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高速相机结合运动分析_CN

发布时间:2022-10-24 18:08:06 浏览次数:44

运动分析

高速相机结合运动分析,让棒球运动实现精准动作捕获

 

高速相机捕获的影像与运动分析相结合,不但能在赛场上捕捉实况用于动作分析及判定,还能在自我训练中帮助球员精进技能。

 

文/The Imaging Source映美精

 

在由纪实著作改编的电影《魔球》中,讲述了如何使用计量学,从客观数据分析的角度来挑选球员组建球队,运用科学的方式,帮助球队取得耀眼的比赛成绩。事实上,美国大联盟使用运动科学精准纪录球赛已有多年,通过精准运算来微调投球或击球的动作,来精进球员表现。

近年来,亚洲也开始发展相关科技。某学术单位开发的运动科学系统供球团/球队使用,采用The Imaging Source(TIS)高速相机捕捉影像,以多台相机立体建模方式,帮助实现球员动作分析及电子好球带功能。

另外,许多球员自己也开始使用运动科学系统进行自主训练。运动科学系统厂商动晰运科与TIS 代理商肯定科技合作,提供一套包含TIS相机的运动科学系统,让棒球选手在自己训练时,能够通过实时观看回放影像,精进训练动作,提升训练质量。 

 

在球场上的应用 

在球场上,可以使用多台高速相机系统进行3D建模,实现动作分析以及设置电子好球带。

场上球员投球球速达每小时130/140公里,要捕捉球的运动轨迹以及球员的一连串动作,必须使用高速相机进行记录及回放,用于分析。某团队选用TIS高速相机,相机搭载Sony Pregius CMOS 全局快门高灵敏度传感器,在现场架设6台以上相机。

在现场架设相机时,拍摄角度很重要,只要角度稍稍移动,那怕只差一点点,都无法完全捕捉球员的动作以及球的走向。因此架设相机时必须要保证其能完整且精准地记录整场比赛。

在现场架设的相机越多台,意味着所获得的影像资料越齐全。假设一台相机一秒能捕获300张图像,那么6台相机一秒就能捕获1800张图像,通过多台相机能获得大量不同角度的图像,供后端智能软件进行大数据分析。

过去,如果某场比赛投手表现不佳,可能能够看出球员手肘动作的不同,但是没有数据可显示实际差距为多少。现在,通过多重影像资料可以了解到选手的动作变化,包括左右手肘、肩膀、膝盖等移动瞬间的角度以及速度的变化,可以得到精确的数字以及选手运行变化的轨迹。

(1)3D建模

通过多角度影像拍摄,然后经后端AI运算处理,可以精准算出人体的17个节点,在三维空间中有51个维度 (X、Y、Z)可以进行分析,建立球员的骨骼模型,精准重现运动轨迹,进一步记录选手每一次投球或击球的身体位置(例如投球时手肘的角度与位置,击球时挥棒瞬间球员及球棒的空间位置)。选手可以借助数据分析结果来改善动作,精进比赛表现。

(2)电子好球带

好球带是一个三维空间,而不是二维的。电子好球带功能利用两台高速相机,通过3D立体影像分析的方式,找出空间内X及Y的交叉点,判定球的确切落点,再以平面方式呈现给观众,成为主审的辅助,提升判球的准确性。

The Imaging Source 相机搭载Sony Pregius CMOS IMX 287全局快门高灵敏度传感器,可用来捕捉高速移动的棒球以及球员一連串的动作。

 

在自主训练中的应用 

在自主训练方面,动晰科技与肯定科技合作,使用两台以上DFK 37AUX287相机,拍摄方向可由选手(打击手)上方以及侧边纪录,运用相机触发模式,搭配Windows接口平板,可实时捕捉到球员的运动平面轨迹、投球和击球角度以及瞬间球速。

安装过程简单,选手可依自己的需求自行调整平板内参数以及触发点,目前已有球队的球员使用该系统进行自主训练。球员反馈说,“自主练习时,无需累积多次击球数量,系统可单次击球就回放动作及相关数据,帮助球员及时修正动作。” 

图1:自主训练系统使用TIS高速相机,安装过程简单,单人也可自主训练。(图片来源:动晰科技)

图2:球员运动轨迹,记录球员投球瞬间的动作位置、角速度及球速等。(图片来源:动晰科技)

 

目前系统还有很多可以延伸发展的部分,除了优化接口,让使用者更清楚、更容易地判读数据外,也在渐渐朝即时显示影像的方向迈进。未来,该系统甚至可以了解球员的疲劳程度,借助数字及影像比对来观察球员的姿势变化,并与物理治疗师配合,以降低球员运动伤害的概率,也可以使用更科学有效的方式来降低球员的运动伤害风险。



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