一种基于深度学习及人体跟踪的游泳考试智能化计时系统的制作方法

本发明涉及体育测评领域，尤其是一种体育考试专用的智能化考试系统。

背景技术：

1、传统的游泳计时系统主要是由人工计时或光电计时实现，人工计时存在主观因素，而光电计时容易受到环境因素影响，导致计时结果不够准确和可靠。传统游泳计时触摸板由一堆薄薄的pvc和水平带制成，记录集中游泳者触壁压力，因为水下有水的压力，通过触摸板触壁时需要很大的力量，但在体育游泳考试考生非专业运动员，通过触摸板因为力量不够基本上不能感应触壁时间，无法准确计时。同时一般需要专门的设备和人员维护，同时由于其硬件结构的限制，很难对其进行功能拓展和升级，而且传统的游泳计时系统一般需要较高的成本，同时由于其需要专门的设备和人员维护，因此使用成本也比较高。传统的游泳计时系统一般只能实现基本的计时功能，无法实现更多的应用功能，例如身份认证、考试管理、自动记录游泳图片、比赛成绩自动上传等。 特别在中考体育游泳考试中，目前全国仍旧采用人工给考生进行打分，导致人为失误率高，造成家长及学生质疑概率高。同时，仍旧采用人工给考生进行打分，需要大量的考务人员，提高了人力投入成本。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明提供一种基于深度学习及人体姿态跟踪的体育游泳考试智能化计时系统。

2、一种基于深度学习及人体姿态跟踪的体育游泳考试智能化计时系统，它至少包括体育游泳考试管理云平台、验证及泳道分配终端，发令终端，终点计时终端，显示终端，管理云平台和各终端相连接，验证及泳道分配终端与采集设备连接，发令终端外接音频输出设备，终点计时每个泳道有一个终端与摄像头连接。通过体育游泳考试管理云平台，结合人脸识别分配泳道和基于深度学习及人体姿态跟踪技术通过sntp精准校时；通过图像识别和人脸验证实现泳道分配，避免替考确保考试公平公正；通过深度学习及实时人体姿态跟踪实现自动触壁计时，避免人为因素干扰，确保计时准确，同时实时大屏显示成绩，避免学生质疑，同时记录出发，触壁时刻记录、图片及视频供申诉和仲裁；降低人力成本，通过设备代替计时裁判。

3、进一步地，用于考生信息管理，考生身份认证，确保考试考风考纪，考生犯规处理及犯规处理记录。它还包括通过验证及泳道分配终端验证考生是否替考确保和报名时一致；还包括根据各个考点泳道数量分批分配泳道，确保分配准确和提高考试效率，确保考试公平公正。

4、进一步地，体育游泳考试管理云平台包括用户层、业务层、数据层、终端管理层，用户层包括pc浏览器，业务层包括考区及考点管理、考生管理、验证管理、成绩管理、异议管理、报表统计、大屏显示和系统设置，数据层包括终端数据采集、数据交换、数据验证、数据存储和监控存储，终端管理层包括终端管理和平台通讯，连接层包括4g/5g/wifi。

5、进一步地，通过体育游泳考试管理云平台的考生管理包括增删改查实现考生基本信息管理，支持导入dbf文件，支持人脸识别的图片文件导入及考务处理包括更改信息；考区及考点管理包括通过增删改查实现考点基本信息管理，维护评分规则；考生验证记录，泳道记录；成绩管理包括终端设备采集记录，考生考试记录，考试成绩包括支持关键视频关键帧截图等；报表统计包括考试成绩统计，考试项目数据统计，考点数据统计，每个学校测试名单或者未考名单及学校进度统计；权限角色管理，登录账号管理及日志管理；终端管理；终端通信包验证信息上传，发令图片上传，开始时间上传，考生泳道分配信息上传；数据存储包括考生信息数据，成绩数据及成绩打印数据；第三方数据交换包括与报名系统对接dbf文件及与成绩系统对接dbf和excel文件。

6、进一步地，通过sntp精准校时，确保在开始发令终端和终点检测终端通过sntp实现和云平台精准校时，使用一种分层的客户－服务器体系结构来同步时间，并通过算法和机制来处理网络延迟和时钟漂移等问题。开始发令终端和终点检测终端计算得出的时间偏差来调整自己的本地时间。通过调整本地时钟的频率和步长与时间服务器的时间保持同步，确保计时精准。

7、进一步地，通过基于深度学习的目标检测算法，通过在现实考试场景中拍摄获取图像和视频数据，然后将视频每一关键帧生成一个图像，然后进行数据增强，通过对原始图像数据进行一定变换，增加数据量和多样性，从而提高模型的鲁棒性和泛化能力，再进行数据清洗，对原始数据进行筛选和剔除，去除低质量、重复、错误标注等数据，从而提高模型的训练效果和准确度。该系统采用了多分支的特征提取网络，对不同尺度的特征进行提取，从而提高模型对不同大小目标的检测能力。系统还采用了预训练模型进行初始化，从而加快模型的收敛速度和提高模型的准确度。对于每张图片同时检测人体姿态，特别游泳时游泳者手的姿态位置，确保考生在终点时候检测到手触壁瞬间，并记录其触壁时间。最后实时大屏显示成绩，进行成绩公布。全过程避免人工干预，从而保证考试的公平公正。

8、进一步地，各终端记录出发，触壁时刻记录、图片及视频供申诉和仲裁，是在发令终端记录发令开始时刻图片，和发令是后视频记录；终点检测终端是记录考生触壁时候图片和时间，保证游泳考试计时准确可回溯和公正性。

9、进一步地，每个终点计时终端计时2个泳道，同时增加1个终点计时终端对2个泳道重复计时，由平台计算两个终点计时终端的计时数据，确保系统准确性、高可用性、高稳定性。

10、人脸验证智能按组分配泳道，确保考试公平防止替考，同时提高游泳考试组考效率。

11、基于深度学习及人体姿态识别及跟踪，准确记录考生触壁时间和触壁瞬间，计时准确，避免人工干预。重复计时高可用性，确保稳定，保障考试正常进行。

12、实时大屏幕公布成绩，自动给考生打分，降低人为失误，降低家长及学生质疑概率。

13、使用终端设备自动采集替代部分考务人员和终点裁判，降低人力投入成本。

14、图1是本发明一实施例的整体基于深度学习及人体姿态跟踪的体育游泳考试智能化计时系统结构示意图；

15、图2是本发明一实施例的适用于游泳的考试系统结构；

16、图3是本发明一实施例的云平台的功能框图；

17、图4是本发明一实施例的验证泳道分配终端的功能框图；

18、图5是本发明一实施例的发令终端的功能框图；

19、图6是本发明一实施例的终点计时终端的功能框图；

20、图7是本发明一实施例的整个游泳考试考场布置示意图；

21、图8是本发明一实施例的整体考试流程示意图；

22、图9是本发明一实施例的考生中停处理流程示意图。

23、具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

24、1、系统功能定义

25、1.1用户使用功能汇总如下表1：

26、详细列出了基于深度学习及人体姿态跟踪的体育游泳考试智能化计时系统的各个功能模块及其具体功能：

27、表1

28、图1是本发明一实施例的整体基于深度学习及人体姿态跟踪的体育游泳考试智能化计时系统结构示意图；

29、图2是本发明一实施例的适用于游泳的考试系统结构；

30、图3是本发明一实施例的云平台的功能框图。

31、1.2整个实施过程流程为：

32、图7是本发明一实施例的整个游泳考试考场布置示意图。

33、（1）考生身份验证：考生首先到达验证及泳道分配终端进行身份验证，系统通过人脸识别技术确认考生身份。

34、（2）泳道分配：身份验证通过后，系统根据各考点泳道数量分配泳道给考生。

35、（3）进入泳道：考生进入指定的泳道准备游泳。

36、（4）发令：所有考生就位后，发令终端通过音频设备发出开始信号，同时开始记录发令后的视频。

37、（5）游泳计时：考生开始游泳。每个泳道的计时终端开始计时，同时通过摄像头监控游泳者的状态。

38、（6）触壁计时：当考生到达终点触壁时，计时终端记录触壁时间，同时通过摄像头记录触壁时刻的图像。

39、（7）成绩显示：触壁时间和其他相关信息被发送到体育游泳考试管理云平台进行处理，然后在显示终端上显示出成绩。

40、（8）成绩记录和存储：所有的成绩和相关信息都会被记录并存储在体育游泳考试管理云平台，以供后续查询和申诉。

41、图8是本发明一实施例的整体考试流程示意图；

42、图9是本发明一实施例的考生中停处理流程示意图。