前言終點攝影計時系統是一種在體育徑賽比賽中應用的計時系統。自從1912 年在斯德哥爾摩首次運用于奧運會田徑比賽以來，迄今已有90 年的歷史。隨著科學技術的不斷進步，測量精度由最初的 1/10s，提高到 1/1000s，最近又提高 到 1/10000s。時至今日，終點攝影系統的廣泛應用使得體育比賽更加公正、準確、快捷和高效。
常用的徑賽計時系統可分成三個部分，即基本部分、起跑部分和分段計時顯示部分。其基本部分可以獨立使用，也是最常使用的部分，除大型正規運動會以外，起跑部分、分段計時顯示部分一般不用?；静糠值闹饕獮榻K點攝影系統構成，用來采集圖片，判讀成績; 起跑部分主要用來發令和起跑犯規檢測; 分段計時部分主要用來在顯示屏上顯示分段成績。
但是，當前的徑賽計時系統也存在許多的不足之處。其一，需要的裁判員人數過多，通常大型比賽需要兩套以上的終點攝影計時系統來保證比賽的順利進行，再加上分段顯示部分也需要人手。其二，對裁判員的培訓比較困難，大部分比賽都需要安排技術人員從旁輔助，從而保障比賽順利進行。其三，對于一些特殊情況，當前的終點攝影系統難以進行準確的判讀，如兩名運動員重疊，或運動員小號碼丟失等。
針對以上的不足，新型的徑賽計時系統應運而生。首先，新型終點攝像系統采用了大量自動化技術，大大減少了對人員的需求。其次，系統新增加的內場相機能夠應對特殊的判讀情況。因此，使用新型徑賽計時系統能夠有效的彌補之前的不足，使得比賽更加公平公正，比賽的過程更加順利流暢，對比賽成績的判讀更加準確快捷。

1 新型徑賽計時系統的構架

1． 1 新型徑賽計時系統的布局

新型徑賽計時系統由四大部分組成，分別是終點攝影判讀部分，紅外線截顯示部分，起點發令部分，胸前攝影部分。終點攝影部分是系統的主要部分，放置在田徑場的終點攝影房內，在重大比賽中，還需要把內場相機架設在場內終點線的延長線上。攔截顯示部分中的紅外線攔截設備放置在終點線兩側，顯示屏幕放置在終點線靠后的內場，控制端也放置在終點攝影房內，它們之間通過網線連接。起點發令部分需要根據不同的比賽項目移動位置，放置在比賽項目的起點處。胸前攝影部分中的胸前相機放置在終點線靠后的內場中，控制端同樣放置在終點攝影房內，兩者也通過網線連接。
2 新型徑賽計時系統各個部分介紹

終點攝影判讀部分是整個系統的核心部分，它的作用是采集運動員沖線的圖像，依此對運動員的成績進行判讀。終點攝影部分主要由相機，控制盒，筆記本電腦組成。

2． 1 紅外線攔截顯示部分

紅外線攔截顯示部分的作用是通過紅外攔截設備獲得分段成績與第一名運動員沖線的參考成績，并顯示在顯示屏上。攔截部分是主要由紅外線攔截設備，顯示屏，控制盒，筆記本電腦組成。系統啟動時，控制盒收到系統啟動命令，開始計時，運動員沖線時，紅外攔截設備發送攔截信號到控制盒，控制盒把得到的時間信息發送給筆記本處理，最終在顯示屏上顯示出來。

2． 2 起點發令部分

起點發令部分的作用是向整個系統發送系統啟動的命令。發令部分的組成比較簡單，由兩個發令器組成。在發令槍響時發令器接收到聲音信號，并且發出系統啟動的命令，使終點攝影系統啟動。兩個發令器在兩個不同的信道發出相同的系統啟動命令，以此保障整個系統順利啟動。

2． 3 胸前攝影部分

胸前攝影部分的作用是將運動員沖線的整個過程的圖像以及時間信息一起保存下來，在終點攝影判讀部分進行成績判讀時回調出運動員沖刺時正面的圖像，使得判讀更加清楚簡單可靠。胸前攝影部分主要由胸前相機和筆記本電腦組成。筆記本通過網絡與其他部分連接起來，筆記本上運行專門的胸前相機控制軟件，控制相機進行圖像采集，并連同時間信息一起保存下來。在終點攝影判讀部分進行成績判讀時，該軟件能自動根據判讀線所在的時間點顯示運動員沖刺時的圖像。

3 自動化在新型徑賽計時系統中的應用

3． 1 主機副機內場相機操作自動化

在重大賽事中，新型徑賽計時系統中的終點攝影判讀部分需要配置主機，副機和內場相機三套系統。有了副機和內場相機的輔助，整套系統的可靠性大大的提升。此外，內場相機還可以解決比賽中常見的運動員相互遮擋問題。因為內場相機可以從另一個角度拍攝運動員沖線時的圖像，能夠清楚的看到被遮擋的運動員另一側的號碼。有時候運動員一側的號碼丟失或者被衣服遮擋時，內場相機也能起到巨大的作用。
然而，同時使用三套系統的代價就是需要更多的計時人員，這與我們開發新型徑賽計時系統的初衷相悖。因此，我們針對主機副機和內場相機的操作設計了一套自動化方案。
首先，將三套系統通過局域網連在一起，然后將在主機軟件上的部分操作命令同步發送到副機以及內場相機的軟件上，使得副機和內場相機的軟件能夠隨著主機聯動。具體方案是將主機軟件的圖像采集命令，進入成績判讀命令，判讀線移動的命令，結束比賽的命令發送到副機和內場相機軟件。這樣之后，只需要一位計時人員在主機上操作，其他兩套系統的軟件界面就會隨之聯動，這位計時人員只需要參考一下其他兩個電腦的屏幕，就能完成成績判讀操作。這樣做不僅能夠減少整套系統對計時人員人數的需求，還能有效的減少人為的操作失誤，使得比賽更加順利的進行。

3． 2 胸前攝影部分與終點攝像部分聯動的自動化

胸前攝影部分用于采集運動員沖刺時正面的圖像，以供判讀時使用。這是原來的終點攝影系統中所沒有的部分。胸前攝影部分的加入，使得整套系統不僅能從兩側的小號碼來判斷運動員，更能夠從胸前的大號碼來確認運動員的身份。對于成績的判讀而言，胸前攝影部分的出現，大大減低的成績給錯人這樣的失誤出現的概率，使得整個判讀過程更加快捷可靠。在長距離項目中，胸前攝影部分還有一個更為重要的作用。它能夠記錄下每一圈運動員跑過中的的圖像，這無論對于圈數計算，還是某些犯規的查詢，都提供了十分有力的方法。
在最初設計這個部分時，我們就加入了自動化的部分。通過局域網將胸前攝像部分的筆記本與主機連起來。在比賽時，主機會將比賽開始結束等命令以及時間信息發送給胸前攝影部分，胸前攝影部分的軟件依此將相機拍攝到的圖像保存下來。當主機進行判讀操作時，會將判讀線所在的時間點實時發送給胸前攝影部分的軟件，胸前攝影部分的軟件根據這個時間點給出相應的正面拍攝的圖像。這樣一來，就只需要把胸前攝影部分的筆記本擺放在主機的筆記本旁邊，而就完全不需要有專門安排人員了。

4 新型徑賽計時系統的發展方向

4． 1 終點攝影判讀部分自動采集的實現

實現自動采集的基本原理是通過對采集的圖像進行實時分析，判斷出是否有人正在通過終點。如果有，則把圖像存儲下來，如果沒有，則不存儲圖像。不過為了防止遺漏或者采集不完整，在分析出有人正在通過終點時，應當把之前一小段時間的圖像也保存下來; 同理，在分析出已經沒有人通過終點時，應當把之后一小段時間的圖像也保存下來。實現終點攝影判讀部分的自動采集，能夠進一步減少整個系統對于人員的依賴，從而減少為人的操作失誤，提高整個系統的可靠性。并且還能避免存儲大量無用的圖像數據，一方面減小該系統對于存儲空間的需求，另一方面也使得裁判員判讀時更容易找到需要的圖像。然而，這個終點攝影判讀部分自動采集的實現方法也有顯著的缺陷。在晚上或者室內這些光線不足的環境中，對圖像的分析處理很可能出現失誤，從而導致圖像遺漏等問題。對于這個缺陷，我們可以再這種特殊情況下采用手工采集來代替自動采集。

5 結語

新型徑賽計時系統不僅改進了原有終點攝影系統的不足之處，還在原來的系統上進行了創新和擴展。依靠增加的內場相機系統和胸前相機系統，使得裁判員能夠從多個角度對運動員沖線的情況進行觀察，保證了判讀的準確性和可靠性。此外，新型徑賽計時系統能夠提供內場的圖像以及運動員沖線時正面的圖像，如果能夠用于比賽展示的話，會大大增加比賽的觀賞性。在添加了多個子系統的前提下，新型徑賽計時系統需要的計時人員并沒有增加，甚至有所減少，大大減小了裁判員培訓以及經費的壓力。

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