688 2021年全国大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项 (1)11月4日8：00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题：高职 高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。 (2)参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。 (3)参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身 份的有效证件（如学生证）随时备查。 (4)每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。 (5)竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计 制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参 赛队取消评审资格。 (6)11月7日20：00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。 基于互联网的摄像测量系统(D题) 【本科组】 一任务 设计并制作一个基于互联网的摄像测量系统。系统构成如图1所示。图中边 长为1米的正方形区域三个顶点分别为A、B和O。系统有两个独立的摄像节 点，分别放置在A和B。两个摄像节点拍摄尽量沿AO、BO方向正交，并通过 一个百兆/千兆以太网交换机与连接在该交换机的一个终端节点实现网络互联。 交换机必须为互联网通用交换机，使用的网口可以任意指定。在O点上方悬挂 一个用柔性透明细线吊起的激光笔，透明细线长度为1。激光笔常亮向下指示， 静止下垂时的指示光点与O点重合。拉动激光笔偏离静止点的距离小于10cm, 松开后时激光笔自由摆动，应保证激光笔指示光点的轨迹经O点往复直线运动， 轨迹与OA边的夹角为0。利用该系统实现对长度1和角度0的测量。 拍摄方向 方位 ⊙ 图1，摄像测量系统示意图 D-1/3
D- 1 / 3 2021 年全国大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项 （1）11 月 4 日 8:00 竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职 高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。 （2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。 （3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身 份的有效证件（如学生证）随时备查。 （4）每队严格限制 3 人，开赛后不得中途更换队员。 （5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计 制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参 赛队取消评审资格。 （6）11 月 7 日 20:00 竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。 基于互联网的摄像测量系统（D 题） 【本科组】 一 任务 设计并制作一个基于互联网的摄像测量系统。系统构成如图 1 所示。图中边 长为 1 米的正方形区域三个顶点分别为 A、B 和 O。系统有两个独立的摄像节 点，分别放置在 A 和 B。两个摄像节点拍摄尽量沿 AO、BO 方向正交，并通过 一个百兆/千兆以太网交换机与连接在该交换机的一个终端节点实现网络互联。 交换机必须为互联网通用交换机，使用的网口可以任意指定。在 O 点上方悬挂 一个用柔性透明细线吊起的激光笔，透明细线长度为 l。激光笔常亮向下指示， 静止下垂时的指示光点与 O 点重合。拉动激光笔偏离静止点的距离小于 10cm， 松开后时激光笔自由摆动，应保证激光笔指示光点的轨迹经 O 点往复直线运动， 轨迹与 OA 边的夹角为 θ。利用该系统实现对长度 l 和角度 θ 的测量。 1mx1m 互联网 θ l 拍摄方向 拍摄方向 边长为1米的 正方形测试区域 A B O <10cm 图 1. 摄像测量系统示意图
二要求 L.基本要求 (1)设计并制作两个独立的摄像节点，每个节点由一个摄像头和相应的电 路组成。两个摄像节点均可以拍摄到激光笔的运动视频并显示。 (2)设计并制作终端节点。在终端显示器上可以分别和同时显示两个摄像 节点拍摄的实时视频。在视频中可以识别出激光笔，并在视频中用红色方框实时 框住激光笔轮廓。 (3)测量系统在终端节点设置一键启动。从激光笔摆动开始计时，测量系 统通过对激光笔周期摆动视频信号的处理，自动测量长度1,50cm≤1≤150cm,0 角度自定。测量完成时，终端声光提示并显示长度1。要求测量误差绝对值小于 2cm,测量时间小于30秒。 2.发挥部分 (1)一键启动后，测量系统通过两个独立摄像节点的网络协同工作，当=0° 和=90°时，能自动测量长度1,50cm≤1≤150cm.要求测量误差绝对值小于2cm, 测量时间小于30秒。 (2)一键启动后，可以测量0,0≤0≤90°。要求测量误差绝对值小于5°。 测量时间小于30秒。 (3)其他。 三说明 (1)摆的柔性透明细线建议采用单股透明的钓鱼线，直径小于0.2mm。不 要采用一般捻和的缝纫线，防止激光笔吊起后自转。考虑实际摆与理想摆的差异 以及各地重力加速度会有差异，系统应具有校准处理的功能。 (2)系统获取摆的信息必须来自摄像节点拍摄的视频信息，不得在摆及其 附近安装其他传感器和附加装置。0角度的标定可利用量角器测量激光指示光点 轨迹与OA边的夹角实现。 (3)两个摄像节点拍摄的取景范围仅限激光笔摆动区间的内容，不能包含 全部柔性细线的内容和地面激光光点轨迹的内容。在测量1和0的过程中，如果 视频包含上述内容，需用纸片遮挡这部分内容。否则不进行测试。 (4)拍摄背景为一般实验室场景，背景物体静止即可，不得要求额外处理。 (5)三个节点不得采用台式计算机和笔记本电脑。 D-2/3
D- 2 / 3 二 要求 1. 基本要求 （1）设计并制作两个独立的摄像节点，每个节点由一个摄像头和相应的电 路组成。两个摄像节点均可以拍摄到激光笔的运动视频并显示。 （2）设计并制作终端节点。在终端显示器上可以分别和同时显示两个摄像 节点拍摄的实时视频。在视频中可以识别出激光笔，并在视频中用红色方框实时 框住激光笔轮廓。 （3）测量系统在终端节点设置一键启动。从激光笔摆动开始计时，测量系 统通过对激光笔周期摆动视频信号的处理，自动测量长度 l，50cm≤ l ≤150cm，θ 角度自定。测量完成时，终端声光提示并显示长度 l。要求测量误差绝对值小于 2cm，测量时间小于 30 秒。 2. 发挥部分 （1）一键启动后，测量系统通过两个独立摄像节点的网络协同工作，当 θ=0° 和 θ=90°时，能自动测量长度 l，50cm≤ l ≤150cm。要求测量误差绝对值小于 2cm， 测量时间小于 30 秒。 （2）一键启动后，可以测量 θ，0°≤ θ ≤90°。要求测量误差绝对值小于 5°。 测量时间小于 30 秒。 （3）其他。 三 说明 （1）摆的柔性透明细线建议采用单股透明的钓鱼线，直径小于 0.2mm。不 要采用一般捻和的缝纫线，防止激光笔吊起后自转。考虑实际摆与理想摆的差异 以及各地重力加速度会有差异，系统应具有校准处理的功能。 （2）系统获取摆的信息必须来自摄像节点拍摄的视频信息，不得在摆及其 附近安装其他传感器和附加装置。θ角度的标定可利用量角器测量激光指示光点 轨迹与 OA 边的夹角实现。 （3）两个摄像节点拍摄的取景范围仅限激光笔摆动区间的内容，不能包含 全部柔性细线的内容和地面激光光点轨迹的内容。在测量 l 和 θ 的过程中，如果 视频包含上述内容，需用纸片遮挡这部分内容。否则不进行测试。 （4）拍摄背景为一般实验室场景，背景物体静止即可，不得要求额外处理。 （5）三个节点不得采用台式计算机和笔记本电脑
四评分标准 项目 主要内容 满分 方案论证 测量系统总体方案设计 4 理论分析与计算 系统性能分析 网络协同工作原理分析与计算 6 电路与程序设计 总体电路图 程序设计 4 设计报告 测试数据完整性 测试方案与测试结果 4 测试结果分析 摘要 设计报告结构及规范性 设计报告正文的结构 2 图表的规范性 合计 20 完成第(1)项 6 完成第(2)项 基本要求 24 完成第(3)项 20 合计 50 完成第(1)项 20 完成第(2)项 发挥部分 26 其他 4 合计 50 总分 120 D-3/3
D- 3 / 3 四 评分标准 项 目 主要内容 满分 设计报告 方案论证 测量系统总体方案设计 4 理论分析与计算 系统性能分析 网络协同工作原理分析与计算 6 电路与程序设计 总体电路图 程序设计 4 测试方案与测试结果 测试数据完整性 测试结果分析 4 设计报告结构及规范性 摘要 设计报告正文的结构 图表的规范性 2 合计 20 基本要求 完成第（1）项 6 完成第（2）项 24 完成第（3）项 20 合计 50 发挥部分 完成第（1）项 20 完成第（2）项 26 其他 4 合计 50 总 分 120