DB23-T 3938-2025 競速類滑冰場地測速系統設計標準

ICSCCS97.220.99Y5523IDB23/T3938—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別這些專利的責任。本文件由黑龍江省體育局提出。本文件由黑龍江省體育專業標準化技術委員會歸口。本文件起草單位：黑龍江省體育科學研究所、武漢東信同邦信息技術有限公司、黑龍江冰雪體育職業學院、哈爾濱體育學院、黑龍江省冰上訓練中心、哈爾濱市標準化研究院。本文件主要起草人：朱明、胡波、趙景程、嚴力、吳獻、孫一波、季曄、高銳、楊得龍、趙濱杰、姜雪莉、徐洋、金釗、時程皓、李凱悅、李林峰、張偉。DB23/T3938—20241競速類滑冰場地測速系統設計標準本文件規定了競速類滑冰場地測速系統設計的術語和定義、總體要求、各子系統組成以及圖像識別分析子系統、自動錄播子系統、自動計時子系統、供電與信號傳輸子系統、輸出分析子系統各組成模塊的設計標準。本文件適用于競速類滑冰場地測速系統建設。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T12572-2008無線電發射設備參數通用要求和測量方法GB/T25724-2017公共安全視頻監控數字視音頻編解碼技術要求GB/T28181-2022公共安全視頻監控聯網系統信息傳輸、交換、控制技術要求GB/T42370-2023競速類滑冰運動項目基礎術語GB50343-2012建筑物電子信息系統防雷技術規范GB51348-2019民用建筑電氣設計規范YD/T901-2018通信用層絞填充式室外光纜3術語和定義GB/T12572-2008、GB/T25724-2017、GB/T28181-2022、GB/T42370-2023、GB50343-2012、GB51348-2019界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1競速類滑冰場地按照國際滑冰聯盟專業規則和技術規則建設的速度滑冰與短道速度滑冰場地。3.2測速系統部署于競速類滑冰場地，主要基于計算機視覺技術，對訓練或比賽過程中滑冰者全程滑行進行實時監測和錄制，自動輸出運動目標的瞬時速度，并同步提供滑行軌跡、滑行時間、滑行距離等運動學相關參數和多角度影像的系統。運動目標競速類滑冰場地標準跑道中處于滑行狀態的滑冰者。瞬時速度運動目標在視頻中相鄰兩幀間對應的場地實際滑行速度，單位為m/s或km/h。DB23/T3938—20242滑行軌跡運動目標在視頻圖像序列中每幀像素坐標位置的連線。3.6滑行距離滑行軌跡在世界坐標系中所對應的曲線長度。3.7頂視相機由工業相機和定焦鏡頭組成，吊頂安裝在競速類滑冰場地標準跑道上方。頂視全景視頻由多臺頂視相機所攝畫面拼接組成，完整覆蓋競速類滑冰場地標準跑道的視頻。圖像分析子系統通過部署在場地內部的頂視相機陣列，運用智能圖像分析算法，負責實時采集并解算運動目標的瞬時速度和相關運動學參數的系統。自動錄播子系統負責運動目標跟拍視頻控制、各路視頻的實時同步錄制的系統。3.11自動計時子系統負責在訓練和比賽的兩種計時場景中自動對運動目標計時參數進行采集、解算與記錄的系統。供電與信號傳輸子系統負責設備供電，并利用光纖、網絡線、無線網絡等傳輸視頻、控制指令、狀態信息的系統。輸出分析子系統負責各路數據的綜合處理、分析與輸出，并提供數據封裝格式的系統。起跑計時器利用嵌入式聲控無線傳感技術，通過無接觸、非侵入方式檢測識別比賽發令槍聲信號并記錄運動目標起跑時刻的計時裝置。4縮略語下列縮略語適用于本文件。CPU:中央處理器(CentralProcessingUnit)C/S:客戶機/服務器(Client-Server)DC:直流(DirectCurrent)GIGE:千兆以太網(GigabitEthernet)HDMI:高清多媒體接口(HighDefinitionMultimediaInterface)IP:因特網協議(InternetProtocol)POE:以太網供電(PowerOverEthernet)DB23/T3938—20243RAID:磁盤陣列(RedundantArraysofIndependentDisks)RTSP:實時流化協議(RealTimeStreamingProtocol)RTMP:實時消息協議(RealTimeMessagingProtocol)SEI:補充增強信息(SupplementEnhancementInformation)SFP:小型可熱插拔(SmallForm-FactorPluggable)VGA:視頻圖形陣列(VideoGraphicsArray)5總體要求5.1測速系統總體框架由圖像分析子系統、自動錄播子系統、自動計時子系統、供電與信號傳輸子系統、輸出分析子系統競速類滑冰場地測速系統總體框架符合圖1規定。競速類滑冰場地測速系統圖參考附錄A。圖1總體框架圖5.2測速系統設計規定5.2.1系統設計應綜合應用視頻采集、處理、控制、顯示、記錄、多媒體，利用計算機視覺、有線或無線通訊、計算機網絡、系統集成等技術，構成高精度、低延遲、高可靠性的固定式競速類滑冰場地測速系統。5.2.2系統宜具有兼容性和可擴展性。5.2.3系統設計所用視頻設備的選用應符合GB28181的要求。5.2.4系統應采用防雷接地設計并符合GB50343的要求。6各子系統組成6.1圖像分析子系統由頂視相機陣列、同步觸發器、圖像處理分析工作站、圖像分析軟件組成。6.2自動錄播子系統由跟拍攝像機、固定攝像機、視頻編碼器、媒體服務器、錄播軟件組成。6.3自動計時子系統DB23/T3938—20244由起跑計時器、計時軟件組成。6.4供電與信號傳輸子系統由光纖、光纖收發器、網絡線、控制線、交換機、無線路由器、供電電纜、配電箱組成。6.5輸出分析子系統由終端計算機、終端分析軟件組成。7圖像分析子系統7.1.1采集的運動學參數應包括：a)運動目標在每幀圖像中對應的像素坐標和世界坐標；b)運動目標的瞬時速度；c)運動目標的滑行軌跡；d)運動目標的累計圈數；e)運動目標的單圈滑行距離、區段滑行距離和總滑行距離。7.1.2頂視相機應滿足以下條件：a)采用吊頂方式安裝于滑冰場地跑道上方，相機鏡頭光軸指向且垂直于冰面；b)采用多相機平面陣列的布局方式，通過對各相機圖像畫面全景拼接的方式實現無死角覆蓋標準跑道，多畫面拼接應無明顯接縫且亮度均勻，各路視頻時鐘頻率一致。各頂視相機位置及對應實際視野范圍分別見附錄B、附錄C；c)各相機曝光啟動時間應保持一致。7.1.3頂視相機陣列的采集宜采用GigE接口。7.1.4頂視相機陣列的同步控制宜采用基于光耦控制接口的硬同步觸發方式。7.1.5頂視相機宜選用兼容POE、DC供電模式的設備。7.1.6頂視全景視頻宜采用H.264編碼技術進行記錄與傳輸，每幀視頻中包含SEI，可同時支持本地存儲和網絡推流存儲兩種錄制模式，本地存儲模式錄制文件格式宜為MP4。7.1.7運動學參數應實時記錄和處理。7.1.8運動學參數可記錄在頂視全景視頻的SEI中。7.2技術指標7.2.1短道速度滑冰標準跑道：a)頂視相機每像素所對應的世界坐標分辨率≤0.05m，幀率≥50fps；b)多相機同步觸發延遲≤1ms；c)同時識別分析的運動目標數量≥30名；d)瞬時速度偏差≤4％(瞬時速度≤15m/s)；e)單圈滑行距離偏差≤0.8m(瞬時速度≤15m/s)；f)支持接力訓練和比賽場景，能夠對交接前后的運動目標進行自動識別，每100次交接平均識別錯誤次數≤2次。7.2.2速度滑冰標準跑道：a)頂視相機每像素所對應的世界坐標分辨率≤0.05m，幀率≥33fps；b)多相機同步觸發延遲≤1ms；DB23/T3938—20245c)同時識別分析的運動目標數量≥50名；d)瞬時速度偏差≤5％(瞬時速度≤17m/s)；e)單圈滑行距離偏差≤1.7m(瞬時速度≤17m/s)；f)支持訓練和比賽兩種場景；g)訓練場景下能夠同時識別分析的訓練隊列≥10組；h)比賽場景下能夠支持單發和雙發兩種出發模式的識別分析，支持500m、1000m、1500m、3000m、5000m和10000m的單發和雙發比賽類型。8自動錄播子系統8.1.1應至少包括1臺跟拍攝像機和1臺固定攝像機。8.1.2跟拍攝像機應根據運動目標的實時運動學參數，實時、自動調整攝像機的水平、垂直方向、鏡頭焦距，保持攝像機對準運動目標，并使運動目標始終在跟拍畫面中。8.1.3短道速度滑冰標準跑道彎道外側宜配置固定攝像機，分別對入彎區域和出彎區域進行固定角度的視頻拍攝。8.1.4所錄制的多路視頻中，應至少包括1路頂視全景視頻、1路跟拍視頻和1路固定視頻。8.1.5媒體服務器應負責各路視頻流的同步接收、錄制、直播和點播。8.1.6視頻編碼器應負責顯示接口轉換和視頻編碼，場地內的顯示大屏信號可通過視頻編碼器接入到8.2技術指標8.2.1跟拍攝像機應滿足以下要求：a)圖像分辨率≥1920px(水平像素)×1080px(垂直像素)；b)視頻幀率≥60fps；c)云臺轉動角速度≥60°/s，轉動速度擋位≥100級；d)最大光學變倍≥30倍，變倍速度擋位≥8級；e)壓縮編碼支持H.264；f)網絡傳輸協議支持RTSP或RTMP。8.2.2固定攝像機應滿足以下要求：a)圖像分辨率≥2560px(水平像素)×1440px(垂直像素)；b)視頻幀率≥60fps；c)最大光學變倍≥20倍；d)壓縮編碼支持H.264，支持雙碼流輸出；e)網絡傳輸協議支持RTSP或RTMP。8.2.3視頻編碼器應滿足以下要求：a)純嵌入式無風扇架構；b)電腦信號輸入VGA接口≥1個、HDMI輸入接口≥1個；c)輸入接口支持分辨率自適應，最大分辨率≥2560px(水平像素)×1440px(垂直像素)；d)壓縮編碼支持H.264，支持雙碼流輸出；e)網絡傳輸協議支持RTSP或RTMP。8.2.4媒體服務器應滿足以下要求：a)CPU主頻≥1.8GHz；DB23/T3938—20246b)內存容量≥16GB；c)熱插拔冗余電源≥2個；d)存儲容量≥4TB，最大擴展容量≥72TB，支持RAID控制模式；e)最大并發路數≥60路；f)支持上傳第三方資源文件，支持分類存放和呈現。9自動計時子系統9.1.1采集的計時參數應包括：a)運動目標單圈的滑行時間；b)運動目標總圈數的滑行時間。9.1.2支持起跑計時器與手動輸入兩種起跑觸發方式。9.1.3支持訓練和比賽兩種計時模式。9.1.4計時參數應實時記錄與處理。9.1.5計時參數宜記錄在頂視全景視頻的SEI中。9.1.6應通過圖像分析技術記錄運動目標單圈或比賽終點的沖線時刻，從而得出計時參數。9.1.7計時參數宜在頂視全景視頻每幀圖像中展現。9.1.8計時參數宜支持網絡傳輸，可在場館內的大屏上顯示。9.2技術指標9.2.1短道速度滑冰標準跑道的計時參數偏差≤0.05s(瞬時速度≤15m/s)。9.2.2速度滑冰標準跑道的計時參數偏差≤0.06s(瞬時速度≤17m/s)。9.2.3起跑計時器采集端與接收端最大無線傳輸距離≥150m，起跑計時精度≤0.01s。9.2.4起跑計時器供電方式為便攜電池，最大連續運行時間≥4h。9.2.5起跑計時器無線工作頻段宜采用UHF民用允許頻段，信號發射功率應符合GB/T12572-2008的要求。9.2.6在訓練模式中，能夠自動記錄訓練隊列的計時參數，最大記錄圈數≥50圈。9.2.7在比賽模式中，速度滑冰場地能夠支持500m、1000m、1500m、3000m、5000m和10000m的比賽類型，短道速度滑冰場地能夠支持500m、1000m、1500m、3000m接力和5000m接力的比賽類型。10供電與信號傳輸子系統10.1.1短道速度滑冰場地宜采用網絡線進行頂視相機視頻匯聚傳輸。10.1.2速度滑冰場地宜采用光纖進行頂視相機視頻匯聚傳輸。10.1.3采用光纖傳輸時，應至少包含1臺萬兆交換機和1臺千兆交換機。10.1.4頂視相機陣列和跟拍攝像機、固定攝像機宜通過不同交換機分別進行匯聚傳輸。10.1.5終端計算機可通過有線傳輸和無線傳輸兩種方式接入系統中。10.1.6線纜應布置于場地固定線槽或管道中。10.1.7聯網系統網絡層支持IP協議。DB23/T3938—2024710.1.8視頻流在基于IP的網絡上傳輸時支持RTSP/RTMP協議。10.1.9應單獨配置設備供電電纜，宜采用金屬電線管或橋架進行布設。10.1.10宜采用不間斷電源供電，蓄電池組供電時間不應小于1h。10.1.11應配置專用配電箱，并對相應的設備分別進行開關控制。10.1.12信號傳輸線纜應與供電線纜分開布放，并保持至少30cm的距離。10.2技術指標10.2.1有線傳輸應滿足以下要求：a)萬兆交換機RJ45接口≥24個，SFP接口≥2個；b)光纜符合YD/T901-2018的要求；c)帶寬設計應能滿足視頻匯聚傳輸的帶寬要求，預留余量≥總帶寬的20%。10.2.2無線傳輸應滿足以下要求：a)理論帶寬速率應不低于300Mbps；b)理論傳輸距離應不小于300m；c)支持點對點、點對多點式兩種傳輸方式。11輸出分析子系統11.1設計要求11.1.1終端分析軟件可包括以下功能：a)各路視頻編碼碼流的實時解碼處理；b)頂視全景視頻SEI中運動學參數、計時參數的實時解析處理與展示；c)頂視全景視頻、自動跟拍視頻、固定特寫視頻的實時同步監測與回放展示；d)視頻記錄列表展示與回放控制；e)各路視頻、運動學參數的導出；f)采用C/S訪問架構，支持多臺終端計算機并行使用。11.1.2運動學參數宜通過頂視全景視頻中的SEI進行系統內部與系統間的交換共享，每幀視頻的SEI中可記錄當前時刻的圖像識別信息，包括運動目標的編號、像素坐標、世界坐標、瞬時速度、距離、時間和目標輪廓，SEI中數據封裝格式見附錄D。DB23/T3938—20248競速類滑冰場地測速系統圖A.1測速系統圖測速系統組成見圖A.1。圖A.1競速類滑冰場地測速系統圖DB23/T3938—20249競速類滑冰場地測速系統平面布置圖（短道速度滑冰場地）B.1測速系統平面布置圖（短道速度滑冰場地）測速系統頂視相機平面布置圖（短道速度滑冰場地）見圖B.1。注2：跟拍攝像機宜采用壁掛安裝，安裝高度宜為距離冰面6～12米，攝像機距離滑冰場地跑道水平距離宜為5～10圖B.1競速類滑冰場地測速系統平面布置圖（短道速度滑冰場地）競速類滑冰場地測速系統平面布置圖（速度滑冰場地）C.1測速系統平面布置圖（速度滑冰場地）測速系統頂視相機平面布置圖（速度滑冰場地）見圖C.1。圖C.1競速類滑冰場地測速系統平面布置圖（速度滑冰場地）DB23/T3938—2024SEI數據封裝格式D.1概述本附錄規定了SEI中數據封裝格式，用于系統內部和系統間的信息交換。每幀圖像的SEI數據采用內外兩層結構，外層為壓縮層，宜采用LZ77算法將信息進行壓縮編碼，對外層數據解壓處理后獲得內層結構。內層結構為圖像識別信息，可包含時戳、全部運動目標坐標、有效運動目標運動學統計、有效運動目標速度、全部運動目標輪廓五種參數信息。其中，有效運動目標是通過前置條件對全部運動目標篩選后納入跟蹤分析的運動目標，前置條件包括運動目標的速度、位置等，用于篩選頂視全景視頻中的裁判員、彎道管理員等滑冰者。D.2SEI外層結構SEI外層結構數據格式見表D.1表D.1SEI外層結構數據格式282D.3SEI內層結構D.3.1時戳時戳參數記錄該幀數據的采樣時刻，參數格式見表D.2。表