宋蘭玉

摘要：目前從體校到地方基礎(chǔ)乒乓球訓(xùn)練基地俱樂(lè)部，教練對(duì)學(xué)生平時(shí)訓(xùn)練和比賽都采用的是經(jīng)驗(yàn)主義來(lái)進(jìn)行相關(guān)技術(shù)指導(dǎo)。該文目的是利用現(xiàn)在高新視頻捕捉科技運(yùn)動(dòng)目標(biāo)分析（包括目標(biāo)的檢測(cè)、識(shí)別、跟蹤和理解）對(duì)比賽中的運(yùn)動(dòng)員的各項(xiàng)技術(shù)使用進(jìn)行捕捉轉(zhuǎn)化成參數(shù)在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中通過(guò)算法分析，得出每項(xiàng)技術(shù)的使用、得分率和從發(fā)球到最終得分之間的相關(guān)性分析。為此，該文將對(duì)基于PHP技術(shù)的乒乓球比賽在線技戰(zhàn)術(shù)分析系統(tǒng)進(jìn)行理論分析與設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)分為多個(gè)模塊：前臺(tái)首頁(yè)設(shè)計(jì)，后臺(tái)首頁(yè)設(shè)計(jì)，模擬競(jìng)賽模塊，現(xiàn)場(chǎng)競(jìng)賽分析模塊等[1]。構(gòu)建系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)以win7操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，目的是提高各模塊之間的兼容性，使用了PHP和Smarty等技術(shù)，同時(shí)以面向?qū)ο蟮某绦蜷_(kāi)發(fā)方式，結(jié)合MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)與JavaScript來(lái)實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，希望該系統(tǒng)的理論構(gòu)建可以幫助到后續(xù)開(kāi)發(fā)人員，并推進(jìn)未來(lái)乒乓球智能化分析時(shí)代，有利于省、市地方基礎(chǔ)乒乓球訓(xùn)練基地和俱樂(lè)部的教練對(duì)學(xué)員的比賽指導(dǎo)以及今后訓(xùn)練。

關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)目標(biāo)分析;技戰(zhàn)術(shù);相關(guān)性分析

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）07-0233-02

1 前言

從體校到地方基礎(chǔ)乒乓球訓(xùn)練基地俱樂(lè)部，教練對(duì)學(xué)生平時(shí)訓(xùn)練和比賽都采用的是經(jīng)驗(yàn)主義來(lái)進(jìn)行相關(guān)技術(shù)指導(dǎo)。其教學(xué)優(yōu)點(diǎn)在于即時(shí)性和針對(duì)性，但是在無(wú)論是訓(xùn)練還是比賽中乒乓球節(jié)奏、速度、落點(diǎn)、弧線這些要點(diǎn)都難以通過(guò)肉眼來(lái)測(cè)定和分析，尤其是比賽中還有技戰(zhàn)術(shù)的使用率、得分率等復(fù)雜競(jìng)技結(jié)構(gòu)，教練員想要在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行精準(zhǔn)分析難度是很難的，絕大多數(shù)的教練都是選擇通過(guò)錄下運(yùn)動(dòng)員比賽視頻在后期對(duì)視頻做細(xì)致的數(shù)據(jù)分析。而在國(guó)際大賽中，比賽日程的緊密和高強(qiáng)度下，如果不能快速解決上一場(chǎng)運(yùn)動(dòng)員的技戰(zhàn)術(shù)使用問(wèn)題，必然導(dǎo)致后續(xù)比賽的進(jìn)行。中國(guó)隊(duì)目前還使用著十幾年前的教練分配方法一對(duì)多，即一個(gè)教練負(fù)責(zé)4、5個(gè)隊(duì)員，日本隊(duì)的主力隊(duì)員都是多個(gè)教練負(fù)責(zé)一個(gè)運(yùn)動(dòng)員，并且他們的教練員在比賽中就在做筆記進(jìn)行分析，充分利用了局間休息時(shí)間，從理論上這是在為運(yùn)動(dòng)員提供及時(shí)性的理論指導(dǎo)。因此介于其優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行分析，是否可以通過(guò)動(dòng)作捕捉技術(shù)，將運(yùn)動(dòng)員所使用的技戰(zhàn)術(shù)進(jìn)行算法擬合并收集處理為技術(shù)參數(shù)，通過(guò)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)性等分析，達(dá)到準(zhǔn)確估值運(yùn)動(dòng)員在這場(chǎng)比賽的各項(xiàng)技術(shù)的使用率和得分率并建立相關(guān)分析得出是否能繼續(xù)此技戰(zhàn)術(shù)的使用。

2 乒乓球在線技戰(zhàn)術(shù)分析系統(tǒng)構(gòu)建框架

構(gòu)建乒乓球在線分析系統(tǒng)，以幫助教練以及比賽運(yùn)動(dòng)員提高比賽中的技戰(zhàn)術(shù)得分效率為目的，其系統(tǒng)框架為：視頻錄像—視頻圖像的運(yùn)動(dòng)捕捉—提取動(dòng)作參數(shù)—對(duì)應(yīng)相應(yīng)技術(shù)—建立數(shù)據(jù)分析模式—結(jié)論顯示。

2.1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境

為了提高適用性和操作便捷性，我們?cè)谄古仪蛟诰€技戰(zhàn)術(shù)分析系統(tǒng)中使用B/S的環(huán)境結(jié)構(gòu)，不需要特定客戶端，只需要采用瀏覽器即可。同時(shí)綜合各方面考慮（安全性、穩(wěn)定性、成熟性），例如目前Simi Shape3D—無(wú)標(biāo)志點(diǎn)運(yùn)動(dòng)捕獲和分析系統(tǒng)僅可在Windows7操作系統(tǒng)下運(yùn)行，因此系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)以Windows7操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)。同時(shí)利用Apache服務(wù)器和MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)共同搭建系統(tǒng)，使用PHP語(yǔ)言快速優(yōu)質(zhì)的完成系統(tǒng)搭建。

2.2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

當(dāng)用戶進(jìn)入系統(tǒng)首頁(yè)后可以進(jìn)行各種操作，比如視頻錄像，比賽分析。也可以登錄進(jìn)行乒乓球?qū)ｍ?xiàng)訓(xùn)練，乒乓球模擬比賽，訓(xùn)練結(jié)果分析等相關(guān)操作。例如如果要進(jìn)行比賽分析，教練或運(yùn)動(dòng)員要先點(diǎn)擊視頻錄像，再開(kāi)始比賽，在一場(chǎng)比賽結(jié)束后，可以提交視頻，同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)返回比賽結(jié)果分析。當(dāng)教練員登錄后可以進(jìn)行技術(shù)訓(xùn)練管理，比賽成績(jī)管理等。

2.3 前臺(tái)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

乒乓球在線技戰(zhàn)術(shù)分析系統(tǒng)前臺(tái)主要功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。前臺(tái)主要包括首頁(yè)，專項(xiàng)技術(shù)分析，比賽模擬，訓(xùn)練成績(jī)查詢以及相應(yīng)的日志記錄各項(xiàng)操作。其中包括各項(xiàng)主要模塊，從而可以支持并實(shí)現(xiàn)乒乓球運(yùn)動(dòng)中視頻錄像，分析等主要功能。

2.4 后臺(tái)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

后臺(tái)主要是用于支持前臺(tái)各項(xiàng)功能模塊的正常運(yùn)行而提供的一些管理員角色才可以操作管理的功能，主要由數(shù)據(jù)庫(kù)以及數(shù)學(xué)模型運(yùn)算對(duì)其進(jìn)行技術(shù)支持，提供類別、用戶、視頻、訓(xùn)練以及相應(yīng)的成績(jī)管理，保證整個(gè)系統(tǒng)從輸入，分析計(jì)算，到輸出顯示的完整路徑順利達(dá)成。

3 系統(tǒng)主要功能模塊設(shè)計(jì)

3.1 即時(shí)比賽分析模塊設(shè)計(jì)

首先此模塊采用的主要技術(shù)是無(wú)標(biāo)記的光學(xué)動(dòng)作捕捉技術(shù)，乒乓球在線技戰(zhàn)術(shù)分析系統(tǒng)構(gòu)建應(yīng)該從現(xiàn)實(shí)問(wèn)題出發(fā)。目前對(duì)光學(xué)動(dòng)作捕捉技術(shù)使用場(chǎng)景主要分兩種，一種是現(xiàn)實(shí)化基于攝像頭的光學(xué)動(dòng)作捕捉技術(shù)，其精度最高，但是缺陷也極為明顯，需要使用到多個(gè)攝像頭，每個(gè)攝像頭視場(chǎng)也有限。并且人身體主要關(guān)節(jié)需要粘貼Marker點(diǎn)，只能在一個(gè)比較狹小的、室內(nèi)的環(huán)境中使用導(dǎo)致了很多場(chǎng)景中不能使用并且成本極高。所以這種標(biāo)記式光學(xué)動(dòng)作捕捉技術(shù)只在國(guó)家隊(duì)乒乓球運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作技術(shù)分析應(yīng)用廣泛。第二種是無(wú)標(biāo)記式光學(xué)捕捉，其中共有三種方式：（1）基于普通視頻圖像的運(yùn)動(dòng)捕捉，通過(guò)二維圖像人形檢測(cè)提取關(guān)節(jié)點(diǎn)在二維圖像中的坐標(biāo)，在根據(jù)多相機(jī)視覺(jué)三維測(cè)量計(jì)算關(guān)節(jié)的三維空間坐標(biāo)[2]。（2）熱能式動(dòng)作捕捉，經(jīng)過(guò)熱源從固定方向照射，導(dǎo)致動(dòng)作捕捉時(shí)人體運(yùn)動(dòng)方向受限。（3）三維深度信息的運(yùn)動(dòng)捕捉，系統(tǒng)基于結(jié)構(gòu)光編碼投射實(shí)時(shí)獲取視場(chǎng)內(nèi)物體的三維深度信息，代表產(chǎn)品是微軟公司的kinect傳感器。

介于目前提出了一種將圖像拓?fù)湎∈杈幋a與動(dòng)態(tài)時(shí)間扭曲算法相結(jié)合的視頻語(yǔ)義特征學(xué)習(xí)方法，該方法將視頻特征學(xué)習(xí)分為半監(jiān)督視頻特征學(xué)習(xí)和視頻序列特征監(jiān)督優(yōu)化兩個(gè)階段[3]。其次，利用基于距離加權(quán)的動(dòng)態(tài)時(shí)間扭曲算法和K-最近鄰算法對(duì)手勢(shì)進(jìn)行識(shí)別[4]。在乒乓球視頻數(shù)據(jù)集上進(jìn)行了比較實(shí)驗(yàn)[5]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法對(duì)視頻特征的識(shí)別能力更強(qiáng)，能夠有效地提高運(yùn)動(dòng)視頻中手勢(shì)的識(shí)別率。因此得力于這些關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，使得此系統(tǒng)構(gòu)建的可行性大大提高。

3.2 模擬比賽分析模塊設(shè)計(jì)

有學(xué)者提出了一個(gè)建立良好的二階馬爾可夫鏈模型來(lái)描述和模擬乒乓球比賽過(guò)程。與現(xiàn)有的方法相比，他們的方法是第一個(gè)支持有效模擬戰(zhàn)術(shù)的方法，它代表了乒乓球的高水平競(jìng)爭(zhēng)策略。提出了一種基于模擬視覺(jué)分析模型的可視化分析系統(tǒng)Tac-Simur[6]。TAC-Simur使用戶能夠根據(jù)各自在比賽中的表現(xiàn)輕松地導(dǎo)航不同的玩家和他們的戰(zhàn)術(shù)，以識(shí)別玩家和感興趣的戰(zhàn)術(shù)，以供進(jìn)一步分析。然后，用戶可以利用該系統(tǒng)交互式地探索各種仿真任務(wù)，并直觀地解釋仿真結(jié)果。

3.3 專項(xiàng)技術(shù)訓(xùn)練分析模塊設(shè)計(jì)

此模塊是用于指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)員平時(shí)訓(xùn)練，由教練員設(shè)定訓(xùn)練模式，模式分為三大領(lǐng)域：正手、反手、結(jié)合技術(shù)。正手模式下分為正手攻球、正手拉球、正手?jǐn)[短、正手搓長(zhǎng)、正手拉等正手技術(shù)，反手模式亦然。

4 結(jié)論

本文在理論上構(gòu)建了乒乓球在線技戰(zhàn)術(shù)分析系統(tǒng)各部分模塊及其功能，通過(guò)視頻錄制+動(dòng)作捕捉+數(shù)據(jù)分析，提出的概念型乒乓球訓(xùn)練比賽系統(tǒng)，在具體實(shí)施細(xì)節(jié)上還缺乏關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。此前kinect這樣的傳感器得到的數(shù)據(jù)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)關(guān)節(jié)丟失的問(wèn)題，如今通過(guò)模塊化和層次化的設(shè)計(jì)結(jié)合Kinect動(dòng)作捕捉技術(shù)和動(dòng)作重定向技術(shù)，開(kāi)發(fā)一個(gè)穩(wěn)定、實(shí)時(shí)性較好的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)是有可能的[7]，如果今后隨著動(dòng)作捕捉技術(shù)的完善化，擬合乒乓球各項(xiàng)技術(shù)動(dòng)作，不僅可以將動(dòng)作轉(zhuǎn)化為參數(shù)進(jìn)行分析，還可以對(duì)失分技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行檢驗(yàn)得出失誤原因。隨著數(shù)據(jù)量的增大，對(duì)數(shù)據(jù)的處理，不斷優(yōu)化模型權(quán)重參數(shù)，最終可以得到運(yùn)動(dòng)員最優(yōu)的技術(shù)結(jié)構(gòu)和技戰(zhàn)術(shù)使用模式，這不僅在比賽中可以即時(shí)進(jìn)行指導(dǎo)，還可以在平常訓(xùn)練中指導(dǎo)乒乓球運(yùn)動(dòng)員或者業(yè)余愛(ài)好者。

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