運動技術可視化實時生物力學診斷系統(tǒng)的研制.pdf

1、本研究以科技奧運和提高我國體育科研與運動員的訓練水平為背景，以目前運動技術診斷三維錄像分析系統(tǒng)為平臺，構造基于運動員三維運動信息和運動參數(shù)數(shù)據(jù)庫、知識庫，以系統(tǒng)的觀念來分析人體運動行為，通過人體運動行為的輸入輸出關系來研究運動員技術動作。本文運用文獻法、測量法、專家訪談、軟件工程法、邏輯方法、數(shù)理統(tǒng)計、人工智能等研究手段，綜合和借鑒運動訓練學、運動生物力學、圖形圖像學、人體解剖學以及專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡、信息融合等學科的研究方法，解決從信

2、息提取、推理、到多目標參數(shù)融合與決策等一系列理論與應用的關鍵問題，根據(jù)目前國內外錄像解析系統(tǒng)的現(xiàn)狀與特點，針對在運動技術診斷中存在的問題，以100米跑為切入點，研制我國運動技術三維運動學可視化實時生物力學診斷系統(tǒng)。 本系統(tǒng)采用DirectShow技術實現(xiàn)錄像視頻中幀圖像的提取，可直接存儲于計算機硬盤，在Windows操作系統(tǒng)下，實現(xiàn)了無限量、彩色提取和儲存視頻圖像的功能，解決了運動技術診斷過程中所需視頻圖像的時間和空間的問題，為

3、解決不同運動項目診斷分析提供了獲取視頻圖像的保證，為運動技術診斷的快速反饋構建了平臺；本研究給出一種基于關節(jié)點周圍輪廓線上特征點來代表關節(jié)點的方法，采用區(qū)域跟蹤關節(jié)關節(jié)點周圍輪廓線特征點的方法，自動識別人體關節(jié)點，取得了初步效果；系統(tǒng)設計并研制出便攜式的三維坐標框架：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)中設置了中國人體環(huán)節(jié)慣性參數(shù)，填補了國內外影像解析系統(tǒng)的空白。 建立了

4、100米跑動作技術可視化運動學診斷系統(tǒng)。闡述了運動技術診斷的基本思想；明確了運動技術運動學診斷的基本模式：定義了短跑技術主環(huán)節(jié)的技術變量，明確了短跑技術主環(huán)節(jié)鏈技術變量在不同動作階段和時相所對應的技術參量：構建了運動技術診斷指標體系，豐富了研究變量；依據(jù)國內外的研究成果，提供了國內外優(yōu)秀運動員100米跑不同動作階段和動作時相技術參數(shù)，建立數(shù)據(jù)庫；確定了短跑運動技術診斷指標和診斷方法，增強了系統(tǒng)解決運動實際問題的功能。用戶可以根據(jù)自己的需

5、求設計、構造變量，自由選擇技術參量，利用解析系統(tǒng)獲取被試的技術參數(shù)，依據(jù)國外專家研究的短跑經(jīng)驗模型與系統(tǒng)提供的國內外優(yōu)秀運動員的技術參數(shù)進行自動化對比分析。用戶依據(jù)解析的數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)多種模型人和運動員的左右雙圖對比、上下雙圖對比和同一背景雙圖對比功能；可實現(xiàn)單幀、多幀、靜態(tài)和動態(tài)的可視化的、可調焦的動作技術的三維對比觀察；可將兩個不同時間點或不同人的運動圖像相互疊加同屏顯示；可在一個畫面顯示連續(xù)動作。 診斷結果的輸出模塊，提供了