監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)在比賽中的應(yīng)用

崔博

（寶雞文理學(xué)院 陜西 寶雞 721013）

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，當(dāng)前我們已經(jīng)信息化時(shí)代、智能化時(shí)代、網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代，在當(dāng)前的社會(huì)中，信息技術(shù)、智能技術(shù)等的廣泛使用，成為了時(shí)代的特征。在信息技術(shù)等的廣泛應(yīng)用和發(fā)展中，檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用在各個(gè)方面，例如安全監(jiān)控、防盜監(jiān)控等，在一些比賽中，監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)也得到了有效的利用。例如游泳比賽、設(shè)計(jì)比賽、田徑比賽等。本文就針對(duì)監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)在體育比賽中的應(yīng)用，以及相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行分析研究。

1 監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)在比賽中的應(yīng)用意義

社會(huì)在進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技在不斷的深入研究，在當(dāng)前的社會(huì)中，越來(lái)越多的信息技術(shù)應(yīng)用到各個(gè)方面。在眾多的信息技術(shù)中，監(jiān)測(cè)技術(shù)是應(yīng)用較為廣泛的一種信息技術(shù)，在安保、比賽等中得到有效的利用。當(dāng)前隨著體育事業(yè)的發(fā)展，各種比賽競(jìng)技水平得到不斷的提升，越來(lái)越多的比賽成績(jī)不斷的刷新紀(jì)錄，而如何確定比賽的成績(jī)，比賽動(dòng)作的規(guī)范性，就需要使用一些科學(xué)技術(shù)，對(duì)運(yùn)動(dòng)員比賽中的動(dòng)作等進(jìn)行監(jiān)測(cè)[1]。

傳統(tǒng)的比賽計(jì)時(shí)等，以及無(wú)法滿足當(dāng)前體育事業(yè)發(fā)展的需求，傳統(tǒng)的比賽記錄技術(shù)無(wú)法滿足運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練需求、比賽需求，為此需要應(yīng)用一個(gè)先進(jìn)的信息技術(shù)。為此圖像技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等在各種比賽中興起，并被廣泛的應(yīng)用。監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像技術(shù)等為一體的一種綜合監(jiān)測(cè)分析技術(shù)系統(tǒng)，在體育比賽中的應(yīng)用，發(fā)揮中關(guān)鍵性的作用。

隨著體育事業(yè)的發(fā)展，在各種體育比賽中，各個(gè)國(guó)家會(huì)根據(jù)自己的需求，在比賽場(chǎng)地的不同地方，要求設(shè)施錄像拍攝、數(shù)據(jù)提取、檢測(cè)精度等，這位檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。我們以游泳比賽為例進(jìn)行分析研究。游泳比賽中在游泳場(chǎng)館的各個(gè)地方設(shè)置了很多的檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)、設(shè)備，泳池邊上、泳池里，場(chǎng)館內(nèi)部四周、中央等設(shè)置各種類型的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)游泳運(yùn)動(dòng)員的比賽動(dòng)作、比賽情況、犯規(guī)情況等進(jìn)行檢測(cè)[2]。使用這些檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)、設(shè)備，對(duì)運(yùn)動(dòng)員的比賽情況進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確、精確的反饋，也為運(yùn)動(dòng)員今后訓(xùn)練需要注意的地方提供參考依據(jù)。這些監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)在比賽中的應(yīng)用，可以提供細(xì)節(jié)動(dòng)作、水下動(dòng)作等，為運(yùn)動(dòng)員游泳技能的提升、游泳動(dòng)作的規(guī)范等提供可以參考的精確的檢測(cè)依據(jù)。所以我們針對(duì)監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)在比賽中的應(yīng)用，以及相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行分析研究。

2 監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)在比賽中的應(yīng)用研究方法

為了更好的研究監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)在比賽中的應(yīng)用，我們以游泳比賽為例進(jìn)行研究。對(duì)游泳比賽進(jìn)行全面分析，通過監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員水上、水下的動(dòng)作等進(jìn)行監(jiān)測(cè)[3]。

在游泳比賽中，對(duì)運(yùn)動(dòng)員的比賽動(dòng)作、比賽時(shí)間等進(jìn)行的監(jiān)測(cè)，采用的監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)，主要有錄像系統(tǒng)、計(jì)時(shí)系統(tǒng)、圖像系統(tǒng)等，使用的監(jiān)測(cè)設(shè)備主要有：攝像機(jī)（水上、水下）、錄像信號(hào)轉(zhuǎn)換器、畫面合成器、錄像機(jī)、計(jì)算機(jī)、相關(guān)信息的分析軟件等。在游泳比賽中，使用攝像機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的水上、水下比賽畫面進(jìn)行拍攝采集，并通過畫面合成器，將不同攝像機(jī)拍攝的畫面合成在一起，同步的顯示在錄像畫面上，而錄像信號(hào)轉(zhuǎn)換器，則是對(duì)需要的錄像畫面進(jìn)行選擇，錄像機(jī)、顯示器等設(shè)備，主要是記錄、顯示攝像機(jī)、錄像機(jī)拍攝的錄像信號(hào)，而計(jì)算機(jī)、分析軟件等設(shè)備，主要是對(duì)拍攝的畫面進(jìn)行編輯、分析。在比賽中監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用工作原理如下圖1。

圖1 比賽中監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)中采集、分析原理圖Fig.1 The principle diagram of the collection and analysis of monitoring technology system in the competition

在游泳比賽中，攝像機(jī)的位置為游泳池的側(cè)邊上，對(duì)運(yùn)動(dòng)員出發(fā)、轉(zhuǎn)身階段進(jìn)行重點(diǎn)的監(jiān)測(cè)和分析，水上攝像機(jī)值進(jìn)行運(yùn)動(dòng)員出發(fā)階段入水前部分的畫面，是距離出發(fā)臺(tái)端面垂直距離3 m的處的泳池側(cè)面。水下攝像頭則是對(duì)運(yùn)動(dòng)員出發(fā)階段水下部分、轉(zhuǎn)身階段的畫面進(jìn)行拍攝，其位置是距離泳池出發(fā)斷面7 m、轉(zhuǎn)身階段端面3 m位置處的泳池側(cè)面上。攝像頭的安裝理論上是需要垂直運(yùn)動(dòng)平面，但是為了防止運(yùn)動(dòng)員出發(fā)、轉(zhuǎn)身階段形成互相的遮擋，可以對(duì)攝像機(jī)的位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整[4]。例如水下攝像機(jī)的安裝方式有兩種如下圖2。

圖2 泳池水下攝像頭（機(jī)）的放置位置圖Fig.2 The pool underwater camera （machine）placement locations

在游泳比賽中，一個(gè)泳池中分了很多的水道，攝像機(jī)的位置，角度進(jìn)行標(biāo)定，例如水平方向和垂直方向上的標(biāo)定，使用平面解析的方法對(duì)攝像機(jī)的仰角、廣角進(jìn)行調(diào)整，保證拍攝的畫面清晰、準(zhǔn)確[5]。這些監(jiān)測(cè)技術(shù)設(shè)備，處理進(jìn)行畫面的處理、編輯、分析之外，還對(duì)運(yùn)動(dòng)員的戰(zhàn)術(shù)、、時(shí)間、距離、速度等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算、解析，然后通過圖像資料、文字信息進(jìn)行比賽進(jìn)展的反饋。

3 監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)在比賽中的應(yīng)用

以上我們分析了在比賽中檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用原理等，我們可以知道的比賽中監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)的重要性以及發(fā)揮的作用，為此我們進(jìn)行實(shí)際的應(yīng)用案例分析。從國(guó)內(nèi)和國(guó)際比賽中檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)的示意圖可以發(fā)現(xiàn)，攝像機(jī)的位置存在一定的差異，國(guó)際比賽中，監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)的平面圖與國(guó)內(nèi)比賽測(cè)技術(shù)系統(tǒng)的平面圖如圖3、圖4所示。

圖3 國(guó)際游泳比賽中監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)的平面圖Fig.3 International swimming competition within the floor plan of monitoring technology in the system

圖4 國(guó)內(nèi)游泳比賽中監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)的平面圖Fig.4 Domestic swimming competition within the floor plan of monitoring technology in the system

從圖3、圖4中，我們看出國(guó)際比賽和國(guó)內(nèi)比賽中監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)的差異，國(guó)際比賽采用的是7臺(tái)攝像機(jī)監(jiān)測(cè)并分別放置在 7.5 m、10 m、15 m、25 m、35 m、40 m、42.5 m 處， 共有 8個(gè)賽道，這些攝像機(jī)同步拍攝8個(gè)賽道的運(yùn)動(dòng)員的比賽畫面。中國(guó)為了使用國(guó)際游泳比賽的規(guī)則和圖像監(jiān)測(cè)技術(shù)，以國(guó)際比賽監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)為研究對(duì)象，研究使用中國(guó)運(yùn)動(dòng)員情況的比賽監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)。比賽監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)需要大量的經(jīng)費(fèi)、設(shè)備、人員等，中國(guó)的科研經(jīng)費(fèi)無(wú)法滿足現(xiàn)狀，為此形成了具有中國(guó)特色的比賽監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)（圖3）。

攝像機(jī)的圖像采集方法為：1號(hào)機(jī)定點(diǎn)拍攝出發(fā)15 m以及對(duì)中游段的技術(shù)錄像進(jìn)行掃描，2號(hào)機(jī)定點(diǎn)對(duì)50 m處轉(zhuǎn)身后前7.5 m進(jìn)行拍攝，以及對(duì)中游段的技術(shù)錄像進(jìn)行掃描。3號(hào)機(jī)則定點(diǎn)對(duì)100 m處轉(zhuǎn)身后的7.5 m以及沖刺7.5 m出的畫面進(jìn)行拍攝，以及對(duì)中游段的技術(shù)錄像進(jìn)行掃描。在實(shí)施監(jiān)測(cè)技術(shù)中，在運(yùn)動(dòng)員出發(fā)前打開每臺(tái)攝像機(jī)，并對(duì)比賽計(jì)時(shí)板上的選手成績(jī)進(jìn)行拍攝[6]。拍攝技術(shù)則是通過錄像機(jī)單場(chǎng)重放，對(duì)各個(gè)時(shí)段的運(yùn)動(dòng)員的比賽參數(shù)進(jìn)行采集，使用計(jì)算機(jī)對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行處理分析，得出運(yùn)動(dòng)員在比賽中的技術(shù)參數(shù)等。

4 監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)在比賽中的應(yīng)用結(jié)果分析

在游泳比賽中，監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)、畫面眾多，針對(duì)比賽中不同時(shí)段的運(yùn)動(dòng)員的速度等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，我們以游泳運(yùn)動(dòng)員的羅雪娟、張穎的50 m蛙泳技術(shù)數(shù)據(jù)以及李麗萍、張丹的200 m蛙泳技術(shù)數(shù)據(jù)為例進(jìn)行分析。具體如表1所示。

表1 羅雪娟、張穎的50 m蛙泳技術(shù)數(shù)據(jù)表Tab.1 LUO Xue-juan，ZHANG Ying the 50 m breaststroke technical data sheet

表2 李麗萍、張丹的200 m蛙泳技術(shù)數(shù)據(jù)表Tab.2 LI Li-ping，ZHANG Dan 200 m breaststroke technicaldata sheet

從表1、表2中的數(shù)據(jù)，我們可以知道，在游泳比賽中監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)員不同階段的運(yùn)動(dòng)情況，精度、準(zhǔn)確度較高，監(jiān)測(cè)的圖像信息清晰、質(zhì)量高。監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的運(yùn)動(dòng)員的游泳時(shí)間非常的精確，例如孫楊的游泳成績(jī)：

表3 孫楊?yuàn)W運(yùn)會(huì)（倫敦）的游泳成績(jī)Tab.3 SUN Yang Olympic （London）swimming performance

從孫楊的游泳成績(jī)以及不同游泳項(xiàng)目所用的時(shí)間進(jìn)行分析，監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)在比賽中的應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確定和精確度非常高。

經(jīng)過本次研究得出，在比賽中，監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用，安全性高，可以進(jìn)行水上攝像、水下攝像，監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)信息全面、準(zhǔn)確、精確，可以適用各種游泳池。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的信息技術(shù)、高新技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中得到應(yīng)用，在中國(guó)體育事業(yè)的發(fā)展中，信息技術(shù)的應(yīng)用發(fā)揮著重要的作用，為運(yùn)動(dòng)員的比賽、訓(xùn)練提供精確、準(zhǔn)確、全面的監(jiān)測(cè)畫面和數(shù)據(jù)信息，促進(jìn)其戰(zhàn)略技術(shù)、動(dòng)作技術(shù)等的調(diào)整和轉(zhuǎn)變，促進(jìn)運(yùn)動(dòng)員，提高自己的比賽成績(jī)。監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)在比賽中的應(yīng)用，隨著體育事業(yè)的發(fā)展以及信息技術(shù)的更新，會(huì)越來(lái)越精準(zhǔn)、高效、全面，為中國(guó)體育事業(yè)的發(fā)展，作出貢獻(xiàn)。

[1]劉敏.中國(guó)優(yōu)秀手槍射擊運(yùn)動(dòng)員持槍臂表面肌電特征及其訓(xùn)練監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用研究[D].太遠(yuǎn)：山西大學(xué)，2010.

[2]苑廷剛.運(yùn)動(dòng)視頻圖像多重處理技術(shù)系統(tǒng)在田徑科研領(lǐng)域中的應(yīng)用和創(chuàng)新[D].北京：北京體育大學(xué)，2011.

[3]謝威，李建英，周繼和.游泳比賽現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)監(jiān)測(cè)研究及應(yīng)用[J].體育科學(xué)，2008（3）:52-57.

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[5]周曉東，程燕，林洪.游泳比賽技術(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究[C]//中國(guó)體育科學(xué)學(xué)會(huì)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分會(huì).第十一屆全國(guó)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)學(xué)術(shù)交流大會(huì)論文匯編（摘要），中國(guó)體育科學(xué)學(xué)會(huì)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分會(huì)，2006.

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