平面测量技术在铅球项目中的应用研究

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平面测量技术在铅球项目中的应用研究

作者：张剑 宋婉娟

来源：《科技视界》2014年第26期

【摘 要】针对由于在铅球比赛中人工测量存在因测量工具本身弹性、测量场地不平和人为干扰等因素造成的测量误差而影响比赛的科学性、公平性问题，本文在分析当前国内外有关单目视觉测量技术的研究状况基础上，提出将单目视觉测量技术应用在铅球成绩测量中，结合铅球场地的特点，提出了一种平面标定测量铅球投掷距离的方法。通过实验证明，此方法在投掷类项目中是可行的。

【关键词】平面测量技术;铅球项目;成绩测量 0 引言

随着计算机处理能力的提高和传感器技术的发展，近年来基于视频图像处理的计算机视觉技术已成为图像处理领域的研究热点，该技术在众多的领域中都有十分广泛的应用[1]。 视觉是人类认识世界、观察世界的重要手段。人类从外界获取的信息量约有 75%来自视觉系统，这表明视觉信息量十分巨大以及人类对视觉信息有较高的利用率。人类利用视觉的过程可看作是一个从感觉到知觉的复杂过程，即从感受到的对三维世界的投影图像到依据投影图像去认知三维世界的内容和含义[2]。

计算机视觉技术是指利用计算机实现人的视觉功能，既对客观世界的三维场景的识别、感知和理解。该技术包括是仿生学方法及工程方法，仿生学方法是模仿人类视觉功能的结构及原理，建立相应的处理系统，完成类似的工作和功能;工程方法是从分析人类视觉系统着手，并采用任何现有的可行手段实现人类视觉系统的功能[3]，该方法的特点是只关心系统的输入和输出。计算机视觉的主要研究目标是建成计算机视觉系统，完成各种视觉功能。也就是说，即要能借助各种视觉传感器（如 CMOS 摄像器件、CCD等）获取现实世界的图像，而感知和恢复 3D 环境中物体的几何性质、运动情况、姿态结构、相互位置等，并且要对客观场景进行识别、解释、描述、进而做出决断。目前，计算机视觉技术在体育运动中也得到了广泛的应用，利用该技术不仅可以从不同的视角观察运动员的动作，而且能将运动员速度、加速度、所在位置等数据进行量化处理，使体育训练及比赛摆脱依靠传统经验分析及判别的状态，从而进入科学化、数字化的状态，而且还可以完成竞技体育项目的成绩测试[4-5]。

在测试项目中铅球成绩的测量仍采用皮尺丈量法。这种方法存在着三个方面的缺陷，一是皮尺本身具有弹性以及易折叠特性，二是受场地的凹凸不平，三是人为因素影响较大。由于这三方面的作用， 故在铅球成绩的测量精确度受到极大的限制。针对这一问题本课题提出了一种基于同视场（铅球场地）测量地平面坐标的单摄像机模型[6-7]。该模型利用透视投影几何关系，对摄像机内部参数进行标定，然后，建立相应的网格匹配数学模型，通过单目CCD摄像

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