CN108573489B - 跨栏完整度检测平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种跨栏完整度检测平台，包括：手动控制开关，用于在比赛现场工作人员的操作下，确定是否启动跨栏完整度检测，以相应发出检测启动信号或检测关闭信号；状态显示灯组，包括一个检测状态灯和一个结果反馈灯，所述检测状态灯与所述手动控制开关连接，用于在接收到所述检测启动信号时，以红色光进行显示，还用于在接收到所述检测关闭信号时，以绿色光进行显示，所述结果反馈灯用于在接收到跨栏完整信号时，以绿色光进行显示，还用于在接收到跨栏缺陷信号时，以红色光进行显示。通过本发明，对图像识别到的每一个跨栏的设备完整度进行现场检测。

Description

跨栏完整度检测平台

技术领域

本发明涉及运动器材领域，尤其涉及一种跨栏完整度检测平台。

背景技术

跨栏跑最早使用的栏架是掩埋在地面上的木支架或栅栏，1900年出现可移动的倒T字形栏架。1935年有人将T形栏架改成L形栏架，L形栏架支脚的另一端朝向运动员的跑进方向，稍加阻力即可向前翻倒，减轻了运动员过栏时的恐惧心理。

奥运会比赛项目分男子110米跨栏跑、400米跨栏跑(1896年列入)；女子100米跨栏跑(1932年列入，当时为80米跨栏跑，1972年改为100米跨栏跑)、400米跨栏跑(1984年列入)。男子110米跨栏跑的栏高为106厘米，400米跨栏跑的栏高为91.4厘米；女子100米跨栏跑的栏高为84厘米，400米跨栏跑的栏高为76.2厘米。比赛时，运动员必须跨越10个栏架，除故意用手推或用脚踢倒栏架外，身体其他部位碰倒栏架不算犯规。

当前，在跨栏比赛进行前，需要人工方式到现场去逐一检查各个跨栏比赛用具的设备情况，例如完整度等，以避免影响比赛的公平性，显然，这种人工检查方式费时费力。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种跨栏完整度检测平台，能够采用表现为高斯卷积函数的环绕函数去除待处理图像中的照度分量，以及采用线性灰度变换的方式，提高图像的对比度，从而提高图像识别的精度，更关键的是，采用电子方式替换人工方式实现了对每一个跨栏设备完整度的检测。

为此，本发明具备以下几个关键发明点：

(1)在采用高精度的图像识别的基础上，对识别到的每一个跨栏的设备完整度进行现场检测，从而减少了人工检测环境，提高了现场比赛的效率；

(2)采用表现为高斯卷积函数的环绕函数去除待处理图像中的照度分量，以获取所述待处理图像对应的反射分量，从而去除成像环境中光线通过路径上的介质对图像成像的干扰；

(3)采用线性灰度变换的方式，提高图像的对比度，为后续的图像处理提供更有参考意义的图像数据。

根据本发明的一方面，提供了一种跨栏完整度检测平台，所述平台包括：

手动控制开关，用于在比赛现场工作人员的操作下，确定是否启动跨栏完整度检测，以相应发出检测启动信号或检测关闭信号；

状态显示灯组，包括一个检测状态灯和一个结果反馈灯，所述检测状态灯与所述手动控制开关连接，用于在接收到所述检测启动信号时，以红色光进行显示，还用于在接收到所述检测关闭信号时，以绿色光进行显示，所述结果反馈灯用于在接收到跨栏完整信号时，以绿色光进行显示，还用于在接收到跨栏缺陷信号时，以红色光进行显示；

高清摄像头，悬挂在比赛现场的斜上方，用于对比赛现场进行高清图像数据采集，以获得比赛现场图像，并输出所述比赛现场图像；

参考图像获取设备，与所述高清摄像头连接，用于接收所述比赛现场图像，将所述比赛现场图像中的每一个像素点的像素值乘以环绕函数以获得对应像素点的参考像素值，将所述比赛现场图像的各个像素点的参考像素值组成所述比赛现场图像对应的参考图像，并输出所述参考图像；

照度去除设备，用于接收所述比赛现场图像和所述参考图像，将所述比赛现场图像的每一个像素点的像素值除以在所述参考图像中对应像素点的像素值以获得对应的反射像素值，将所述比赛现场图像的所有像素点的反射像素值组成所述比赛现场图像对应的反射图像，并输出所述反射图像；

线性处理设备，与所述照度去除设备连接，用于接收所述反射图像，对所述反射图像执行线性灰度变换，所述线性灰度变换包括：将处于所述反射图像原灰度分布范围的所述反射图像内各个像素点的灰度值映射到预设灰度范围内，以获得各个像素点分别对应的映射灰度值，基于各个像素点分别对应的映射灰度值获取所述反射图像对应的线性处理图像。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的跨栏完整度检测平台所应用的跨栏的结构示意图。

图2为根据本发明实施方案示出的跨栏完整度检测平台的高清摄像头的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的跨栏完整度检测平台的实施方案进行详细说明。

现有技术中的跨栏完整度检测完全依赖于现场管理人员的人工操作，繁琐且效果不佳。为了克服上述不足，本发明搭建了一种跨栏完整度检测平台，采用电子方式进行跨栏完整度检测。

图1为根据本发明实施方案示出的跨栏完整度检测平台所应用的跨栏的结构示意图。所述跨栏包括横杆1、底座3以及横杆1和底座3之间的两个竖杆，所述跨栏还包括横杆1和竖杆之间的连接部位2。

根据本发明实施方案示出的跨栏完整度检测平台包括：

手动控制开关，用于在比赛现场工作人员的操作下，确定是否启动跨栏完整度检测，以相应发出检测启动信号或检测关闭信号；

状态显示灯组，包括一个检测状态灯和一个结果反馈灯，所述检测状态灯与所述手动控制开关连接，用于在接收到所述检测启动信号时，以红色光进行显示，还用于在接收到所述检测关闭信号时，以绿色光进行显示，所述结果反馈灯用于在接收到跨栏完整信号时，以绿色光进行显示，还用于在接收到跨栏缺陷信号时，以红色光进行显示；

高清摄像头，如图2所示，悬挂在比赛现场的斜上方，用于对比赛现场进行高清图像数据采集，以获得比赛现场图像，并输出所述比赛现场图像；其中，所述高清摄像头包括镜筒210，镜筒内至少设置有两组相对运动符合变焦镜头规律的可伸缩的镜头组110和镜头组111，镜头组110内的透镜之间(即属于该镜头组的透镜之间)的相对运动也符合变焦镜头的规律；可伸缩镜头组的一面与所述镜筒210的下端(可设计为底座形)形成一空腔440(也可在两个镜头组之间设置空腔，在镜头组111和镜头组112之间)，空腔440的侧壁设置有一通孔430(也可以在筒壁间开孔，图中没有示出)，通过通孔430将空腔440和气泵相连接，在通孔430和气泵之间可设第一阀门410，利用气泵对空腔进行充气或抽气以推动可伸缩镜头组进行伸缩。可伸缩镜头组镜筒间的接触面可为具有预先设定好的摩擦力的表面，这样在气泵停止工作后，能使可伸缩镜筒利用两壁的摩擦力进行定位及固定。

气泵可进一步包括一气泵体510，在气泵体上靠近第一阀门410的一侧设置有第二阀门420，气泵体内设置有与气泵体内壁相匹配的可相对移动的磁铁520，气泵体外缠绕有通电线圈530，通电线圈两端连接到控制模块610。

参考图像获取设备，与所述高清摄像头连接，用于接收所述比赛现场图像，将所述比赛现场图像中的每一个像素点的像素值乘以环绕函数以获得对应像素点的参考像素值，将所述比赛现场图像的各个像素点的参考像素值组成所述比赛现场图像对应的参考图像，并输出所述参考图像；

照度去除设备，用于接收所述比赛现场图像和所述参考图像，将所述比赛现场图像的每一个像素点的像素值除以在所述参考图像中对应像素点的像素值以获得对应的反射像素值，将所述比赛现场图像的所有像素点的反射像素值组成所述比赛现场图像对应的反射图像，并输出所述反射图像；

线性处理设备，与所述照度去除设备连接，用于接收所述反射图像，对所述反射图像执行线性灰度变换，所述线性灰度变换包括：将处于所述反射图像原灰度分布范围的所述反射图像内各个像素点的灰度值映射到预设灰度范围内，以获得各个像素点分别对应的映射灰度值，基于各个像素点分别对应的映射灰度值获取所述反射图像对应的线性处理图像；

数据存储设备，设置在比赛现场的控制室内，用于预先存储跨栏图像特征和跨栏基准轮廓；

跨栏识别设备，与所述线性处理设备连接，设置在比赛现场的控制室内，分别与所述线性处理设备和所述数据存储设备连接，用于接收所述线性处理图像和所述跨栏图像特征，并根据所述跨栏图像特征从所述线性处理图像中匹配出多个跨栏区域；

完整度检测设备，设置在比赛现场的控制室内，分别与所述数据存储设备和所述跨栏识别设备连接，用于接收所述多个跨栏区域，对每一个跨栏区域进行基于所述跨栏基准轮廓的匹配以确定跨栏部件的完整度，在所有跨栏区域内的跨栏部件的完整度都超过预设百分比阈值时，发出跨栏完整信号，否则，发出跨栏缺陷信号。

接着，继续对本发明的跨栏完整度检测平台的具体结构进行进一步的说明。

在所述跨栏完整度检测平台中：

所述高清摄像头与所述手动控制开关连接，用于在接收到所述检测启动信号时，启动高清图像数据采集，还用于在接收到所述检测关闭信号，关闭高清图像数据采集。

在所述跨栏完整度检测平台中：

所述环绕函数为以对应像素点的水平坐标和垂直坐标为变量的高斯卷积函数。

在所述跨栏完整度检测平台中：

所述预设灰度范围包括所述反射图像原灰度分布范围且宽于所述反射图像原灰度分布范围，使得所述线性处理图像的对比度大于所述反射图像的对比度。

在所述跨栏完整度检测平台中：

所述跨栏识别设备和所述完整度检测设备都被集成在同一块集成电路板上。

在所述跨栏完整度检测平台中：

所述状态显示灯组设置在比赛现场的控制室内的控制面板上。

所述跨栏完整度检测平台中还可以包括：

语音播放设备，与所述完整度检测设备连接，用于在接收到所述跨栏缺陷信号时，播放与所述跨栏缺陷信号对应的语音警示文件。

以及在所述跨栏完整度检测平台中：

所述语音播放设备设置在比赛现场的控制室内的控制面板上，且位于所述状态显示灯组的一侧。

另外，所述高清摄像头还包括数据滤波单元和数据输出单元，所述数据滤波单元在所述数据输出单元输出所述比赛现场图像之前，对所述比赛现场图像执行滤波处理。所述数据滤波单元执行的图像滤波具体描述如下。

图像滤波，即在尽量保留图像细节特征的条件下对目标图像的噪声进行抑制，是图像预处理中不可缺少的操作，其处理效果的好坏将直接影响到后续图像处理和分析的有效性和可靠性。

由于成像系统、传输介质和记录设备等的不完善，数字图像在其形成、传输记录过程中往往会受到多种噪声的污染。另外，在图像处理的某些环节当输入的像对象并不如预想时也会在结果图像中引入噪声。这些噪声在图像上常表现为一引起较强视觉效果的孤立像素点或像素块。一般，噪声信号与要研究的对象不相关它以无用的信息形式出现，扰乱图像的可观测信息。对于数字图像信号，噪声表为或大或小的极值，这些极值通过加减作用于图像像素的真实灰度值上，对图像造成亮、暗点干扰，极大降低了图像质量，影响图像复原、分割、特征提取、图像识别等后继工作的进行。要构造一种有效抑制噪声的滤波器必须考虑两个基本问题：能有效地去除目标和背景中的噪声；同时，能很好地保护图像目标的形状、大小及特定的几何和拓扑结构特征。

常用的图像滤波模式中的一种是，非线性滤波器，一般说来，当信号频谱与噪声频谱混叠时或者当信号中含有非叠加性噪声时如由系统非线性引起的噪声或存在非高斯噪声等)，传统的线性滤波技术，如傅立变换，在滤除噪声的同时，总会以某种方式模糊图像细节(如边缘等)进而导致像线性特征的定位精度及特征的可抽取性降低。而非线性滤波器是基于对输入信号的一种非线性映射关系，常可以把某一特定的噪声近似地映射为零而保留信号的要特征，因而其在一定程度上能克服线性滤波器的不足之处。

采用本发明的跨栏完整度检测平台，针对现有技术中跨栏设备现场检测过于依赖人工的技术问题，引入了现场的电子化检测机制，对识别到的每一个跨栏的设备完整度进行现场检测，尤为重要的是，在识别过程中，还采用了表现为高斯卷积函数的环绕函数去除待处理图像中的照度分量，以获取所述待处理图像对应的反射分量，从而去除成像环境中光线通过路径上的介质对图像成像的干扰，以及采用了线性灰度变换的方式，提高图像的对比度，为后续的图像处理提供更有参考意义的图像数据。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (3)

1.一种跨栏完整度检测平台，所述平台包括：

手动控制开关，用于在比赛现场工作人员的操作下，确定是否启动跨栏完整度检测，以相应发出检测启动信号或检测关闭信号；

状态显示灯组，包括一个检测状态灯和一个结果反馈灯，所述检测状态灯与所述手动控制开关连接，用于在接收到所述检测启动信号时，以红色光进行显示，还用于在接收到所述检测关闭信号时，以绿色光进行显示，所述结果反馈灯用于在接收到跨栏完整信号时，以绿色光进行显示，还用于在接收到跨栏缺陷信号时，以红色光进行显示；

高清摄像头，悬挂在比赛现场的斜上方，用于对比赛现场进行高清图像数据采集，以获得比赛现场图像，并输出所述比赛现场图像；

参考图像获取设备，与所述高清摄像头连接，用于接收所述比赛现场图像，将所述比赛现场图像中的每一个像素点的像素值乘以环绕函数以获得对应像素点的参考像素值，将所述比赛现场图像的各个像素点的参考像素值组成所述比赛现场图像对应的参考图像，并输出所述参考图像；

照度去除设备，用于接收所述比赛现场图像和所述参考图像，将所述比赛现场图像的每一个像素点的像素值除以在所述参考图像中对应像素点的像素值以获得对应的反射像素值，将所述比赛现场图像的所有像素点的反射像素值组成所述比赛现场图像对应的反射图像，并输出所述反射图像；

线性处理设备，与所述照度去除设备连接，用于接收所述反射图像，对所述反射图像执行线性灰度变换，所述线性灰度变换包括：将处于所述反射图像原灰度分布范围的所述反射图像内各个像素点的灰度值映射到预设灰度范围内，以获得各个像素点分别对应的映射灰度值，基于各个像素点分别对应的映射灰度值获取所述反射图像对应的线性处理图像；

数据存储设备，设置在比赛现场的控制室内，用于预先存储跨栏图像特征和跨栏基准轮廓；

跨栏识别设备，与所述线性处理设备连接，设置在比赛现场的控制室内，分别与所述线性处理设备和所述数据存储设备连接，用于接收所述线性处理图像和所述跨栏图像特征，并根据所述跨栏图像特征从所述线性处理图像中匹配出多个跨栏区域；

完整度检测设备，设置在比赛现场的控制室内，分别与所述数据存储设备和所述跨栏识别设备连接，用于接收所述多个跨栏区域，对每一个跨栏区域进行基于所述跨栏基准轮廓的匹配以确定跨栏部件的完整度，在所有跨栏区域内的跨栏部件的完整度都超过预设百分比阈值时，发出跨栏完整信号，否则，发出跨栏缺陷信号；

所述高清摄像头与所述手动控制开关连接，用于在接收到所述检测启动信号时，启动高清图像数据采集，还用于在接收到所述检测关闭信号，关闭高清图像数据采集；

所述环绕函数为以对应像素点的水平坐标和垂直坐标为变量的高斯卷积函数；

所述预设灰度范围包括所述反射图像原灰度分布范围且宽于所述反射图像原灰度分布范围，使得所述线性处理图像的对比度大于所述反射图像的对比度。

2.如权利要求1所述的跨栏完整度检测平台，其特征在于：

所述跨栏识别设备和所述完整度检测设备都被集成在同一块集成电路板上。

3.如权利要求2所述的跨栏完整度检测平台，其特征在于：

所述状态显示灯组设置在比赛现场的控制室内的控制面板上。