隋占麗

(仰恩大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，福建泉州 362014)

籃球是一項廣受喜愛的體育運(yùn)動之一，我國具有眾多籃球愛好者，但在籃球訓(xùn)練方面較欠缺，尤其在訓(xùn)練方法上與發(fā)達(dá)國家有一定差距，基于此,需要在現(xiàn)有訓(xùn)練方法上進(jìn)行改進(jìn)，在籃球訓(xùn)練中可將訓(xùn)練過程與計算機(jī)籃球訓(xùn)練系統(tǒng)結(jié)合起來，根據(jù)運(yùn)動員個人特點進(jìn)行個性化推薦，從而發(fā)揮籃球運(yùn)動員個人優(yōu)勢，提升運(yùn)動員的運(yùn)動效率[1]。

1 系統(tǒng)需求分析

1.1 用戶識別

用戶識別主要作用是識別訪問者身份，并根據(jù)訪問者身份賦予其不同權(quán)限。用戶識別是所有系統(tǒng)都必須有的，關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行安全及運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.2 個性化推薦

1.3 數(shù)據(jù)挖掘及數(shù)據(jù)預(yù)處理

從數(shù)據(jù)處理角度，數(shù)據(jù)預(yù)處理是數(shù)據(jù)挖掘的首要環(huán)節(jié)、對數(shù)據(jù)的預(yù)處理過程主要包括數(shù)據(jù)清理及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化兩部分。其中數(shù)據(jù)清理主要是將獲取的數(shù)據(jù)中與推薦算法沒有關(guān)系的信息消除，并將信息中的噪聲進(jìn)行過濾。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的主要作用是將不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使之成為可統(tǒng)一使用的同種數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)推薦引擎需要處理海量信息，結(jié)合用戶個人籃球訓(xùn)練信息以及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)信息挖掘出最適合用戶個人發(fā)展的訓(xùn)練計劃，因此要求系統(tǒng)具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)個性化推薦。

1.4 運(yùn)動仿真功能

該系統(tǒng)需具備運(yùn)動仿真功能，可結(jié)合實際場景對其進(jìn)行虛擬化建模處理，使其成為一個與現(xiàn)實環(huán)境類似的虛擬場景，并對該場景中的人物進(jìn)行3D仿真。教師和運(yùn)動員在使用該系統(tǒng)時可選擇相應(yīng)的場景及模型，也可結(jié)合實際需求建立相應(yīng)的虛擬場景，在此基礎(chǔ)上可得到相應(yīng)的結(jié)果[3]。

1.5 實時捕捉功能

該系統(tǒng)具備實時捕捉功能，可在籃球教學(xué)過程中對人的運(yùn)動過程進(jìn)行有效捕捉，得到對應(yīng)的捕捉結(jié)果。從實際情況來看，運(yùn)動捕捉主要是消除背景的影響，將運(yùn)動員個人作為捕捉對象，并將捕捉到的視頻傳輸至系統(tǒng)中進(jìn)行綜合處理，在此基礎(chǔ)上可得到對應(yīng)的人體模型，在系統(tǒng)中對人體模型進(jìn)行參數(shù)化處理后得到相應(yīng)的捕捉結(jié)果。捕捉后可將運(yùn)動員的所有視頻信息傳輸?shù)较到y(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，通過虛擬仿真技術(shù)將運(yùn)動員的視頻播放出來，可對運(yùn)動員的運(yùn)動過程進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)細(xì)節(jié)中存在的不足之處。

1.6 獲取運(yùn)動參數(shù)

在實際訓(xùn)練過程中系統(tǒng)可對運(yùn)動員的運(yùn)動過程和各項參數(shù)進(jìn)行數(shù)字化處理，尤其是各個細(xì)節(jié)的參數(shù)處理可有效提升運(yùn)動員的技術(shù)水平。也可實時監(jiān)測運(yùn)動員的各項身體技能參數(shù)，如心率、血壓、心肺功能等，通過該種模式可對運(yùn)動過程進(jìn)行有效管控，最大限度地降低因為運(yùn)動過度導(dǎo)致運(yùn)動員的身體機(jī)能的損傷。

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能

運(yùn)動員通過虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行籃球技術(shù)的提升過程需要在數(shù)理統(tǒng)計功能的支持下才能進(jìn)行，因此需要該系統(tǒng)具備數(shù)理統(tǒng)計功能，在實際分析中可結(jié)合該系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析，將數(shù)理統(tǒng)計功能加入到系統(tǒng)中，并通過虛擬統(tǒng)計手段獲取相應(yīng)的運(yùn)動信息，判斷運(yùn)動員在虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練系統(tǒng)中的技能是否有所提升，并對不足之處進(jìn)行綜合分析，制定新的培養(yǎng)策略，促進(jìn)運(yùn)動員籃球技術(shù)的整體提升[4]。

2 系統(tǒng)個性化推薦算法

圖1 個性化推薦算法流程

個性化推薦算法是一種根據(jù)用戶個人情況進(jìn)行經(jīng)驗推算的一種現(xiàn)代推薦算法，通過該算法可消除傳統(tǒng)全方位推薦的弊端，有效降低系統(tǒng)運(yùn)行過程中的資源載荷，消除信息過載等不良情況的出現(xiàn)。本研究主要采用協(xié)同過濾算法作為本文構(gòu)建系統(tǒng)的基本算法，即在構(gòu)建模型過程中通過該算法構(gòu)建出近鄰的關(guān)系模型，對其進(jìn)行算法統(tǒng)計，利用近鄰關(guān)系中與目標(biāo)用戶距離最近的用戶的評分來預(yù)測目標(biāo)的特定評分，在此基礎(chǔ)上可生成對應(yīng)的個性化推薦，其基本流程見圖1。主要包括三個階段：數(shù)據(jù)輸入、運(yùn)行協(xié)同過濾算法和輸出推薦結(jié)果。在個性化推薦算法流程中首先需要收集所有的用戶信息，并結(jié)合用戶實際需求構(gòu)建出用戶項目評分矩陣，建立與之對應(yīng)的個性化推薦模型，并以算法形式將其表達(dá)出來，在實際分析過程中可通過聚類方法對其進(jìn)行簡化處理，并根據(jù)實際情況進(jìn)行綜合分析，將用戶滿意的結(jié)果按照權(quán)重不同將其表達(dá)出來[5]。

3 基于個性化的籃球訓(xùn)練推薦系統(tǒng)構(gòu)建

3.1 系統(tǒng)模型

結(jié)合籃球訓(xùn)練系統(tǒng)實際需求，本研究構(gòu)建的個性化籃球訓(xùn)練系統(tǒng)見圖2。通過該系統(tǒng)可為籃球項目提供較為完善的訓(xùn)練服務(wù)。其終端系統(tǒng)采用ARM+各類傳感器+WiFi芯片研制開發(fā)，采用UCOS實時操作系統(tǒng)。該技術(shù)允許高頻高效采集運(yùn)動員數(shù)據(jù)，并通過無線網(wǎng)絡(luò)實時傳輸至指定AP接入點。采集系統(tǒng)設(shè)計采用C++ ACE Reactor + OCCI框架技術(shù)，該技術(shù)允許應(yīng)用程序按任務(wù)模式監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)請求，并通過多線程無差別處理數(shù)據(jù)報文和計算業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

圖2 個性化籃球訓(xùn)練系統(tǒng)

在體育教學(xué)中通過高清攝像設(shè)備進(jìn)行籃球教學(xué)過程的捕捉，在此基礎(chǔ)上可通過實際情況進(jìn)行綜合分析，判斷實際訓(xùn)練過程中存在的問題。運(yùn)動捕捉過程將收集到的信息進(jìn)行統(tǒng)計分析，與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，在此基礎(chǔ)上便可得到籃球動作存在的不規(guī)范之處，并對運(yùn)動員運(yùn)動過程進(jìn)行參數(shù)化處理，對各個動作進(jìn)行定量處理，使其成為運(yùn)動員可理解的數(shù)據(jù)模式。并在實際鍛煉過程中，將人體運(yùn)動過程進(jìn)行數(shù)字化建模后可對運(yùn)動員的動作進(jìn)行評判，各種細(xì)節(jié)均會被呈現(xiàn)出來。從多個角度進(jìn)行觀察分析，發(fā)現(xiàn)動作模型存在的不足，對該模型進(jìn)行綜合分析，得到對應(yīng)的結(jié)果。

在系統(tǒng)中通過運(yùn)動捕捉設(shè)備收集人體運(yùn)動信息，運(yùn)動捕捉設(shè)備需要具備一定追蹤能力，并將收集到的籃球運(yùn)動員的運(yùn)動信息進(jìn)行有效歸類，得到相應(yīng)的訓(xùn)練信息。在系統(tǒng)中首先需建立與籃球運(yùn)動員運(yùn)動過程相匹配的關(guān)節(jié)點模型，該模型主要針對運(yùn)動員的運(yùn)動過程進(jìn)行綜合分析，將運(yùn)動員身體的各個關(guān)節(jié)點與模型部位對應(yīng)，在此基礎(chǔ)上得到相應(yīng)的模型結(jié)構(gòu)[6]。

國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中農(nóng)業(yè)發(fā)展占據(jù)基礎(chǔ)性地位，作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展也受到現(xiàn)代社會的高度重視。目前社會群體的生活水平顯著提升，對于食草動物及其產(chǎn)品的需求也呈現(xiàn)日益增長的態(tài)勢，具有代表性的是牛羊。立足我國的基本國情，可明確草食動物食草優(yōu)勢的發(fā)揮，符合自然資源現(xiàn)狀，能通過綠色化動物產(chǎn)品的發(fā)展，滿足人類社會多元化的消費(fèi)需求。

3.2 輸入輸出功能模塊

3.2.1 輸入模塊

輸入模塊主要指輸入推薦模型數(shù)據(jù)是與電商環(huán)境用戶直接相關(guān)的內(nèi)容，在實際應(yīng)用中需盡可能收集用戶相關(guān)數(shù)據(jù)，當(dāng)搜集數(shù)據(jù)越多與用戶聯(lián)系越密切時推薦結(jié)果越精確。例如根據(jù)用戶在訓(xùn)練中的錄像、用戶使用記錄、搜索習(xí)慣等可掌握用戶個人技術(shù)情況，若推薦模型無法獲得用戶相關(guān)數(shù)據(jù)，就需選擇非個性化功能。

3.2.2 輸出模塊

輸出模塊主要向用戶推薦生成的序列，其作用是為用戶的選擇提供參考建議。推薦序列有兩種形式，一種是簡單推薦某種項目，另一種是推薦多種混合項目。即為用戶提供籃球訓(xùn)練個性化推薦結(jié)果，采用專家系統(tǒng)作為后臺系統(tǒng)，對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出用戶當(dāng)前狀況，并結(jié)合大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn)用戶籃球訓(xùn)練中存在的不足，給出相應(yīng)的訓(xùn)練計劃和建議。

3.3 數(shù)據(jù)庫模塊

圖3 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)庫模塊主要是進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及存儲的核心模塊，本系統(tǒng)在構(gòu)建數(shù)據(jù)庫模塊時主要采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，在數(shù)據(jù)處理過程中對數(shù)據(jù)進(jìn)行組織及結(jié)構(gòu)化處理，并在實際分析中要進(jìn)行海量信息的處理，因此在系統(tǒng)運(yùn)行過程中其結(jié)果會愈加復(fù)雜，在此基礎(chǔ)上導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也逐漸變得復(fù)雜，因此在設(shè)計關(guān)系數(shù)據(jù)庫時刻意留有接口，保證系統(tǒng)可與外界實現(xiàn)有效對接，并且在數(shù)據(jù)處理過程中可有效提升數(shù)據(jù)處理效率。結(jié)合實際需求以及本系統(tǒng)功能需求，設(shè)計如圖3所示的數(shù)據(jù)庫模塊。在數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)中可將其與用戶終端連接起來，實現(xiàn)對籃球訓(xùn)練用戶的信息服務(wù)，為用戶提供多種個性化服務(wù)方案，在實際分析過程中還可結(jié)合用戶個人訪問系統(tǒng)歷史生成用戶日志，結(jié)合個性化推薦算法為用戶制定專屬訓(xùn)練計劃，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升用戶訓(xùn)練效果。同時該數(shù)據(jù)庫還設(shè)有外接端口，可對其進(jìn)行容量擴(kuò)展和功能擴(kuò)展，使系統(tǒng)滿足后續(xù)需求和技術(shù)的變化，不至于在短時間內(nèi)無法適應(yīng)發(fā)展需求。

數(shù)據(jù)庫在進(jìn)行用戶信息管理過程中采用信息表形式，用戶在注冊過程中系統(tǒng)會自動生成個性化推薦，該數(shù)據(jù)表在實際分析過程中包含多項信息，其中大多數(shù)信息與其他用戶信息存在相同之處，但是用戶名均不同，即將用戶的各項信息與唯一用戶名對應(yīng)(表1)。

表1 用戶信息表

InformationtableEnablebitYAuthoriteVacharNEmailVacharN

3.4 系統(tǒng)測試

對系統(tǒng)進(jìn)行功能測試，判斷其運(yùn)行狀況及運(yùn)行效率。通過測試硬件設(shè)備及軟件設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)功能驗證，在實際測試過程中主要是驗證系統(tǒng)是否滿足需求規(guī)格的定義，找出與需求規(guī)格不符或者與之有矛盾的地方，進(jìn)而提出更加完善的方案。在系統(tǒng)實際測試過程中的測試器件見表2。

表2 測試器件

構(gòu)建以上測試系統(tǒng)后對其登錄注冊功能、輸入輸出功能、數(shù)據(jù)處理功能、數(shù)據(jù)庫功能、籃球個性化推薦功能等進(jìn)行綜合性判斷，結(jié)果見表3。由表3可見，在實際分析過程中評分均在80分以上，各部分功能運(yùn)行良好，尤其是個性化推薦模塊可向用戶推薦準(zhǔn)確的用戶信息，滿足籃球訓(xùn)練實際需求。

表3 系統(tǒng)測試評分

4 結(jié)語

本研究針對當(dāng)前籃球訓(xùn)練存在的問題進(jìn)行分析，以計算機(jī)輔助方式構(gòu)建出個性化推薦籃球訓(xùn)練系統(tǒng)。根據(jù)運(yùn)動員實際情況制定合適的籃球訓(xùn)練方針，以促進(jìn)我國籃球訓(xùn)練質(zhì)量不斷提升。系統(tǒng)通過個性化推薦算法作為數(shù)據(jù)處理算法，通過分布式結(jié)構(gòu)構(gòu)建系統(tǒng)各部分，在各部分的共同作用下實現(xiàn)對用戶需求的有效分析，解決用戶實際需求。通過測試得出本研究構(gòu)建的系統(tǒng)具有一定可靠性和實效性。

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