DB23/T 3938-2025 竞速类滑冰场地测速系统设计标准

ICS
97.220.99 97.220.99
CCS
Y 55 23
黑龙江省地方标准
DB 23/T 3938—2024
竞速类滑冰场地测速系统设计标准
2025 - 01 - 03发布
2025 - 02 - 01实施
黑龙江省市场监督管理局 发布
DB 23/T 3938—2024
I
前言
本文件按照GB/T 1.1—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。
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竞速类滑冰场地测系统设计标准 竞速类滑冰场地测系统设计标准 竞速类滑冰场地测系统设计标准 竞速类滑冰场地测系统设计标准 竞速类滑冰场地测系统设计标准
1 范围
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/T 12572-2008 无线电发射设备参数通用要求和测量方法
GB/T 25724-2017 公共安全视频监控数字视音频编解码技术要求
GB/T 28181-2022 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/T 42370-2023 竞速类滑冰运动项目基础术语
GB 50343-2012 建筑物电子信息系统防雷技术规范
GB 51348-2019 民用建筑电气设计规范
YD/T 901-2018 通信用层绞填充式室外光缆
3 术语和定义
GB/T 12572-2008、GB/T 25724-2017、GB/T 28181-2022、GB/T 42370-2023、GB 50343-2012、GB 51348-2019 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
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。 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 。
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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。 滑行距离
滑行轨迹在世界坐标系中所对应的曲线长度。 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。 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(Central Processing Unit)
C/S:客户机/服务器(Client-Server)
DC:直流(Direct Current)
GIGE:千兆以太网(Gigabit Ethernet)
HDMI:高清多媒体接口(High Definition Multimedia Interface)
IP:因特网协议(Internet Protocol)
POE:以太网供电(Power Over Ethernet)
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RAID:磁盘阵列(Redundant Arrays of Independent Disks)
RTSP:实时流化协议(Real Time Streaming Protocol)
RTMP:实时消息协议(Real Time Messaging Protocol)
SEI:补充增强信息(Supplement Enhancement Information)
SFP:小型可热插拔(Small Form-Factor Pluggable)
VGA:视频图形阵列(Video Graphics Array)
5 总体要求 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、输出分析子系统组成。
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 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 GB 28181 的要求。
5.2.4 系统应采用防雷接地设计并符合 GB 50343 的要求。
6 各子系统组成 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。 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。 自动计时子系统
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由起跑计时器、计时软件组成。 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。 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 设计要求
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。 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≤0.05 m，帧率≥50 fps；
b) 多相机同步触发延迟≤1 ms；
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≤15 m/s)；
e) 单圈滑行距离偏差≤0.8 m(瞬时速度≤15 m/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≤0.05 m，帧率≥33 fps；
b) 多相机同步触发延迟≤1 ms；
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c) 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≤17 m/s)；
e) 单圈滑行距离偏差≤1.7 m(瞬时速度≤17 m/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500 m、1000 m、1500 m、3000 m、5000 m和10000 m的单发和双发比赛类型。
8 自动录播子系统 设计要求
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自动录播子系统中。 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≥1920 px(水平像素)×1080 px(垂直像素)；
b) 视频帧率≥60 fps；
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≥2560 px(水平像素)×1440 px(垂直像素)；
b) 视频帧率≥60 fps；
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≥2560 px(水平像素)×1440 px(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≥1.8 GHz；
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b) 内存容量≥16 GB；
c) 热插拔冗余电源≥2个；
d) 存储容量≥4 TB，最大扩展容量≥72 TB，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 设计要求
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。 技术指标
9.2.1 短道速度滑冰标准跑道的计时参数偏差≤0.05 s(瞬时速度≤15 m/s)。
9.2.2 速度滑冰标准跑道的计时参数偏差≤0.06 s(瞬时速度≤17 m/s)。
9.2.3 起跑计时器采集端与接收端最大无线传输距离≥150 m，起跑计时精度≤0.01 s。
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≥4 h。
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/T 12572-2008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500 m、1000 m、1500 m、3000 m、5000 m和10000 m的比赛类型，短道速度滑冰场地能够支持500 m、1000 m、1500 m、3000 m接力和5000 m接力的比赛类型。
10 供电与信号传输子系统 设计要求
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。
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10.1.8 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30 cm 的距离。 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/T 901-2018 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300 Mbps；
b) 理论传输距离应不小于300 m；
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 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。
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A
A 附录A （资料性） 竞速类滑冰场地测速系统图
A.1 测速系统图 测速系统图
测速系统组成见图A.1。
注1：图中网络线宜选用六类网络线；控制线应选用3芯屏蔽铜质线缆。
图A.1 竞速类滑冰场地测速系统图
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B
B 附录B （资料性） 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（短道度滑冰场地） 测速系统平面布置图（短道度滑冰场地） 测速系统平面布置图（短道度滑冰场地） 测速系统平面布置图（短道度滑冰场地） 测速系统平面布置图（短道度滑冰场地） 测速系统平面布置图（短道度滑冰场地） 测速系统平面布置图（短道度滑冰场地） 测速系统平面布置图（短道度滑冰场地） 测速系统平面布置图（短道度滑冰场地）
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1：顶视相机应垂直于场地冰面方向吊装，安装高度宜为15～20米。
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米。
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）
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附录C （资料性） 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（度滑冰 测速系统平面布置图（度滑冰 测速系统平面布置图（度滑冰 测速系统平面布置图（度滑冰 测速系统平面布置图（度滑冰 测速系统平面布置图（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。
注1：顶视相机应垂直于场地冰面方向吊装，安装高度宜为20～25米，安装位置宜为速度滑冰场地马道区域。
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10～15米。
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）
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D
C 附录D （资料性） SEI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.2 SEI 外层结构 外层结构 外层结构
SEI外层结构数据格式见表D.1
表D.1 SEI 外层结构数据格式 外层结构数据格式 外层结构数据格式 外层结构数据格式 外层结构数据格式
字段名
数据类型
字节长度
字段说明
compress_len
short int
2
压缩后的数据长度
version
char *
8
版本号
uncompress_len
short int
2
解压缩后的数据长度
data
char *
4～4000
压缩信息数据
D.3 SEI 内层结构 内层结构 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D.2 全部运动目标参数格式 全部运动目标参数格式 全部运动目标参数格式 全部运动目标参数格式 全部运动目标参数格式
字段名
数据类型
字节长度
字段说明
stamp
long int
8
参数单位：ms
D.3.2 全部运动目标 全部运动目标 全部运动目标
全部运动目标参数记录每帧图像中所有运动目标的质心点像素坐标，坐标数据类型为int，高16位为x坐标，低16位为y坐标，坐标系原点为图像左上角，参数格式见表D.3。
表D.3 全部运动目标参数格式 全部运动目标参数格式 全部运动目标参数格式 全部运动目标参数格式 全部运动目标参数格式
字段名
数据类型
字节长度
字段说明
size
short int
2
运动目标总数（n个）
point_1
int
4
第1个运动目标像素坐标
point_2
int
4
第2个运动目标像素坐标
…
…
…
…
point_n
int
4
第n个运动目标像素坐标
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D.3.3 有效运动目标学统计 有效运动目标学统计 有效运动目标学统计 有效运动目标学统计 有效运动目标学统计
有效运动目标运动学统计参数记录每个有效运动目标截止到该帧采样时刻的已滑行圈数、单圈用时、总滑行距离等运动学统计数据，参数格式见表D.4，track_n字段的数据类型为结构体，track_n字段格式见表D.5。
表D.4 有效 运动目标 运动目标 运动目标 运动学统计 运动学统计 运动学统计 参数格式 参数格式
字段名
数据类型
字节长度
字段说明
size
short int
2
有效运动目标总数
track_1
struct
12
第1个运动目标的统计信息
track_2
struct
12
第2个运动目标的统计信息
…
…
…
…
track_n
struct
12
第n个运动目标的统计信息
表D.5 有效 运动目标 运动目标 运动目标 运动学统计 运动学统计 运动学统计 参数 track_ntrack_n track_n 结构体格式 结构体格式 结构体格式
字段名
数据类型
字节长度
字段说明
id
byte
1
运动目标编号
ring
byte
1
已滑行的圈数
ring_duration
short int
2
最近一圈的用时（ms）
total_duration
int
4
总圈数累加的用时（ms）
distance
float
4
总滑行距离（cm）
D.3.4 有效 运动目标 运动目标 运动目标 速度
有效运动目标速度参数记录每个有效运动目标在该帧采样时刻的瞬时速度、世界坐标、像素坐标等滑行速度相关信息，参数格式见表D.6，object_n字段的数据类型为结构体，object_n字段格式见表D.7。
表D.6 有效 运动目标 运动目标 运动目标 速度 参数格式 参数格式 参数格式
字段名
数据类型
字节长度
字段说明
size
short int
2
有效运动目标总数
object_1
struct
32
第1个运动目标的当前速度信息
object_2
struct
32
第2个运动目标的当前速度信息
…
…
…
…
object_n
struct
32
第n个运动目标的当前速度信息
表D.7 有效 运动目标 运动目标 运动目标 速度 参数 object_nobject_nobject_n object_n结构体格式 结构体格式 结构体格式
字段名
数据类型
字节长度
字段说明
id
int
4
运动目标编号
point
int
4
当前像素坐标
fit_point
int
4
当前拟合像素坐标
position
long int
8
当前世界坐标(cm)
fit_position
double
8
当前拟合世界坐标(cm)
speed
int
4
当前瞬时速度(m/s)
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D.3.5 全部运动目标轮廓 全部运动目标轮廓 全部运动目标轮廓 全部运动目标轮廓
全部运动目标轮廓参数记录每个运动目标在该帧图像上的外围轮廓信息，参数格式见表D.8，size为cont_size结构体中从cont_1到cont_n的变量累加值，字段cont_size结构体格式见表D.9，字段cont_point结构体格式见表D.10。
表D.8 全部 运动目标轮廓参数格式 运动目标轮廓参数格式 运动目标轮廓参数格式 运动目标轮廓参数格式 运动目标轮廓参数格式 运动目标轮廓参数格式
字段名
数据类型
字节长度
字段说明
size
short int
2
轮廓总数
cont_size
struct
size×2
各个轮廓的坐标点数
cont_point
struct
cont_size×4
各个轮廓的图像坐标数组
表D.9 全部 运动目标轮廓参数 运动目标轮廓参数 运动目标轮廓参数 运动目标轮廓参数 运动目标轮廓参数 cont_sizecont_sizecont_size cont_size结构体格式 结构体格式 结构体格式
字段名
数据类型
字节长度
字段说明
cont_1
short int
2
第1个运动目标轮廓的坐标点数
cont_2
short int
2
第2个运动目标轮廓的坐标点数
…
…
…
…
cont_n
short int
2
第n个运动目标轮廓的坐标点数
表D.10 全部 运动目标轮廓参数 运动目标轮廓参数 运动目标轮廓参数 运动目标轮廓参数 运动目标轮廓参数 cont_pointcont_pointcont_point cont_point 结构体格式 结构体格式 结构体格式
字段名
数据类型
字节长度
字段说明
pt_1
int
4
运动目标轮廓第1个像素坐标
pt_2
int
4
运动目标轮廓第2个像素坐标
…
…
…
…
pt_n
int
4
运动目标轮廓第n个像素坐标