田赛跳远违例检测系统

技术领域

本发明涉及跳远检测技术领域，特别涉及田赛跳远违例检测系统。

背景技术

跳远是发展下肢爆发力与弹跳力的运动项目，田赛跳远通常是跳远运动员在起跳线前进行助跑，而后采用单足起跳，经腾空阶段，用双足在沙坑落下。传统田赛跳远测量往往是在跳远运动员完成跳跃动作后，由体育老师通过目测跳远运动员在沙坑中留下的、与起跳线距离最近的位置，再对该位置与起跳线远端的距离进行测量，从而得到该运动员的跳远距离。

采用上述测量方法，首先，跳远位置由体育老师目测，出现误判的概率较大；其次，测量工具通常采用卷尺，而卷尺是否与起跳线垂直，是否存在弯曲，都会影响最终测量结果。由此可以看出，传统距离测量方式的准确性较差。除此之外，跳远运动员踩线，或在跳跃中以身体任何部位触及起跳线以后地面，都会构成违例，此类情况下，运动员的成绩应当取消，而对此，传统判断方法也仅仅是通过体育老师的目测，其准确性较差，会对跳远成绩的判定造成较大的影响。

发明内容

本发明提供了田赛跳远违例检测系统，能够提升跳远距离检测准确性。

为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：

田赛跳远违例检测系统，包括影像获取模块、影像分析模块和评分模块；

所述影像获取模块，用于获取跳远测试区域的影像；

所述跳远测试区域包括起跳线，跳远测试区域根据起跳线划分有起跳区域和测试区域；

所述影像分析模块，用于根据跳远测试区域的影像，分析起跳线位置数据、测试者的起跳点位置数据和测试者的落地点位置数据，并生成位置分析结果；还用于根据跳远测试区域的影像，分析所述测试者在起跳点的动作，并生成起跳动作分析结果；

所述评分模块，用于根据位置分析结果和起跳动作分析结果，生成评分结果。

本发明的原理及优点在于：根据起跳线的位置，将跳远测试区域划分为起跳区域和测试区域，便于对测试者的起跳动作是否是在起跳区域完成，跳跃动作是否在测试区域完成进行判断。通过分析起跳线位置数据、测试者的起跳点位置数据和测试者的落地点位置数据，可以得到测试者的跳远距离，及测试者起跳点是否超过起跳线，跳远距离检测准确性得到提升。除此之外，还对测试者在起跳点的动作进行分析，避免过路者在跳远测试区域的非跳远动作被识别为跳远，生成无关评分。

进一步，所述影像分析模块包括起跳位置分析模块；

所述起跳位置分析模块，用于分析起跳线位置数据和测试者的起跳点位置数据，并生成起跳有效性分析结果；所述位置分析结果包括起跳有效性分析结果。

有益效果：通过分析起跳线位置数据和测试者的起跳点位置数据，可以得出测试者起跳点是否超过起跳线，从而生成起跳有效性分析结果，避免测试者违例情况下的跳远成绩被有效记录。

进一步，所述起跳位置分析模块包括第一位置比对模块和有效性分析模块；

所述第一位置比对模块，用于将起跳线位置数据和测试者的起跳点位置数据进行比对，并生成第一比对结果；

所述有效性分析模块，用于根据第一比对结果，生成起跳有效性分析结果。

有益效果：将起跳线位置数据和测试者的起跳点位置数据进行比对，从而判断测试者起跳位置是否超过起跳线。

进一步，所述影像分析模块包括跳远距离分析模块；

所述跳远距离分析模块，用于分析起跳线位置数据和测试者的落地点位置数据，并生成跳远距离分析结果；所述位置分析结果包括跳远距离分析结果。

有益效果：通过分析起跳线位置数据和测试者的落地点位置数据，可以得出测试者的跳远距离，从而生成跳远距离分析结果。

进一步，所述跳远距离分析模块包括第二位置比对模块和距离生成模块；

所述第二位置比对模块，用于将起跳线位置数据和测试者的落地点位置数据进行比对，并生成第二比对结果；

所述距离生成模块，用于根据第二比对结果，生成跳远距离分析结果。

有益效果：将起跳线位置数据和测试者的落地点位置数据进行比对，从而得出测试者的跳远结果，相对于人工判定而言，准确性更高。

进一步，所述影像分析模块包括起跳动作分析模块；

所述起跳动作分析模块中存储有人体运动关键点数据库；

所述起跳动作分析模块，用于分析所述测试者在起跳点的动作，并根据人体运动关键点数据库，生成起跳动作分析结果。

有益效果：通过分析人体运动关键点，分析测试者在起跳点的动作。

进一步，所述起跳动作分析模块包括关键点标记模块、关键点比对模块和真实性分析模块；

所述关键点标记模块，用于根据测试者在起跳点的动作，对测试者的人体运动关键点进行标记；

所述关键点比对模块，用于将测试者的人体运动关键点与人体运动关键点数据库中的人体运动关键点进行比对，并生成关键点比对结果；

所述真实性分析模块，用于根据所述关键点比对结果，分析起跳动作真实性，并生成起跳动作分析结果。

有益效果：根据测试者在起跳点的动作，对测试者的人体运动关键点进行标记，并将测试者的人体运动关键点与人体运动关键点数据库中的人体运动关键点进行比对，由此可以得出测试者在起跳点的动作是否符合正常的跳远动作，防止无关人员的非跳远动作被系统误判为跳远。

进一步，所述起跳线上设有违例提示装置，所述违例提示装置包括中空软管和哨子；

所述中空软管的水平位置高于起跳线的水平位置；

所述哨子设置于中空软管的两端。

有益效果：在起跳线上设置中空软管，从而在跳远过程中，当测试者踩线时，会踩到该水平位置高于起跳线水平位置的中空软管，导致中空软管的两端有气体喷出，此时在中空软管的两端设置哨子，通过喷出的气体可以吹响哨子，从而对该测试者存在踩线情况进行提示。且该装置结构简单，成本低廉，使用时取出摆放在相应位置即可，具有较强的实用性。

进一步，还包括音频获取模块和音频分析模块；

所述音频获取模块，用于获取跳远音频数据；

所述音频分析模块，用于分析所述跳远音频数据中的哨声，并生成音频分析结果；

所述评分模块，用于根据位置分析结果、起跳动作分析结果和音频分析结果，生成评分结果

有益效果：通过分析跳远音频数据中的哨声，可以得出测试者跳远过程中是否踩线导致哨声响起，从而提升测试者违例判断准确性。

进一步，所述中空软管的材质为橡胶。

有益效果：橡胶弹性好，且耐磨，成本低廉。

附图说明

图1为本发明实施例田赛跳远违例检测系统的逻辑框图。

图2为本发明实施例1的田赛跳远违例检测系统中违例提示装置的结构示意图。

图3为本发明实施例1的田赛跳远违例检测系统中违例提示装置的剖视图。

图4为本发明实施例2的田赛跳远违例检测系统中违例提示装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：中空软管1、哨子2、支撑杆3、塑料薄膜4、转动轴5。

实施例1：

实施例1基本如附图1所示：

田赛跳远违例检测系统，包括影像获取模块、影像分析模块、音频获取模块、音频分析模块和评分模块。

所述影像获取模块，用于获取跳远测试区域的影像。所述跳远测试区域包括起跳线，跳远测试区域根据起跳线划分有起跳区域和测试区域。本实施例中，获取的影像中包含完整的起跳区域、起跳线和测试区域，且能够通过影像获取到位于跳远测试区域的测试者的全身影像，以便对测试者的跳远动作进行分析。所述起跳区域具体为起跳线前的跑道，测试区域为起跳线后的跑道及沙坑。

所述影像分析模块，用于根据跳远测试区域的影像，分析起跳线位置数据、测试者的起跳点位置数据和测试者的落地点位置数据，并生成位置分析结果；还用于根据跳远测试区域的影像，分析所述测试者在起跳点的动作，并生成起跳动作分析结果。起跳线位置数据具体为起跳线距沙坑的最近端的坐标，测试者的起跳点位置数据具体为测试者起跳时，脚部距沙坑的最近端的坐标，测试者的落地点位置数据具体为测试者落地时，脚部距起跳线的最近端的坐标。

所述影像分析模块包括起跳位置分析模块、跳远距离分析模块和起跳动作分析模块。

起跳位置分析模块，用于分析起跳线位置数据和测试者的起跳点位置数据，并生成起跳有效性分析结果；所述位置分析结果包括起跳有效性分析结果。所述起跳位置分析模块包括第一位置比对模块和有效性分析模块。

所述第一位置比对模块，用于将起跳线位置数据和测试者的起跳点位置数据进行比对，并生成第一比对结果。具体的，将起跳线位置作为原点，依据起跳区域和测试区域的水平线绘制X轴，绘制的x轴与起跳线垂直，起跳区域为正半轴，测试区域为负半轴，计算影像反应的真实跳远测试区域中，各点与起跳线位置的距离，将计算得出的距离作为X轴的数据源，将测试者的起跳点位置数据显示的起跳坐标点与起跳线坐标点进行比对。

所述有效性分析模块，用于根据第一比对结果，生成起跳有效性分析结果。当第一比对结果显示，起跳坐标点(x,y)中x>0时，起跳有效性分析结果为有效，否则为无效，也即踩线或过线的成绩无效。本实施例中，y恒为零。

跳远距离分析模块，用于分析起跳线位置数据和测试者的落地点位置数据，并生成跳远距离分析结果；所述位置分析结果包括跳远距离分析结果。所述跳远距离分析模块包括第二位置比对模块和距离生成模块。

所述第二位置比对模块，用于将起跳线位置数据和测试者的落地点位置数据进行比对，并生成第二比对结果。所述距离生成模块，用于根据第二比对结果，生成跳远距离分析结果。由于本实施例中，起跳线位置为原点，故直接以落地坐标点的横坐标的绝对值为测试者的跳远距离。

起跳动作分析模块中存储有人体运动关键点数据库；所述起跳动作分析模块，用于分析所述测试者在起跳点的动作，并根据人体运动关键点数据库，生成起跳动作分析结果。所述起跳动作分析模块包括关键点标记模块、关键点比对模块和真实性分析模块。

所述关键点标记模块，用于根据测试者在起跳点的动作，对测试者的人体运动关键点进行标记，并记录测试者的人体运动关键点。

所述关键点比对模块，用于将测试者的人体运动关键点与人体运动关键点数据库中的人体运动关键点进行比对，并生成关键点比对结果，采用人工智能对测试者的人体运动关键点与人体运动关键点数据库中的各人体运动关键点，进行重合度的识别，并根据重合度识别结果生成关键点比对结果。

在本申请的其他实施例中，还可以通过人工智能的方式，根据测试者的人体运动关键点与人体运动关键点数据库中的人体运动关键点，生成关键点比对结果，将测试者的人体运动关键点与人体运动关键点数据库中的人体运动关键点作为输入层的输入，关键点比对结果为输出层的输出。

具体的，建立BP神经网络。BP神经网络中包括BP神经网络模型，首先构建一个三层的BP神经网络模型，包括输入层、隐层和输出层，本实施例中，以测试者的人体运动关键点与人体运动关键点数据库中的人体运动关键点作为输入层的输入，因此输入层有2个节点，而输出是关键点比对结果，因此共有1个节点；针对于隐层，本实施例使用了以下公式来确定隐层节点的数量：

所述真实性分析模块，用于根据所述关键点比对结果，分析起跳动作真实性，并生成起跳动作分析结果。当关键点比对结果显示识别出的重合度高于重合度阈值时，判断起跳动作真实，是测试者的正常起跳动作；当关键点比对结果显示识别出的重合度不高于重合度阈值时，判断为非起跳动作，存在过路者进行影像采集区域的可能，非测试者的正常起跳动作。

如图2、图3所示，所述起跳线上设有违例提示装置，所述违例提示装置包括中空软管1和哨子2，本实施例中，所述中空软管1的材质为橡胶。

所述中空软管1的水平位置高于起跳线的水平位置，所述哨子2设置于中空软管1的两端。由此，当测试者踩在中空软管1上方时，中空软管1中间的空腔会将其内部的空气压缩，从而吹响位于中空软管1两端的哨子2，起到了声音提示的作用。

音频获取模块，用于获取跳远音频数据；音频分析模块，用于分析所述跳远音频数据中的哨声，并生成音频分析结果，判断跳远音频数据中，是否存在哨声，并将该哨声出现的时间与影像中测试者的起跳时间进行比对，当存在哨声且与测试者的起跳时间对应时，判断测试者存在违例行为，否则起跳者不存在违例行为。

所述评分模块，用于根据位置分析结果、起跳动作分析结果和音频分析结果，生成评分结果。具体的，当起跳有效性分析结果为有效、起跳动作分析结果显示是测试者的正常起跳动作且音频分析结果显示起跳者不存在违例行为时，判定测试者的成绩有效，此时，将跳远距离分析结果显示的测试者的跳远距离作为测试者的最终成绩，否则测试者的成绩无效。

实施例2：

实施例2基本如附图4所示：

实施例2基本原理与实施例1相同，如图4所示，其区别在于实施例2中，中空软管1由一层塑料薄膜4构成，为了使塑料薄膜4能够支撑起来，中空软管1的两端还设有可转动支撑杆3。

本实施例中，还包括踩线预测模块和支撑杆3控制模块。

所述踩线预测模块，用于根据跳远测试区的影像，分析测试者在起跳区域中奔跑时的步幅，并生成步幅分析结果；还用于根据所述步幅分析结果，预测测试者的踩线概率。具体的，分析测试者在起跳区域中奔跑时的步幅，并将起跳区域中，从起跑线到起跳线间的跑道划分为步幅计算区和踩线预测区，且步幅计算区靠近起跑线，踩线预测区靠近起跳线，本实施例中，所述步幅计算区和踩线预测区的长度比为2:1，防止步幅计算区过短，计算准确性过低，从而使得踩线的预测更加准确。计算测试者在步幅计算区的平均步幅，获取测试者在步幅计算区的最后一步的落地位置数据，并计算最后一步与起跳线之间的距离，根据计算得出的平均步幅和最后一步与起跳线之间的距离，预测测试者在起跳线前的最后一步距起跳线的邻线距离。根据邻线距离，预测测试者的踩线概率，当邻线距离小于4cm时，踩线概率为90％；当邻线距离小于7cm，大于等于4cm时，踩线概率为60％；当邻线距离大于等于7cm时，踩线概率为30％。

所述支撑杆3控制模块，用于根据踩线概率，控制可转动支撑杆3的转动角度。本实施例中，可转动支撑杆3正常情况下与地面贴合，水平角度为0，由此，塑料薄膜4在正常情况下是没有支撑起来的，而是出于漏气状态，由此，塑料薄膜4在起跑线上不会是鼓起的，不会对测试者造成心理作用，影响其正常起跳，降低违例提示装置对测试者跳远成绩的影响。当踩线概率大于50％时，控制可转动支撑杆3通过转动轴5转动，直至与地面的夹角为60°，支撑其塑料薄膜4，违例提示装置正常工作。本实施例中，所述哨子2连接于塑料薄膜4两端的支撑杆3后，且哨子2与支撑杆3间还连接有防止漏气的软膜。

以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。