有关影像测量与分析系统在体育运动中的应用的简单论述

管一世

(成都体育学院，四川 成都　610081)

有关影像测量与分析系统在体育运动中的应用的简单论述

管一世

(成都体育学院，四川 成都610081)

摘要：影像测量方法是目前运动生物力学研究中常用的方法，它主要用于分析人体运动过程中技术是否合理、是否符合人体身体生理结构等[1]。其主要的测试方法包括平面定点机摄像、平面定点跟踪射线、立体定点定机摄像、立体定点跟踪摄像等方法[2]。运动影像解析系统可以实时准确地计测出动作过程中各个部位的运动曲线及关节相对转动角度，这对于错误技术动作和简明教授内容具有一定的意义。本文将对影像测量方法的分类及在体育运动中的应用的实际问题进行简单论述。

关键词：影像测试方法；竞技体育

近年来，在观看部分体育比赛如网球、篮球等项目时发现，这些比赛均可以通过回放来确定某一个关键球的归属或者得分情况。尤其在比赛的末尾，这种通过影像资料帮助裁判决定判罚的方法十分奏效。而这里提到的影像测量方法还是目前运动生物力学研究中常用的方法，它主要用于分析人体运动过程中技术是否合理、是否符合人体身体生理结构等。因此，影像测量对于生物力学相当重要。

一、影像测量方法的分类

影像测量方法包括以下几种: 平面定点机摄像、平面定点跟踪射线、立体定点定机摄像、立体定点跟踪摄像等方法。由于各种条件的限制，常用的是平面定机摄像测量方法、平面跟踪摄像测量方法和立体定机摄像测量方法。

(1)平面定机摄像测量方法：平面定机摄影测量方法是运动生物力学摄像测量方法中最为简单易行的一种测量方法。这种方法是将摄像机固定在三脚架上，拍摄前设定好摄像机的空间位置、拍摄距离、机高、取景范围、焦距、光圈等，这些条件固定好以后不变，从而拍摄人体和物体在平面内的运动。此种方法只适用于小范围的拍摄对象在一平面上或主要在一个平面上的运动，比如竞走，跳远等运动项目。

(2)立体定机摄像测量方法：立体定机摄像测量方法是采用两台或多台摄像机从不同角度对同一研究对象进行同步拍摄，然后把两台或多台摄像机所拍摄的影像进行数字化，通过直接线性变换从而获得所需的三维运动的空间坐标，获得有关的运动学参数[3]。立体定机摄像测量方法较平面定机摄像测量使用范围较广，在田赛的项目中经常用到立体定机摄像测量来获取所需运动学参数。

二、影像测量方法存在的误差现象

对人体动作规律的揭示主要是依靠影像测量方法的测量结果，而影像测量误差的存在会产生伪信息，歪曲混淆对人体动作现象的认识，甚至会导致出现错误信息和结论。为获得可靠的测量结果，必须研究影像测量过程中误差的大小、关系和性质，研究消除、抵偿和减弱测量误差的措施。因此，我们有必要对影像测量方法的误差问题进行系统的分析，全面考察影响影像测量精度的误差因素、误差性质以及减小和消除误差的对策与方法，从而使研究者能够更加深入的了解影像测量方法的误差范围，避免误差的产生，达到正确、有效利用这一方法为体育科研工作服务的目的。

(1)人因误差：运动影像测量的拍摄过程中，人因误差主要是由于测量者受分辨能力的限制，或因工作疲劳引起的感觉器官的生理变化，固有习惯引起的读数误差，以及一时疏忽等引起的误差。

(2)环境误差：由于目前使用的影像测量系统大都属于光电子设备，易受到光线、温度、电磁场、振动等环境因素的影响，从而引入误差。通常仪器在规定的正常工作条件所具有的误差称为基本误差，而超出此条件时所增加的误差称为附加误差。

(3)装置误差：装置误差主要包括标准器的误差和测量器具的误差两个部分。在运动影像测量中，所使用的标尺或标定框架本身的精度不够，会引入误差；另外，利用 DLT 算法进行三维重构时，对于控制点的质量、数量与分布会有一定的要求[4]，否则会产生重构误差。

而为了减少这些测试误差，贾谊、严波涛总结了5种较为常用的方法： (1)粘贴皮肤标志点法；(2)设置参照点法；(3)周期运动对侧关节点计算法；(4)局部拍摄法；(5)自校准技术标定法等[5]。

三、影像测量的发展趋势

(1)合于各个运动项目的需要、能现场及时反馈测试结果与方法和提供详细测试分析报告的方向发展。

(2)三维跟踪摄像、摄影测量方法的推广:目前,在进行影像解析时所拍摄的运动范围的横径一般只有3～5 m,拍摄范围越大,人像在画面中占的比例越小。为了增大人像占画面的比例、提高测量精度,必须采用跟踪拍摄方法。

(3)摄像测量精度越来越高:近年来,摄像测量方法逐步替代了电影摄影测量方法,但摄像测量的精度较低。为此必须提高摄像测量的精度,其途径是提高摄像、解析系统的分辨率。

(4)运动影像解析系统将逐步在我国各训练单位及体育院校普及:随着国民经济的迅速发展,科技的进步以及人们对运动影像解析在体育科研、运动训练、体育教学等方面重要作用认识的提高,该系统仪器设备将进入各基层单位,随之体育科研的成果、运动训练水平也将会更上一层楼。

四、小结

本论述大致阐明了如今比较火热的影像测量分析方法的分类、使用误差、目前的使用状况以及未来的发展趋势。该方法能较好的评价与指导运动员技术动作的完整与协调，随着摄影系统的不断升级，该方法也会日趋完善，将来一定会拥有更广阔的使用空间。但在使用时一定注意对误差的谨慎处理，避免得出无用数据，对竞技体育产生不良的影响。

参考文献：

[1]马逢伯。运动影像测量方法的发展现状研究

[2]王清，忻鼎亮，严波涛，张跃，曲峰。运动生物力学在竞技体育中的应用[M]。国家体育总局体育科学研究所

[3]卢德明，王云德，严波涛。运动生物力学测量方法[M]。北京体育大学出版社，2001:19 -33.

[4]冯文灏。近景摄影测量：物体外形与运动状态的摄影法测定[M]。武汉：武汉大学出版社，2002.

[5]贾谊、严波涛。运动影像测量方法与误差分析[M]。天津体育学院学报。

[6]杨跃飞、宋跃先、彭支玉。运动影像解析系统在体育领域的应用现状及发展趋势

中图分类号:TP391.41

文献标识码：A

文章编号：1671-864X(2016)06-0278-01

作者简介：管一世(1992.3—)，男，汉族，吉林，硕士研究生在读，成都体育学院，运动训练足球方向。