DB23-T 3938-2025 竞速类滑冰场地测速系统设计标准

ICSCCS97.220.99Y5523IDB23/T3938—2024本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由黑龙江省体育局提出。本文件由黑龙江省体育专业标准化技术委员会归口。本文件起草单位：黑龙江省体育科学研究所、武汉东信同邦信息技术有限公司、黑龙江冰雪体育职业学院、哈尔滨体育学院、黑龙江省冰上训练中心、哈尔滨市标准化研究院。本文件主要起草人：朱明、胡波、赵景程、严力、吴献、孙一波、季晔、高锐、杨得龙、赵滨杰、姜雪莉、徐洋、金钊、时程皓、李凯悦、李林峰、张伟。DB23/T3938—20241竞速类滑冰场地测速系统设计标准本文件规定了竞速类滑冰场地测速系统设计的术语和定义、总体要求、各子系统组成以及图像识别分析子系统、自动录播子系统、自动计时子系统、供电与信号传输子系统、输出分析子系统各组成模块的设计标准。本文件适用于竞速类滑冰场地测速系统建设。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T12572-2008无线电发射设备参数通用要求和测量方法GB/T25724-2017公共安全视频监控数字视音频编解码技术要求GB/T28181-2022公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求GB/T42370-2023竞速类滑冰运动项目基础术语GB50343-2012建筑物电子信息系统防雷技术规范GB51348-2019民用建筑电气设计规范YD/T901-2018通信用层绞填充式室外光缆3术语和定义GB/T12572-2008、GB/T25724-2017、GB/T28181-2022、GB/T42370-2023、GB50343-2012、GB51348-2019界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1竞速类滑冰场地按照国际滑冰联盟专业规则和技术规则建设的速度滑冰与短道速度滑冰场地。3.2测速系统部署于竞速类滑冰场地，主要基于计算机视觉技术，对训练或比赛过程中滑冰者全程滑行进行实时监测和录制，自动输出运动目标的瞬时速度，并同步提供滑行轨迹、滑行时间、滑行距离等运动学相关参数和多角度影像的系统。运动目标竞速类滑冰场地标准跑道中处于滑行状态的滑冰者。瞬时速度运动目标在视频中相邻两帧间对应的场地实际滑行速度，单位为m/s或km/h。DB23/T3938—20242滑行轨迹运动目标在视频图像序列中每帧像素坐标位置的连线。3.6滑行距离滑行轨迹在世界坐标系中所对应的曲线长度。3.7顶视相机由工业相机和定焦镜头组成，吊顶安装在竞速类滑冰场地标准跑道上方。顶视全景视频由多台顶视相机所摄画面拼接组成，完整覆盖竞速类滑冰场地标准跑道的视频。图像分析子系统通过部署在场地内部的顶视相机阵列，运用智能图像分析算法，负责实时采集并解算运动目标的瞬时速度和相关运动学参数的系统。自动录播子系统负责运动目标跟拍视频控制、各路视频的实时同步录制的系统。3.11自动计时子系统负责在训练和比赛的两种计时场景中自动对运动目标计时参数进行采集、解算与记录的系统。供电与信号传输子系统负责设备供电，并利用光纤、网络线、无线网络等传输视频、控制指令、状态信息的系统。输出分析子系统负责各路数据的综合处理、分析与输出，并提供数据封装格式的系统。起跑计时器利用嵌入式声控无线传感技术，通过无接触、非侵入方式检测识别比赛发令枪声信号并记录运动目标起跑时刻的计时装置。4缩略语下列缩略语适用于本文件。CPU:中央处理器(CentralProcessingUnit)C/S:客户机/服务器(Client-Server)DC:直流(DirectCurrent)GIGE:千兆以太网(GigabitEthernet)HDMI:高清多媒体接口(HighDefinitionMultimediaInterface)IP:因特网协议(InternetProtocol)POE:以太网供电(PowerOverEthernet)DB23/T3938—20243RAID:磁盘阵列(RedundantArraysofIndependentDisks)RTSP:实时流化协议(RealTimeStreamingProtocol)RTMP:实时消息协议(RealTimeMessagingProtocol)SEI:补充增强信息(SupplementEnhancementInformation)SFP:小型可热插拔(SmallForm-FactorPluggable)VGA:视频图形阵列(VideoGraphicsArray)5总体要求5.1测速系统总体框架由图像分析子系统、自动录播子系统、自动计时子系统、供电与信号传输子系统、输出分析子系统竞速类滑冰场地测速系统总体框架符合图1规定。竞速类滑冰场地测速系统图参考附录A。图1总体框架图5.2测速系统设计规定5.2.1系统设计应综合应用视频采集、处理、控制、显示、记录、多媒体，利用计算机视觉、有线或无线通讯、计算机网络、系统集成等技术，构成高精度、低延迟、高可靠性的固定式竞速类滑冰场地测速系统。5.2.2系统宜具有兼容性和可扩展性。5.2.3系统设计所用视频设备的选用应符合GB28181的要求。5.2.4系统应采用防雷接地设计并符合GB50343的要求。6各子系统组成6.1图像分析子系统由顶视相机阵列、同步触发器、图像处理分析工作站、图像分析软件组成。6.2自动录播子系统由跟拍摄像机、固定摄像机、视频编码器、媒体服务器、录播软件组成。6.3自动计时子系统DB23/T3938—20244由起跑计时器、计时软件组成。6.4供电与信号传输子系统由光纤、光纤收发器、网络线、控制线、交换机、无线路由器、供电电缆、配电箱组成。6.5输出分析子系统由终端计算机、终端分析软件组成。7图像分析子系统7.1.1采集的运动学参数应包括：a)运动目标在每帧图像中对应的像素坐标和世界坐标；b)运动目标的瞬时速度；c)运动目标的滑行轨迹；d)运动目标的累计圈数；e)运动目标的单圈滑行距离、区段滑行距离和总滑行距离。7.1.2顶视相机应满足以下条件：a)采用吊顶方式安装于滑冰场地跑道上方，相机镜头光轴指向且垂直于冰面；b)采用多相机平面阵列的布局方式，通过对各相机图像画面全景拼接的方式实现无死角覆盖标准跑道，多画面拼接应无明显接缝且亮度均匀，各路视频时钟频率一致。各顶视相机位置及对应实际视野范围分别见附录B、附录C；c)各相机曝光启动时间应保持一致。7.1.3顶视相机阵列的采集宜采用GigE接口。7.1.4顶视相机阵列的同步控制宜采用基于光耦控制接口的硬同步触发方式。7.1.5顶视相机宜选用兼容POE、DC供电模式的设备。7.1.6顶视全景视频宜采用H.264编码技术进行记录与传输，每帧视频中包含SEI，可同时支持本地存储和网络推流存储两种录制模式，本地存储模式录制文件格式宜为MP4。7.1.7运动学参数应实时记录和处理。7.1.8运动学参数可记录在顶视全景视频的SEI中。7.2技术指标7.2.1短道速度滑冰标准跑道：a)顶视相机每像素所对应的世界坐标分辨率≤0.05m，帧率≥50fps；b)多相机同步触发延迟≤1ms；c)同时识别分析的运动目标数量≥30名；d)瞬时速度偏差≤4％(瞬时速度≤15m/s)；e)单圈滑行距离偏差≤0.8m(瞬时速度≤15m/s)；f)支持接力训练和比赛场景，能够对交接前后的运动目标进行自动识别，每100次交接平均识别错误次数≤2次。7.2.2速度滑冰标准跑道：a)顶视相机每像素所对应的世界坐标分辨率≤0.05m，帧率≥33fps；b)多相机同步触发延迟≤1ms；DB23/T3938—20245c)同时识别分析的运动目标数量≥50名；d)瞬时速度偏差≤5％(瞬时速度≤17m/s)；e)单圈滑行距离偏差≤1.7m(瞬时速度≤17m/s)；f)支持训练和比赛两种场景；g)训练场景下能够同时识别分析的训练队列≥10组；h)比赛场景下能够支持单发和双发两种出发模式的识别分析，支持500m、1000m、1500m、3000m、5000m和10000m的单发和双发比赛类型。8自动录播子系统8.1.1应至少包括1台跟拍摄像机和1台固定摄像机。8.1.2跟拍摄像机应根据运动目标的实时运动学参数，实时、自动调整摄像机的水平、垂直方向、镜头焦距，保持摄像机对准运动目标，并使运动目标始终在跟拍画面中。8.1.3短道速度滑冰标准跑道弯道外侧宜配置固定摄像机，分别对入弯区域和出弯区域进行固定角度的视频拍摄。8.1.4所录制的多路视频中，应至少包括1路顶视全景视频、1路跟拍视频和1路固定视频。8.1.5媒体服务器应负责各路视频流的同步接收、录制、直播和点播。8.1.6视频编码器应负责显示接口转换和视频编码，场地内的显示大屏信号可通过视频编码器接入到8.2技术指标8.2.1跟拍摄像机应满足以下要求：a)图像分辨率≥1920px(水平像素)×1080px(垂直像素)；b)视频帧率≥60fps；c)云台转动角速度≥60°/s，转动速度挡位≥100级；d)最大光学变倍≥30倍，变倍速度挡位≥8级；e)压缩编码支持H.264；f)网络传输协议支持RTSP或RTMP。8.2.2固定摄像机应满足以下要求：a)图像分辨率≥2560px(水平像素)×1440px(垂直像素)；b)视频帧率≥60fps；c)最大光学变倍≥20倍；d)压缩编码支持H.264，支持双码流输出；e)网络传输协议支持RTSP或RTMP。8.2.3视频编码器应满足以下要求：a)纯嵌入式无风扇架构；b)电脑信号输入VGA接口≥1个、HDMI输入接口≥1个；c)输入接口支持分辨率自适应，最大分辨率≥2560px(水平像素)×1440px(垂直像素)；d)压缩编码支持H.264，支持双码流输出；e)网络传输协议支持RTSP或RTMP。8.2.4媒体服务器应满足以下要求：a)CPU主频≥1.8GHz；DB23/T3938—20246b)内存容量≥16GB；c)热插拔冗余电源≥2个；d)存储容量≥4TB，最大扩展容量≥72TB，支持RAID控制模式；e)最大并发路数≥60路；f)支持上传第三方资源文件，支持分类存放和呈现。9自动计时子系统9.1.1采集的计时参数应包括：a)运动目标单圈的滑行时间；b)运动目标总圈数的滑行时间。9.1.2支持起跑计时器与手动输入两种起跑触发方式。9.1.3支持训练和比赛两种计时模式。9.1.4计时参数应实时记录与处理。9.1.5计时参数宜记录在顶视全景视频的SEI中。9.1.6应通过图像分析技术记录运动目标单圈或比赛终点的冲线时刻，从而得出计时参数。9.1.7计时参数宜在顶视全景视频每帧图像中展现。9.1.8计时参数宜支持网络传输，可在场馆内的大屏上显示。9.2技术指标9.2.1短道速度滑冰标准跑道的计时参数偏差≤0.05s(瞬时速度≤15m/s)。9.2.2速度滑冰标准跑道的计时参数偏差≤0.06s(瞬时速度≤17m/s)。9.2.3起跑计时器采集端与接收端最大无线传输距离≥150m，起跑计时精度≤0.01s。9.2.4起跑计时器供电方式为便携电池，最大连续运行时间≥4h。9.2.5起跑计时器无线工作频段宜采用UHF民用允许频段，信号发射功率应符合GB/T12572-2008的要求。9.2.6在训练模式中，能够自动记录训练队列的计时参数，最大记录圈数≥50圈。9.2.7在比赛模式中，速度滑冰场地能够支持500m、1000m、1500m、3000m、5000m和10000m的比赛类型，短道速度滑冰场地能够支持500m、1000m、1500m、3000m接力和5000m接力的比赛类型。10供电与信号传输子系统10.1.1短道速度滑冰场地宜采用网络线进行顶视相机视频汇聚传输。10.1.2速度滑冰场地宜采用光纤进行顶视相机视频汇聚传输。10.1.3采用光纤传输时，应至少包含1台万兆交换机和1台千兆交换机。10.1.4顶视相机阵列和跟拍摄像机、固定摄像机宜通过不同交换机分别进行汇聚传输。10.1.5终端计算机可通过有线传输和无线传输两种方式接入系统中。10.1.6线缆应布置于场地固定线槽或管道中。10.1.7联网系统网络层支持IP协议。DB23/T3938—2024710.1.8视频流在基于IP的网络上传输时支持RTSP/RTMP协议。10.1.9应单独配置设备供电电缆，宜采用金属电线管或桥架进行布设。10.1.10宜采用不间断电源供电，蓄电池组供电时间不应小于1h。10.1.11应配置专用配电箱，并对相应的设备分别进行开关控制。10.1.12信号传输线缆应与供电线缆分开布放，并保持至少30cm的距离。10.2技术指标10.2.1有线传输应满足以下要求：a)万兆交换机RJ45接口≥24个，SFP接口≥2个；b)光缆符合YD/T901-2018的要求；c)带宽设计应能满足视频汇聚传输的带宽要求，预留余量≥总带宽的20%。10.2.2无线传输应满足以下要求：a)理论带宽速率应不低于300Mbps；b)理论传输距离应不小于300m；c)支持点对点、点对多点式两种传输方式。11输出分析子系统11.1设计要求11.1.1终端分析软件可包括以下功能：a)各路视频编码码流的实时解码处理；b)顶视全景视频SEI中运动学参数、计时参数的实时解析处理与展示；c)顶视全景视频、自动跟拍视频、固定特写视频的实时同步监测与回放展示；d)视频记录列表展示与回放控制；e)各路视频、运动学参数的导出；f)采用C/S访问架构，支持多台终端计算机并行使用。11.1.2运动学参数宜通过顶视全景视频中的SEI进行系统内部与系统间的交换共享，每帧视频的SEI中可记录当前时刻的图像识别信息，包括运动目标的编号、像素坐标、世界坐标、瞬时速度、距离、时间和目标轮廓，SEI中数据封装格式见附录D。DB23/T3938—20248竞速类滑冰场地测速系统图A.1测速系统图测速系统组成见图A.1。图A.1竞速类滑冰场地测速系统图DB23/T3938—20249竞速类滑冰场地测速系统平面布置图（短道速度滑冰场地）B.1测速系统平面布置图（短道速度滑冰场地）测速系统顶视相机平面布置图（短道速度滑冰场地）见图B.1。注2：跟拍摄像机宜采用壁挂安装，安装高度宜为距离冰面6～12米，摄像机距离滑冰场地跑道水平距离宜为5～10图B.1竞速类滑冰场地测速系统平面布置图（短道速度滑冰场地）竞速类滑冰场地测速系统平面布置图（速度滑冰场地）C.1测速系统平面布置图（速度滑冰场地）测速系统顶视相机平面布置图（速度滑冰场地）见图C.1。图C.1竞速类滑冰场地测速系统平面布置图（速度滑冰场地）DB23/T3938—2024SEI数据封装格式D.1概述本附录规定了SEI中数据封装格式，用于系统内部和系统间的信息交换。每帧图像的SEI数据采用内外两层结构，外层为压缩层，宜采用LZ77算法将信息进行压缩编码，对外层数据解压处理后获得内层结构。内层结构为图像识别信息，可包含时戳、全部运动目标坐标、有效运动目标运动学统计、有效运动目标速度、全部运动目标轮廓五种参数信息。其中，有效运动目标是通过前置条件对全部运动目标筛选后纳入跟踪分析的运动目标，前置条件包括运动目标的速度、位置等，用于筛选顶视全景视频中的裁判员、弯道管理员等滑冰者。D.2SEI外层结构SEI外层结构数据格式见表D.1表D.1SEI外层结构数据格式282D.3SEI内层结构D.3.1时戳时戳参数记录该帧数据的采样时刻，参数格式见表D.2。表