跳远测距系统的设计与实现

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跳远是田径比赛中一项经典的体育运动。在跳远比赛中,成绩测量是最重要的环节。传统的人工测量方法效率低,并且面临着引入读数误差的风险。为解决上述问题,本文设计了一种基于图像处理技术的跳远测距系统,主要研究内容如下:(1)在体育比赛中,工作人员需要反复测量成绩、清理场地、维持秩序,其工作量较大。针对此问题,本文设计了一种基于高斯混合模型的运动目标检测方法来识别沙坑区域的运动目标,实现了图像自动采集功能,若存在运动目标,则不采集图像,反之则自动采集图像,不需要人工过多干预。(2)由于田径场地中沙坑边界存在老化现象,导致成像后边界像素点的梯度不明显,难以对其分割。针对此问题,本文首先通过放置白色标板对沙坑进行初步定位,其次对标板图像进行阈值分割,接着检测标板的边缘轮廓,然后对标板轮廓进行多边形逼近获取标板的顶点坐标,最后对逼近结果进行分类筛选实现ROI区域分割。(3)为了准确地对跳远距离进行测量,本文首先通过建立测距模型,标定成像行数和实际距离之间的非线性关系,采用最小二乘法对其拟合,得到系统的测距函数。其次本文设计了测距点的识别算法,通过设定合适差分阈值获取测试前后图像的差影图,对差影图进行去噪处理,然后对像素点进行排序从而实现测距点的检测。最后将测距点代入测距函数得到实际的跳远距离。(4)本文分析了基于图像几何校正的测距方法。该方法针对沙坑图像几何变形的问题,通过沙坑四个顶点的坐标作为四个控制点,对其进行几何校正,实现测距。实验证明,该方法无需上述标定的过程,具有一定的研究意义。(5)最后设计了跳远测距系统的总体框架,完成了软硬件平台的搭建。并在此基础上设计了系统的GUI界面。经过实际测试,本系统满足校园日常测验需求,具有实用价值。
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