CN109999469A - 一种足球绕杆考试智能裁判系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种足球绕杆考试智能裁判系统，包括计算机、标志杆检测终端模块、监控相机模块、身份识别模块；计算机用于基于计算机图像与视觉识别的运动目标图像检测、身份识别和数据存储，监考计时以及将考试结果以图形化形式展示给现场监考人员；标志杆检测终端模块用于检测标志杆的状态，与计算机通过LORA基站进行无线通信；监控相机模块与计算机电连接；身份识别模块与计算机电连接。本发明有效防止代考替考的现象发生，并能够有效减少监考人员的劳动量以及不公正行为，并将考试结果存储，方便犯规行为的取证工作，便于进行后续的犯规处理工作，同时有利于通过存储数据对区域或学校、足球俱乐部考生的考试情况进行评估与分析。

Description

一种足球绕杆考试智能裁判系统

技术领域

本发明涉及一种考核系统，具体为一种足球绕杆考试智能裁判系统。

背景技术

现有传统的足球考试的监考通常采用人工监考方式，考生的得分成绩均由监考老师人为判定，当考生人数较多时，监考老师的工作任务量和监考压力也随之增加，并且这种传统的人工监考方式存在较大的主观因素，很大程度上依赖监考老师的业务能力和职业素质，常常会发生人为的误判和监考不力的情况，严重时会出现监考老师包庇考生的行为。

综上所述，如何有效避免误判和监考不力等情况的发生，给考生一个公平公正的结果，是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种足球绕杆考试智能裁判系统，解决了考生替考、检测足球考试中存在的出发时抢跑、漏绕标志杆、碰倒标志杆、故意手球、出考场边界等犯规行为，有效减少监考人员的劳动量，避免人为监考造成的误判和包庇情况的问题。

（二）技术方案

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种足球绕杆考试智能裁判系统，包括：计算机，所述计算机用于基于计算机图像与视觉识别的运动目标图像检测、身份识别和数据存储，监考计时以及将考试结果以图形化形式展示给现场监考人员，同时将考试数据进行存储；标志杆检测终端模块，所述标志杆检测终端模块与所述计算机通过LORA基站进行无线通信，所述标志杆检测终端模块用于检测标志杆的状态； 监控相机模块，所述监控相机模块与所述计算机电连接，所述监控相机模块用于监控考生的行为状态；身份识别模块，所述身份识别模块与所述计算机电连接，所述身份识别模块用于识别考生身份。

进一步地，所述计算机包括运动目标图像检测系统，所述运动目标图像检测系统包括图像定位采集系统、图像分析与处理系统、图像识别系统。

进一步地，所述计算机还包括身份识别系统，所述身份识别系统包括图像数据库管理及浏览系统、身份信息对比系统和人脸识别系统，所述计算机（1）还包括语音提示系统。

进一步地，所述监控相机模块包括安装在考试场四周的四个监控相机及一个用于人脸识别的监控相机，考试场四周的四个监控相机实时监测考生是否出发时抢跑、漏绕标志杆、故意手球、出考场边界，同时对考试期间的视频进行录像。

更进一步地，所述运动目标图像检测系统在检测运动目标时，通过所述图像定位采集系统、所述图像分析与处理系统、所述图像识别系统来获取考生动作和足球位置。

更进一步地，所述图像定位采集系统通过软件程序控制所述监控相机对考生动作图像进行采集，并记录考生跑动的轨迹和位置信息、以及足球的位置信息；所述图像分析与处理系统对采集来的考生动作及足球位置图像进行预处理和目标区域的提取；所述图像识别系统将考生和足球各区域的动作识别出来，并确定考生和足球的位置，同时将考生的各类犯规动作进行分类，若识别为考生犯规，则通过计算机内的语音提示系统提示考生犯规类型，所述犯规类型包括抢跑、漏绕标志杆、故意手球、出考场边界。

进一步地，所述身份识别模块包括包括身份识别装置，所述身份识别装置用于对身份证进行扫描获取身份证图像信息的扫描仪和用于处理身份证图像信息并转换成数字信息的图像处理器，所述图像处理器和扫描仪相连接收来自扫描仪的图像信号，向计算机发送经处理后的身份证信息，经由计算机内的身份信息对比系统和人脸识别系统中数据库内所存储考生信息比对完成身份验证，判断是否为考生本人，若非考生本人，则通过计算机内的语音提示系统提示非考生本人。

更进一步地，所述标志杆检测终端模块包括依次电连接的角度传感器数据采集模块、MCU数据处理模块和Lora终端，所述角度传感器数据采集模块包括用于检测标志杆倾斜角度的角度传感器，所述角度传感器数据采集模块将标志杆倾斜角度数据实时传输至所述MCU数据处理模块，当所述MCU数据处理模块判断标志杆处于倾倒状态时，即将倾倒状态信息通过所述Lora终端上传至所述计算机，并通过计算机内的语音提示系统提示标志杆倾倒。

此外，本发明还提供了一种足球考试监考方法，采用上述的系统，工作步骤如下：

1）在考场入口处设置身份识别模块、一台监控相机和一台计算机，将经由身份识别装置得到的考生人脸数据、身份证信息上传至计算机内的身份信息对比系统和人脸识别系统中数据库内所存储考生信息比对完成身份验证，判断是否为考生本人，若身份证读取信息与人脸识别数据不符，系统则会通过语音系统提示非考生本人；

2）通过身份验证后，考生进入准备区等待考试指令，考试指令发出后，系统开始计时，考生开始运球，同时，足球绕杆考试智能裁判系统通过监控相机模块采集图像信息，之后将采集图像信息通过基于计算机图像与视觉识别的运动目标图像检测系统进行考生和足球的动目标检测、目标图像识别、运动轨迹绘制等，判定考生出发时抢跑、漏绕标志杆故意手球、出考场边界的犯规行为，并通过标志杆检测终端模块判断考生是否有碰倒标志杆的犯规行为，若判定有犯规行为，则通过计算机内的语音提示系统提示其犯规类型，并取消单次成绩，无犯规行为则在考生完成所有路线后，计时结束，并通过语音或者显示屏输出考生成绩与运动轨迹。

（三）有益效果

本发明的有益效果：

1、通过设置由身份证读取和人脸识别组成身份识别系统，经由后台数据库完成身份验证，有效防止代考替考的现象发生；

2、通过监控相机及视觉识别技术采集分析考场上的图像视频信息，判断考生是否存在犯规行为；

3、该监考系统及方法能够有效减少监考人员的劳动量，同时，该监考系统及方法还方便地完成了犯规行为的取证工作，便于进行后续的犯规处理工作，并可防止监考老师的不公平公正行为，最大可能的保证了比赛的公平性；

4、通过后台数据库可存储考试过程及结果等有关数据，通过数据分析，可了解各省市区或学校考生足球测试水平与能力。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

图2为计算机与目标图像检测系统和身份识别系统关系框图。

图3为标志杆检测终端模块连接示意图。

图4为足球考试的场地布局示意图。

图5为足球绕杆考试智能裁判系统的整体工作流程框图。

图6为抢跑检测流程框图。

图7为漏绕标志杆检测流程框图

图8为碰倒标志杆检测各模块关系框图

图9为故意手球检测流程框图

图10为出考场边界检测流程框图

附图标记：计算机-1、标志杆检测终端模块-2、监控相机模块-3、身份识别模块-4。

具体实施方式

为了使得本发明的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。

参考图1至图10，如图1所示的一种足球绕杆考试智能裁判系统，包括计算机1、标志杆检测终端模块2、监控相机模块3、身份识别模块4，所述计算机1用于基于计算机图像与视觉识别的运动目标图像检测、身份识别和数据存储，监考计时以及将考试结果以图形化形式展示给现场监考人员，同时将考试数据进行存储；所述标志杆检测终端模块2与所述计算机1通过LORA基站进行无线通信，所述标志杆检测终端模块2用于检测标志杆的状态；所述监控相机模块3与所述计算机1电连接，所述监控相机模块3用于监控考生的行为状态；所述身份识别模块4与所述计算机1电连接，所述身份识别模块4用于识别考生身份。

如图2所示，所述计算机1包括运动目标图像检测系统，所述运动目标图像检测系统包括图像定位采集系统、图像分析与处理系统、图像识别系统，所述计算机1还包括身份识别系统，所述身份识别系统包括图像数据库管理及浏览系统、身份信息对比系统和人脸识别系统，所述计算机还包括智能语音提示系统，所述运动目标图像检测系统在检测运动目标时，通过所述图像定位采集系统、所述图像分析与处理系统、所述图像识别系统来获取考生动作和足球位置，所述图像定位采集系统通过软件程序控制所述监控相机对考生动作图像进行采集，并记录考生跑动的轨迹和位置信息、以及足球的位置信息；所述图像分析与处理系统对采集来的考生动作及足球位置图像进行预处理和目标区域的提取，所述图像识别系统将考生和足球各区域的动作识别出来，并确定考生和足球的位置，同时将考生的各类犯规动作进行分类，若识别为考生犯规，则通过计算机1内的语音提示系统提示考生犯规类型，所述犯规类型包括抢跑、漏绕标志杆、故意手球、出考场边界，所述计算机1,采用联想扬天M4000e64位商用办公台式电脑。

所述身份识别模块4包括包括身份识别装置，所述身份识别装置包括用于对身份证进行扫描获取身份证图像信息的扫描仪和用于处理身份证图像信息并转换成数字信息的图像处理器，所述图像处理器和扫描仪相连接收来自扫描仪的图像信号，向计算机1发送经处理后的身份证信息，经由计算机1内的身份信息对比系统和人脸识别系统中数据库内所存储考生信息比对完成身份验证，判断是否为考生本人，若非考生本人，则通过计算机1内的语音提示系统提示非考生本人，所述图像数据库管理及浏览系统以图形化的友好界面形式将检测结果展示给现场监考人员，所述身份识别装置采用分辨率为130万像素的快证通CR620证件采集仪，通过USB接口与计算机相连，实现数据高速上传。

所述监控相机模块3所述监控相机模块3包括一个用于人脸识别的监控相机和在考场4个视频采集点部署的4台高清监控相机，输出全高清1080P视频信号，通过同轴电缆传输至视频监考室计算机1形成4个不同方位的实时视频画面，并为计算机图像与视觉识别的运动目标图像检测系统2提供可靠数据，在考试结果出现质询时，可提取任一台监控相机视频片段进行慢放、回放剂逐帧播放等，辅助监考老师从多角度、多方位对考场区域内抢跑、漏绕标志杆、故意手球、出考场边界等争议质询进行准确判断，同时对考试期间的视频进行录像，所述监控相机模块3采用海康威视DS-IPC-B12-I红外高清摄像机。

如图3所示，所述标志杆检测终端模块2包括依次电连接的角度传感器数据采集模块、MCU数据处理模块和Lora终端，所述角度传感器数据采集模块包括用于检测标志杆倾斜角度的角度传感器，所述角度传感器数据采集模块将标志杆倾斜角度数据实时传输至所述MCU数据处理模块，当所述MCU数据处理模块判断标志杆处于倾倒状态时，即将倾倒状态信息通过所述Lora终端上传至所述计算机1，并通过计算机1内的语音提示系统提示标志杆倾倒，所述标志杆检测终端模块2采用电池供电，安装在标志杆底座上，5根标志杆总共需要安装5套检测终端，所述角度传感器数据采集模块的角度传感器采用GY-521的角度传感器，所述MCU数据处理模块采用STM32l4x1的数据处理器，GY-521的角度传感器通过IO端口与STM32l4x1的数据处理器进行通信，所述Lora终端与STM32l4x1的数据处理器电连接。

如图4所示，考试区域长30m，宽10m，场地内共设5根标志杆，起跑线至第一杆距离为5m，5根杆之间的间距也为5m，标志杆距离两侧边各5m。考试的判定规则为，考生站在起跑线后准备，当听到考试开始口令后，开始用脚运球，同时计时，依次S形绕5根标志杆，最后考生和球均过终点线即为完成测试。每位考试运球过程中，必须依次S形绕过标志杆，如出现以下现象均属犯规，并取消单次成绩：出发时抢跑、漏绕标志杆、碰倒标志杆、故意手球、出考场边界。

足球绕杆考试智能裁判系统的整体工作流程如图5所示：1）身份识别验证：考场入口处，设置身份识别模块，由身份证读取和人脸识别组成，经由后台数据库完成身份验证；2）考场准备区等待：通过身份验证后，考生进入准备区等待考试指令；3）考试开始：考试指令发出后，系统开始计时，考生开始运球，同时，足球考试智能裁判系统通过智能监控相机、传感器、无线传输设备及后台计算机服务器等对考生的一系列行为进行犯规判定，判定内容包括抢跑、漏绕标志杆、碰倒标志杆、故意手球及出考场边界等；4）成绩输出：考生完成所有路线后，计时结束，并通过语音和显示屏输出考生成绩与运动轨迹。

抢跑检测流程如图6所示，在考场处设置有起跑线，并安装有监控相机，通过视觉识别技术能够实时监测出考生是否位于越过起跑线，如考生在考试开始指令启动之前越过起跑线，将会判定该名考生抢跑。

漏绕标志杆检测流程如图7所示，通过监控相机及视觉识别技术绘制出考生跑动时的轨迹曲线，将轨迹曲线进行分析，判断出考生是否出现漏绕标志杆的犯规情况。

碰倒标志杆检测流程如图8所示，碰倒标志杆检测的硬件以检测终端为检测主体，通过角度传感器检测标志杆倾斜角度，将结果实时传输至检测终端主控板（MCU）上；当主控板判断此时标志杆处于倾倒状态，即将结果通过Lora终端上传Lora基站集中器，Lora基站集中器通过以太网将数据上传至终端计算机。

故意手球检测检测流程如图9所示，在考场的四个方向各安装一个监控相机，利用四个监控相机对考生进行故意手球检测，如果四个相机均同时检测到考生存在手触碰到足球的行为，则判定该考生为故意手球。

出考场边界检测流程如图10所示，通过监控相机及视觉识别技术检测和识别足球及考生的位置，判断足球和考生的位置是否在规定的考场区域内，如果足球和考生都在考场区域内，则说明考生未违规，如果足球或考生不在区域内，则说明跨出了考场边界，判考生违规。

具体实施过程：在考场入口处设置身份识别模块4、一台监控相机和一台计算机1，将经由身份识别装置得到的考生人脸数据、身份证信息上传至计算机1内的识别系统中数据库内所存储考生信息比对完成身份验证，判断是否为考生本人，若身份证读取信息与人脸识别数据不符，系统则会通过语音提示非考生本人；通过身份验证后，考生进入准备区等待考试指令，考试指令发出后，系统开始计时，考生开始运球，同时，足球绕杆考试智能裁判系统通过监控相机模块3采集图像信息，之后将采集图像信息通过基于计算机图像与视觉识别的运动目标图像检测系统进行考生和足球的动目标检测、目标图像识别、运动轨迹绘制等，判定考生出发时抢跑、漏绕标志杆故意手球、出考场边界的犯规行为，并通过标志杆检测终端模块2判断考生是否有碰倒标志杆的犯规行为，若判定有犯规行为，则通过计算机1内的语音提示系统提示其犯规类型，并取消单次成绩，无犯规行为则在考生完成所有路线后，计时结束，并通过语音和显示屏输出考生成绩与运动轨迹。

应当说明的是，本发明所述的实施方式仅仅是实现本发明的优选方式，对属于本发明整体构，而仅仅是显而易见的改动，均应属本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种足球绕杆考试智能裁判系统，其特征在于，包括：

计算机（1），所述计算机（1）用于基于计算机图像与视觉识别的运动目标图像检测、身份识别和数据存储，监考计时以及将考试结果以图形化形式展示给现场监考人员，同时将考试数据进行存储；

标志杆检测终端模块（2），所述标志杆检测终端模块（2）与所述计算机（1）通过LORA基站进行无线通信，所述标志杆检测终端模块（2）用于检测标志杆的状态；

监控相机模块（3），所述监控相机模块（3）与所述计算机（1）电连接，所述监控相机模块（3）用于监控考生的行为状态；

身份识别模块（4），所述身份识别模块（4）与所述计算机（1）电连接，所述身份识别模块（4）用于识别考生身份。

2.根据权利要求1所述的足球绕杆考试智能裁判系统，其特征在于，所述计算机（1）包括运动目标图像检测系统，所述运动目标图像检测系统包括图像定位采集系统、图像分析与处理系统、图像识别系统。

3.根据权利要求1所述的足球绕杆考试智能裁判系统，其特征在于，所述计算机（1）还包括身份识别系统，所述身份识别系统包括图像数据库管理及浏览系统、身份信息对比系统和人脸识别系统，所述计算机（1）还包括语音提示系统。

4.根据权利要求1所述的足球绕杆考试智能裁判系统，其特征在于，所述监控相机模块（3）包括安装在考试场四周的四个监控相机及一个用于人脸识别的监控相机，考试场四周的四个监控相机实时监测考生是否出发时抢跑、漏绕标志杆、故意手球、出考场边界，同时对考试期间的视频进行录像。

5.根据权利要求2所述的足球绕杆考试智能裁判系统，其特征在于，所述运动目标图像检测系统在检测运动目标时，通过所述图像定位采集系统、所述图像分析与处理系统、所述图像识别系统来获取考生动作和足球位置。

6.根据权利要求5所述的足球绕杆考试智能裁判系统，其特征在于，所述图像定位采集系统通过软件程序控制所述监控相机对考生动作图像进行采集，并记录考生跑动的轨迹和位置信息、以及足球的位置信息；所述图像分析与处理系统对采集来的考生动作及足球位置图像进行预处理和目标区域的提取；所述图像识别系统将考生和足球各区域的动作识别出来，并确定考生和足球的位置，同时将考生的各类犯规动作进行分类，指出考生犯规类型若识别为考生犯规，则通过所述语音提示系统提示考生犯规类型，所述犯规类型包括抢跑、漏绕标志杆、故意手球、出考场边界。

7.根据权利要求1所述的足球绕杆考试智能裁判系统，其特征在于，所述身份识别模块（4）包括身份识别装置，所述身份识别装置包括用于对身份证进行扫描获取身份证图像信息的扫描仪和用于处理身份证图像信息并转换成数字信息的图像处理器，所述图像处理器和扫描仪相连接收来自扫描仪的图像信号，向计算机（1）发送经处理后的身份证信息，由计算机（1）内的身份信息对比系统和人脸识别系统中数据库内所存储考生信息比对完成身份验证，判断是否为考生本人，若非考生本人，则通过所述语音提示系统提示非考生本人。

8.根据权利要求1所述的足球绕杆考试智能裁判系统，其特征在于，所述标志杆检测终端模块（2）包括依次电连接的角度传感器数据采集模块、MCU数据处理模块和Lora终端，所述角度传感器数据采集模块包括用于检测标志杆倾斜角度的角度传感器，所述角度传感器数据采集模块将标志杆倾斜角度数据实时传输至所述MCU数据处理模块，当所述MCU数据处理模块判断标志杆处于倾倒状态时，即将倾倒状态信息通过所述Lora终端上传至所述计算机（1），并通过所述语音提示系统提示标志杆倾倒。

9.一种足球考试监考方法，采用如权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，工作步骤如下：

1）在考场入口处设置身份识别模块（4）、一台监控相机模块（3）和一台计算机（1），将经由身份识别装置得到的考生人脸数据、身份证信息上传至计算机（1），内的身份信息对比系统和人脸识别系统中数据库内所存储考生信息比对完成身份验证，判断是否为考生本人，若身份证读取信息与人脸识别数据不符，系统则会通过所述语音提示系统提示非考生本人；

2）通过身份验证后，考生进入准备区等待考试指令，考试指令发出后，系统开始计时，考生开始运球，同时，足球绕杆考试智能裁判系统通过监控相机模块（3）采集图像信息，之后将采集图像信息通过基于计算机图像与视觉识别的运动目标图像检测系统进行考生和足球的动目标检测、目标图像识别、运动轨迹绘制等，判定考生出发时抢跑、漏绕标志杆故意手球、出考场边界的犯规行为，并通过标志杆检测终端模块（2）判断考生是否有碰倒标志杆的犯规行为，若判定有犯规行为，则通过所述语音提示系统提示其犯规类型，并取消单次成绩，无犯规行为则在考生完成所有路线后，计时结束，并通过语音和显示屏输出考生成绩与运动轨迹。