专利名称：基于线阵ccd的径赛分段计时系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种计时系统，尤指一种基于线阵CCD技术的竞技体育径赛分段
计时系统。
背景技术：
分段计时是指在体育径赛中完成一段特定距离所用的时间，它是与终点计时相对 应的概念。任何的终点成绩都可以看成是其无数个分段成绩的累加，在其他状态保持不变 的情况下，任何分段成绩的提高必将导致终点成绩的提高。因此，在现代运动训练学中尤其 是在径赛类项目中，各国教练员都十分重视分段计时成绩的研究。 目前国内外分段计时使用的手段，主要有以下四种方式秒表计时、红外线计时、 无线射频计时以及高速图像分段计时。秒表计时，这种方法成本低、使用简单方便，因而得 到了最广泛的应用；红外线计时，对于固定外观的物体具有很高的检出率，但对于运动中的 人体，其计时的准确度和可靠性就存在着一些重大的问题，当有多个运动员同时或相继通 过该线时，它不能很好地判读到每个运动员的成绩；随着射频技术的发展，人们又逐渐将基 于射频通讯原理的计时系统应用到了运动训练中，最为典型的就是马拉松计时芯片和用于 计圈的RFID系统，这些系统能够很容易的实现分段计时的功能，但计时、计圈的精度存在 很大误差，且其系统配置也很复杂，不适合于实际运动训练，同前面两种方法一样，还存着 一个共同的缺陷 一一 那就是不能对运动过程的状态细节进行观察研究。 当前发展最为迅速的当属基于高速摄像原理的电子摄影、摄像计时系统。高速摄 像技术在现代运动训练中被普遍用于运动员动作的解析与分析，伴随着近些年来诞生的一 系列图像解析软件，它又被广泛用于到短距离的分段计时当中。这种方式在现有设备条件 下能够实现对运动训练过程中进行分段计时研究和视觉反馈，但其中的一些不足还是显而 易见的。首先，就其计时精度的问题而言，按照通用25帧/秒的采集速度，则只能达到40 毫秒的时间分辨率，远低于短距离高水平运动的赛事分辨率(高于1000帧以上的设备价格 极其昂贵)；其次就是实时反馈问题，图像获取以后要经过专门的图像处理软件才能获取 其运动信息，想要做到对运动训练过程的长期连续实时监控其难度可想而知；第三，不具有 实时远程评价诊断的能力，其效率或资源的利用就显得不是特别突出；第四，数据量大，信 息冗余度高；第五，不便于起跑反应时的强化；最后就是其成本问题，一套专业软件和摄像 机并不是每一个运动队所能负担的。
实用新型内容基于线阵CCD的径赛分段计时系统是为了解决降低购置成本、提高计时精度、实 现多分段计时以及能够操作简便和实时反馈的问题。 本实用新型的结构是在短距离径赛起跑反应时判读系统(专利号 200820127128. 4)和基于线阵CCD的终点计时系统(专利号200820127127. X)的基础上，加 上信号同步模块整合组成多分段计时系统(如图1所示的三分段计时系统)，其特征是将 起跑检测模块、信号同步模块、环境参数检测模块以及起跑信息显示牌驱动模块集成在中 央控制器内，由单片机控制指令分配，中央控制器设置有十个视频采集模块的接口，以及声音传感器和起跑报警器插口各一个，所述中央控制器还有一个与微型计算机连接的USB接 口。系统工作时，声音传感器启动起跑检测模块，同时启动信号同步模块和起跑信息显示牌 驱动模块，如果有违例信息检出，则起跑检测模块向起跑报警器发出启动信号，同时向信号 同步模块发出系统中断信号，向起跑信息显示牌驱动模块发送起跑信息。如果没有违例信 息检出，起跑检测模块则向起跑信息显示牌驱动模块发送起跑信息，然后停止工作。随即， 视频采集模块将采集到的视频信号，传到中央控制器，由中央控制器将处理后的信息传到 微型计算机，由微型计算机再对数据作进一步的分析和处理。 本实用新型的创新点在于多个同步信号的实时采集与协调，由于本系统要实现 高精度的计时功能，因而涉及到一个参考时间信号源的问题，或者说是同步信号的问题，它 的精度基本上决定了系统所能达到的精度；高速计算机接口数据通讯底层软件编程，当数 据传输速率要求比较高时，对于编写的底层驱动就是一个严峻的考验，其代码效率就必须 精确考虑；计算机的多任务实时处理；对运动项目、运动过程分段模型的建立，它的正确与 否，直接决定了对于运动训练规律的研究结果，因而也就直接决定了以此作为参考依据的 训练计划的制定与评估，从而直接影响到运动成绩的提高；各子段间影响因素的确定，对于 一个动态过程确定其相互间的联动关系，不仅需要大量的运动训练经验总结，更需要高度 的抽象思维能力。
图1基于线阵CCD的径赛分段计时系统工作示意图 1线阵CCD摄像机2视频采集模块3发令枪4同步信号器
具体实施方式进一步说明基于线阵CCD的径赛分段计时系统的工作流程，如图1所示，首先将成 像装置放置在需要对运动员进行计时观察的位置，然后使用数据连接线与视频采集模块连 接，视频采集模块与中央控制器连接。通过声音传感器通知同步信号模块启动图像采集模 块准备采集和开始计时，当被测试者到达时，图像采集模块启动，数据采集并将成像数据不 断的传入计算机保存，当比赛或者训练结束时，通过微型计算机或中央控制器停止采集。对 于采集到的数据，通过计算机进行重建分析和成绩判读。如果需要同时对多个分段进行实 时分析，则可以通过局域网将数据汇拢到数据终端处理器进行实施处理或成绩发布。
权利要求本实用新型涉及一种基于线阵CCD的径赛分段计时系统，其特征是将起跑检测模块、信号同步模块、环境参数检测模块以及起跑信息显示牌驱动模块集成在中央控制器内，由单片机控制指令分配，中央控制器设置有十个视频采集模块的接口，以及声音传感器和起跑报警器插口各一个，所述中央控制器还有一个与微型计算机连接的USB接口。
2. 按照权利要求1所述的基于线阵CCD的径赛分段计时系统，其特征在于视频采集模 块将采集到的视频信号，传到中央控制器，由中央控制器将处理后的信息传到微型计算机， 由微型计算机再对数据作进一步的分析和处理。
专利摘要本实用新型涉及一种基于线阵CCD技术的径赛分段计时系统，其特征是将起跑检测模块、信号同步模块、环境参数检测模块以及起跑信息显示牌驱动模块集成在中央控制器内，由单片机控制指令分配，中央控制器设置有十个视频采集模块的接口，以及声音传感器和起跑报警器插口各一个，所述中央控制器还有一个与微型计算机连接的USB接口。本实用新型的创新点在于多个同步信号的实时采集与协调，高速计算机接口数据通讯底层软件编程，计算机的多任务实时处理，还具有运动动作技术评定、联网和多段图像解析功能，因此，将这样一套系统用于实际运动训练将具有重大的意义。
文档编号G07C1/24GK201532660SQ20092017619
公开日2010年7月21日 申请日期2009年9月8日 优先权日2009年9月8日
发明者王培勇 申请人:王培勇