)系，估讀撞線時(shí)標(biāo)tn’（n為名次）的相應(yīng)數(shù)值。

當(dāng)a趨于0時(shí)，tn’=ta；

當(dāng)a明顯小于b時(shí)，tn’=ta+0.02；

當(dāng)a和b趨于相等時(shí)，tn’=ta+0.04；

當(dāng)a明顯大于b時(shí)，tn’=ta+0.06；

當(dāng)b趨于0時(shí)，tn’=tb。

4.終點(diǎn)記錄員記錄統(tǒng)計(jì)每名運(yùn)動(dòng)員的估讀撞線時(shí)標(biāo)tn’和計(jì)時(shí)主裁判秒表計(jì)取的第一名時(shí)間t，依模型公式Tn= tn’+（tt1’）得出同組每名運(yùn)動(dòng)員的手計(jì)時(shí)成績(jī)Tn。（n為名次）。

系統(tǒng)模型不是直接應(yīng)用攝像系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)時(shí)，而是以視頻資料中的畫(huà)面作為證據(jù)，判定名次和確定運(yùn)動(dòng)員之間的時(shí)間間隔，以第一名運(yùn)動(dòng)員的手計(jì)時(shí)成績(jī)?yōu)榛鶞?zhǔn)，通過(guò)模型公式計(jì)算出其他運(yùn)動(dòng)員的手計(jì)時(shí)成績(jī)。按照估讀規(guī)則取值，誤差小于0.02秒，在手計(jì)時(shí)誤差范圍內(nèi)。該系統(tǒng)模型符合國(guó)際田聯(lián)《田徑競(jìng)賽規(guī)則（2012－2013）》第165條計(jì)時(shí)和終點(diǎn)攝像14款的條件要求，估讀成績(jī)應(yīng)被承認(rèn)為正式計(jì)時(shí)。

三、組裝調(diào)試

（一）連接設(shè)備

攝像頭固定盒中間攝像頭在終點(diǎn)線延長(zhǎng)線上，距離8道外線4米遠(yuǎn)2.4米高工作臺(tái)上（計(jì)時(shí)臺(tái)、人字梯等均可）；將3臺(tái)筆記本電腦在跑道外側(cè)的裁判桌上擺放好；用usb數(shù)據(jù)延長(zhǎng)線連接攝像頭與筆記本電腦。

（二）系統(tǒng)調(diào)試

1.運(yùn)行movie maker軟件

啟動(dòng)連好的筆記本電腦，依照C: Program FilesMovie Maker路徑，雙擊movie maker執(zhí)行程序圖標(biāo)啟動(dòng)軟件（之后可在開(kāi)始菜單中找到程序圖標(biāo)）。進(jìn)入用戶界面，鼠標(biāo)拉動(dòng)右側(cè)窗格框線，調(diào)大監(jiān)視器畫(huà)面（見(jiàn)圖3）。

2.視頻錄播

（1）用戶界面，“工具欄”上，單擊“任務(wù)”。左側(cè)顯示“電影任務(wù)”窗格，窗格中“捕獲視頻”下，單擊“從視頻設(shè)備捕獲”（快捷鍵CTRL+R）（見(jiàn)圖3）。

（2）“視頻捕獲設(shè)備”頁(yè)，“可用設(shè)備”中，單擊要用來(lái)捕獲視頻的模擬設(shè)備。

（3）“捕獲的視頻文件”頁(yè)，“為捕獲的視頻輸入文件名”框中，為捕獲的視頻文件輸入文件名（可填入代碼如100g1m01——項(xiàng)目100年級(jí)g1性別m組別01）。“選擇保存所捕獲視頻的位置”框中，單擊“瀏覽”為視頻選擇保存空間足夠大的位置（設(shè)置一次即可）（見(jiàn)圖4）。

圖3

圖4

（4）“視頻設(shè)置”頁(yè)，默認(rèn)捕獲視頻和音頻的視頻設(shè)置。

（5）“捕獲視頻”頁(yè)，調(diào)整攝像頭鏡頭焦距，確保影像窗口畫(huà)面清晰；調(diào)整攝像頭拍攝角度，對(duì)準(zhǔn)終點(diǎn)線，確保拍到8條跑道和道內(nèi)運(yùn)動(dòng)員。默認(rèn)設(shè)置“完成向?qū)Ш髣?chuàng)建剪輯”、“揚(yáng)聲器靜音”和“捕獲時(shí)間限制”復(fù)選框?yàn)椴贿x中（設(shè)置一次即可）。單擊“開(kāi)始捕獲”可開(kāi)始捕獲視頻（快捷鍵ALT+C）；單擊“停止捕獲”可停止捕獲視頻（快捷鍵ALT+T）；單擊“完成”關(guān)閉“視頻捕獲向?qū)А保旖萱IENTER），回到用戶界面，剛捕獲的視頻名稱(chēng)將導(dǎo)入“內(nèi)容”窗格中（見(jiàn)圖5）。

圖5

（6）用戶界面，單擊中間“內(nèi)容”窗格中剛捕獲的視頻名稱(chēng)，監(jiān)視器窗口呈現(xiàn)視頻影像，功能按鈕呈激活狀態(tài)。使用鼠標(biāo)配合快捷鍵可快速選取播放點(diǎn)和方式，便于清晰觀察。播放或暫停（快捷鍵ENTER或空格鍵）、上一幀（快捷鍵ALT+左箭頭鍵）、下一幀（快捷鍵ALT+右箭頭鍵）、全屏播放（快捷鍵ALT+ENTER）（見(jiàn)圖6）。

圖6

重復(fù)以上步驟可反復(fù)完成視頻錄播工作（“捕獲視頻”頁(yè)的設(shè)置無(wú)需再做）。

四、實(shí)際應(yīng)用

為了減少失誤，提高效率，啟用三套攝像系統(tǒng)，一套始終按項(xiàng)目組別攝錄，其它兩套輪流進(jìn)行終點(diǎn)攝像和成績(jī)判讀。判讀結(jié)束迅速完成攝錄準(zhǔn)備，進(jìn)入后備攝像狀態(tài)。

（一）終點(diǎn)裁判長(zhǎng)(見(jiàn)圖7)

圖7

全面管理終點(diǎn)裁判工作。負(fù)責(zé)終點(diǎn)和起點(diǎn)的旗語(yǔ)溝通，然后到計(jì)時(shí)主裁判對(duì)面，計(jì)取每組第一名的成績(jī)做后備。

（二）計(jì)時(shí)主裁判(見(jiàn)圖7)

按工作規(guī)范做好準(zhǔn)備工作，計(jì)取每組第一名的成績(jī)。賽前，提示攝像計(jì)時(shí)員“回表”；賽中，盡早提示攝像計(jì)時(shí)員“開(kāi)表”、“查表”，出現(xiàn)故障，立即指示開(kāi)啟后備攝像；賽后，告知記錄員第一名成績(jī)，監(jiān)督判讀和記錄工作，確認(rèn)成績(jī)無(wú)誤，簽名交徑賽裁判長(zhǎng)，通知攝像計(jì)時(shí)員“回表”，示意終點(diǎn)裁判長(zhǎng)就緒。破紀(jì)錄時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢查設(shè)備、視頻，請(qǐng)徑賽裁判長(zhǎng)和總裁判審核。

（三）攝像計(jì)時(shí)員(見(jiàn)圖7)

按規(guī)范完成系統(tǒng)連接調(diào)試工作，電腦進(jìn)入錄播界面。

1.回表：?jiǎn)?dòng)“從視頻設(shè)備捕獲”，命名視頻，進(jìn)入“捕獲視頻”頁(yè)，示意主裁就緒，注意起點(diǎn)狀態(tài)。

2.開(kāi)表：判定運(yùn)動(dòng)員正常出發(fā)或“開(kāi)表”提示后，即刻開(kāi)啟終點(diǎn)攝像。

3.查表：開(kāi)啟攝像后，檢查軟件工作是否正常(發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即報(bào)告主裁)。

4.停表：運(yùn)動(dòng)員全部沖過(guò)終點(diǎn)線，檢查員組織回道，面向鏡頭錯(cuò)位站好，確認(rèn)全部拍清后，停止捕獲，點(diǎn)按完成。

5.讀表：在終點(diǎn)和計(jì)時(shí)主裁判的監(jiān)督下，回放剛剛捕獲的視頻文件，依據(jù)運(yùn)動(dòng)員特征（大腿外側(cè)道次號(hào)）和系統(tǒng)估讀規(guī)則，向終點(diǎn)記錄員判讀名次、道次和時(shí)標(biāo)。“讀表”結(jié)束，立即“回表”準(zhǔn)備捕獲下組視頻。

（四）終點(diǎn)記錄員(見(jiàn)圖7)

終點(diǎn)記錄員在終點(diǎn)和計(jì)時(shí)主裁判的監(jiān)督下，按工作規(guī)范，記錄計(jì)時(shí)主裁和攝像計(jì)時(shí)員的判讀數(shù)據(jù)，輸入電腦統(tǒng)計(jì)出每名運(yùn)動(dòng)員的手計(jì)時(shí)成績(jī)，填寫(xiě)成績(jī)報(bào)告單交給計(jì)時(shí)主裁。重復(fù)以上步驟進(jìn)行下一組次的裁判工作。

五、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)校運(yùn)會(huì)試用，與手計(jì)時(shí)比較，這個(gè)系統(tǒng)對(duì)名次和竄道的判定非常準(zhǔn)確，計(jì)時(shí)精度與手計(jì)時(shí)相當(dāng)。在資金、設(shè)備、人員、精度要求都不能太高的中學(xué)校內(nèi)運(yùn)動(dòng)會(huì)上，7個(gè)人用3個(gè)攝像頭、3根usb數(shù)據(jù)線、3臺(tái)筆記本電腦，省人、省力、快速、準(zhǔn)確地完成了本來(lái)需要30多人的工作，確實(shí)是一件十分愜意的事情，真心希望這個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的終點(diǎn)攝像計(jì)時(shí)裁判系統(tǒng)能為同行們帶來(lái)更多的方便。

裝備與器材欄目第8、9期征稿提示

最佳投稿時(shí)間：

2014年第8期：2014年6月10日～6月25日

2014年第9期：2014年7月10日～7月25日

第8、9期：體質(zhì)監(jiān)測(cè)工具的使用和維護(hù)

撰稿提綱：1.開(kāi)學(xué)初各級(jí)各類(lèi)學(xué)校陸續(xù)開(kāi)展學(xué)生體質(zhì)健康監(jiān)測(cè)活動(dòng)，配以圖片談一下測(cè)試工具的使用方法；2.測(cè)試是一項(xiàng)長(zhǎng)期復(fù)雜的工作，為保證工作的順利進(jìn)行和測(cè)試工具的正常使用，我們有必要對(duì)測(cè)試工具進(jìn)行維護(hù)，您是如何進(jìn)行的？