運(yùn)動(dòng)技術(shù)可視化實(shí)時(shí)生物力學(xué)診斷系統(tǒng)的研制.pdf

1、本研究以科技奧運(yùn)和提高我國體育科研與運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練水平為背景，以目前運(yùn)動(dòng)技術(shù)診斷三維錄像分析系統(tǒng)為平臺(tái)，構(gòu)造基于運(yùn)動(dòng)員三維運(yùn)動(dòng)信息和運(yùn)動(dòng)參數(shù)數(shù)據(jù)庫、知識(shí)庫，以系統(tǒng)的觀念來分析人體運(yùn)動(dòng)行為，通過人體運(yùn)動(dòng)行為的輸入輸出關(guān)系來研究運(yùn)動(dòng)員技術(shù)動(dòng)作。本文運(yùn)用文獻(xiàn)法、測(cè)量法、專家訪談、軟件工程法、邏輯方法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、人工智能等研究手段，綜合和借鑒運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)、圖形圖像學(xué)、人體解剖學(xué)以及專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、信息融合等學(xué)科的研究方法，解決從信

2、息提取、推理、到多目標(biāo)參數(shù)融合與決策等一系列理論與應(yīng)用的關(guān)鍵問題，根據(jù)目前國內(nèi)外錄像解析系統(tǒng)的現(xiàn)狀與特點(diǎn)，針對(duì)在運(yùn)動(dòng)技術(shù)診斷中存在的問題，以100米跑為切入點(diǎn)，研制我國運(yùn)動(dòng)技術(shù)三維運(yùn)動(dòng)學(xué)可視化實(shí)時(shí)生物力學(xué)診斷系統(tǒng)。 本系統(tǒng)采用DirectShow技術(shù)實(shí)現(xiàn)錄像視頻中幀圖像的提取，可直接存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)硬盤，在Windows操作系統(tǒng)下，實(shí)現(xiàn)了無限量、彩色提取和儲(chǔ)存視頻圖像的功能，解決了運(yùn)動(dòng)技術(shù)診斷過程中所需視頻圖像的時(shí)間和空間的問題，為

3、解決不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目診斷分析提供了獲取視頻圖像的保證，為運(yùn)動(dòng)技術(shù)診斷的快速反饋構(gòu)建了平臺(tái)；本研究給出一種基于關(guān)節(jié)點(diǎn)周圍輪廓線上特征點(diǎn)來代表關(guān)節(jié)點(diǎn)的方法，采用區(qū)域跟蹤關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)點(diǎn)周圍輪廓線特征點(diǎn)的方法，自動(dòng)識(shí)別人體關(guān)節(jié)點(diǎn)，取得了初步效果；系統(tǒng)設(shè)計(jì)并研制出便攜式的三維坐標(biāo)框架：為用戶提供了中國、日本、前蘇聯(lián)、德國、美國五種人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)，供用戶選用。首次在影像解析系統(tǒng)中設(shè)置了中國人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)，填補(bǔ)了國內(nèi)外影像解析系統(tǒng)的空白。 建立了

4、100米跑動(dòng)作技術(shù)可視化運(yùn)動(dòng)學(xué)診斷系統(tǒng)。闡述了運(yùn)動(dòng)技術(shù)診斷的基本思想；明確了運(yùn)動(dòng)技術(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)診斷的基本模式：定義了短跑技術(shù)主環(huán)節(jié)的技術(shù)變量，明確了短跑技術(shù)主環(huán)節(jié)鏈技術(shù)變量在不同動(dòng)作階段和時(shí)相所對(duì)應(yīng)的技術(shù)參量：構(gòu)建了運(yùn)動(dòng)技術(shù)診斷指標(biāo)體系，豐富了研究變量；依據(jù)國內(nèi)外的研究成果，提供了國內(nèi)外優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員100米跑不同動(dòng)作階段和動(dòng)作時(shí)相技術(shù)參數(shù)，建立數(shù)據(jù)庫；確定了短跑運(yùn)動(dòng)技術(shù)診斷指標(biāo)和診斷方法，增強(qiáng)了系統(tǒng)解決運(yùn)動(dòng)實(shí)際問題的功能。用戶可以根據(jù)自己的需

5、求設(shè)計(jì)、構(gòu)造變量，自由選擇技術(shù)參量，利用解析系統(tǒng)獲取被試的技術(shù)參數(shù)，依據(jù)國外專家研究的短跑經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c系統(tǒng)提供的國內(nèi)外優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化對(duì)比分析。用戶依據(jù)解析的數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)多種模型人和運(yùn)動(dòng)員的左右雙圖對(duì)比、上下雙圖對(duì)比和同一背景雙圖對(duì)比功能；可實(shí)現(xiàn)單幀、多幀、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的可視化的、可調(diào)焦的動(dòng)作技術(shù)的三維對(duì)比觀察；可將兩個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)或不同人的運(yùn)動(dòng)圖像相互疊加同屏顯示；可在一個(gè)畫面顯示連續(xù)動(dòng)作。 診斷結(jié)果的輸出模塊，提供了