本发明涉及一种比赛计时系统及计时方法，特别是一种径赛自动计时系统及计时方法。
背景技术
目前，在径赛计时系统中，通常是采用人工辨识运动员是否冲线而得出比赛成绩，辨识采用人工操作，需要耗费大量人力，而且当运动员的冲线时，差距微小的情况下很难得出准确的比赛成绩，因此需要一种能够代替传统的人工计分的径赛计时设备，来提高计时效率及准确度。
现有技术中，径赛计时系统大致分为三种，一种是采用红外线或者激光拉线的方式在冲线点拦阻运动员，其原理是利用电子元件的光敏特性，即人在终点冲刺时遮挡光束，改变电路电阻特性，从而进行计时、计次。这种方法只能记录运动员冲线的时间，无法判断每个运动员对应的跑道，而且在多人同时冲刺时，激光束照射到人体部位的位置要求苛刻，最终仍然需要人来干预，计分效率低，误判概率大。
还有使用信号源感应的方法记录比赛成绩的，使用计算机来处理各个跑道终点处信号接收装置传来的数据，以此来记录运动员的运动轨迹，当传感器监测到运动员到达终点时，计分结束得出比赛成绩，这种方法信号干扰和人体遮挡等对成绩的影响很大，而且精确度低，在多人同时冲线比赛成绩差距微小的情况时，无法得出准确的比赛成绩。
还有采用图像识别技术来处理运动员冲线画面的设备，而这种方法由于运动员在高速运动中要得出准确的运动画面，特别是在运动员水准差距微小时，需要进行高精度的图像采集及图像处理分析，对图像采集设备的动态画面采集能力和图像数据处理设备的处理能力要求极其苛刻，而符合要求的图像采集和图像数据处理设备十分昂贵，不符合小型或者是日常比赛，例如学校运动会或者是径赛体育考试等应用场景的使用要求。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决上述技术问题，而提供一种判定成绩时无需人工干预，计分准确，得出成绩时间短，设备便宜经济，符合各种应用场景使用要求，基于图像识别的径赛自动计时系统及计时方法。
本发明的技术方案是：一种径赛自动计时系统，包括图像采集装置和图像处理终端；所述的图像采集装置包括高速摄像机，摄像机支架，色码布；所述数据处理终端包括数据处理单元、计时器和存储器；
所述的高速摄像机每秒拍摄帧数大于等于100帧，用于获得足够的运动画面；所述的摄像机支架用于支撑高速摄像机，并可根据所有赛道总宽度调节对应高度和摄像机的拍摄角度，用以保证拍摄清晰度的同时保证拍摄范围能够完全覆盖所有跑道上的运动员；所述的色码布上设有横向色块，每种颜色的色块对应相应的数字，根据色块颜色区分各个运动员的编号；
所述的数据处理终端与高速摄像机连接，用于接收高速摄像机拍摄的视频数据信号，所述的计时器用于记录对比赛计时，所述的数据处理单元用于将视频数据拆分为逐帧画面，再由其中搭载的图像识别算法模块，识别每帧画面上的色码布；所述的存储器用于保存比赛成绩；数据处理单元识别每个运动员相对应的色码布在视频画面内最先出现的那一帧即为冲线画面，根据冲线画面所在帧的创建时间计算出运动员的比赛成绩；
进一步的方案是：为了增加拍摄画面的针对性，减少数据处理终端对无效画面的计算量，所述的图像采集装置还包括取景器，所述的取景器设置在高速摄像机的镜头之前，取景器内的取景框为长方形，与赛道垂直的边长大于与赛道平行的边长，用以选择拍摄范围。
进一步的方案是：为了从其他设备上读取比赛信息，同时输出比赛成绩到其他电子设备上，所述的数据处理终端内还设有通信模块，用于从其他设备上输出和输入数据。
进一步的方案是：为了提高色码布在图像采集时的颜色的辨识度，所述色码布上的横向色块之间间隔相同距离，并由白色线条填充间隙。
进一步的方案是：所述的色码布上设有不少于2个形状、面积相同各自的独立横向色块，每个横向色块可选颜色不少于4种，根据色块不同颜色的组合区分各个运动员的编号。
一种径赛自动计时系统及计时方法,其特征是包括以下步骤：
赛前准备：将色码布佩戴在每位参赛运动员的身侧面的明显部位，数量根据参与比赛运动员的数量确定，然后数据处理终端在储存设备中读取所有色码布的色块对应的数字，以及每位参赛运动员对应的色码布颜色组合；将取景框一端与高速摄像机镜头连接，另一端正对跑道，将高速摄像机与数据处理终端通过数据线连接，再将高速摄像机安装在摄像机支架上，放置在比赛跑道的终点线上，调整摄像机支架高度和摄像机镜头角度，确保高速摄像机的焦点衍生线以及取景器画面中点衍生线和终点线重合齐，并能够拍摄到每位运动员完整的冲线画面；
比赛过程：比赛开始同时，数据处理终端的计时器开始计时，启动摄像机拍摄，当数据处理终端内的数据处理单元计算能力足够时，数据处理终端的数据处理单元开始识别每位运动员的冲线画面，根据每位运动员的冲线画面的创建时间和计时器记录的比赛时间计算、输出比赛成绩，当所有参赛运动员的比赛成绩得出后，计时器停止计时，同时高速摄像机停止拍摄，然后将比赛成绩储存到存储器内待用，或者通过通信模块输出到公示屏幕。
进一步方案是：为了满足各种计算能力的数据处理终端的使用要求，当数据处理终端内的数据处理单元计算能力不足时，比赛开始同时，数据处理终端的计时器只开始计时，然后人工或者预先设定根据以往比赛时间计算在第一位运动员冲线前提前启动高速摄像机拍摄，当所有运动员跑过终点后人工或者预先设定根据以往比赛时间计算在最后一位运动员冲线后延后关闭摄像机，再使用数据处理单元计算能力足够的数据处理终端，识别每位运动员的冲线画面，根据每位运动员的冲线画面的创建时间和计时器记录的比赛时间计算、输出比赛成绩，然后将比赛成绩储存到存储器内待用，或者通过通信模块输出到公示屏幕。
本发明的技术方案与现有技术相比，输出比赛成绩的过程无需人为介入，比赛成绩输出快速、准确，由人体识别转为针对色码布的识别，降低了图像采集设备的性能要求，便宜经济，使用效率高，成本低，图像采集范围可根据不同规模的比赛实时调整，适用各种计时比赛的应用场景。
以下结合图和实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明数据处理终端逻辑结构示意图；
图3为本发明实施例色码布结构示意图。
具体实施方式
如图所示，一种径赛自动计时系统，包括图像采集装置和图像处理终端；所述的图像采集装置包括高速摄像机，摄像机支架，色码布；所述数据处理终端包括数据处理单元、计时器和存储器；
所述的高速摄像机每秒拍摄帧数大于等于100帧，用于获得足够的运动画面；所述的摄像机支架用于支撑高速摄像机，并可根据所有赛道总宽度调节对应高度和摄像机的拍摄角度，用以保证拍摄清晰度的同时保证拍摄范围能够完全覆盖所有跑道上的运动员；所述的色码布上设有横向色块，每种颜色的色块对应相应的数字，根据色块颜色区分各个运动员的编号；
所述的数据处理终端与高速摄像机连接，用于接收高速摄像机拍摄的视频数据信号，所述的计时器用于记录对比赛计时，所述的数据处理单元用于将视频数据拆分为逐帧画面，再由其中搭载的图像识别算法模块，识别每帧画面上的色码布；所述的存储器用于保存比赛成绩；数据处理单元识别每个运动员相对应的色码布在视频画面内最先出现的那一帧即为冲线画面，根据冲线画面所在帧的创建时间计算出运动员的比赛成绩；
进一步的是：为了增加拍摄画面的针对性，减少数据处理终端对无效画面的计算量，所述的图像采集装置还包括取景器，所述的取景器设置在高速摄像机的镜头之前，取景器内的取景框为长方形，与赛道垂直的边长大于与赛道平行的边长，用以选择拍摄范围。
进一步的是：为了从其他设备上读取比赛信息，同时输出比赛成绩到其他电子设备上，所述的数据处理终端内还设有通信模块，用于从其他设备上输出和输入数据。
进一步的是：为了提高色码布在图像采集时的颜色的辨识度，所述色码布上的横向色块之间间隔相同距离，并由白色线条填充间隙。
进一步的是：所述的色码布上设有不少于2个形状、面积相同各自的独立横向色块，每个横向色块可选颜色不少于4种，根据色块不同颜色的组合区分各个运动员的编号。
一种径赛自动计时系统及计时方法,包括以下步骤：
赛前准备：将色码布佩戴在每位参赛运动员的身侧面的明显部位，数量根据参与比赛运动员的数量确定，然后数据处理终端在储存设备中读取所有色码布的色块对应的数字，以及每位参赛运动员对应的色码布颜色组合；将取景框一端与高速摄像机镜头连接，另一端正对跑道，将高速摄像机与数据处理终端通过数据线连接，再将高速摄像机安装在摄像机支架上，放置在比赛跑道的终点线上，调整摄像机支架高度和摄像机镜头角度，确保高速摄像机的焦点衍生线以及取景器画面中点衍生线和终点线重合齐，并能够拍摄到每位运动员完整的冲线画面；
比赛过程：比赛开始同时，数据处理终端的计时器开始计时，启动摄像机拍摄，当数据处理终端内的数据处理单元计算能力足够时，数据处理终端的数据处理单元开始识别每位运动员的冲线画面，根据每位运动员的冲线画面的创建时间和计时器记录的比赛时间计算、输出比赛成绩，当所有参赛运动员的比赛成绩得出后，计时器停止计时，同时高速摄像机停止拍摄，然后将比赛成绩储存到存储器内待用，或者通过通信模块输出到公示屏幕。
进一步的是：为了满足各种计算能力的数据处理终端的使用要求，当数据处理终端内的数据处理单元计算能力不足时，比赛开始同时，数据处理终端的计时器只开始计时，然后人工或者预先设定根据以往比赛时间计算在第一位运动员冲线前提前启动高速摄像机拍摄，当所有运动员跑过终点后人工或者预先设定根据以往比赛时间计算在最后一位运动员冲线后延后关闭摄像机，再使用数据处理单元计算能力足够的数据处理终端，识别每位运动员的冲线画面，根据每位运动员的冲线画面的创建时间和计时器记录的比赛时间计算、输出比赛成绩，然后将比赛成绩储存到存储器内待用，或者通过通信模块输出到公示屏幕。