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视频技术在乒乓球比赛技战术分析中的应用研究

郑福泽  
【摘要】:经过专业测量,乒乓球比赛过程中,乒乓球的旋转速度和运行速度是影响乒乓球比赛胜负和精彩度的关键因素,所以快速直观的计算出比赛中乒乓球的旋转速度和运行速度对运动员和教练员将起到非常重要的作用。球拍特别是其覆盖物的发展变化,对现代乒乓球技战术的发展起了推波助澜的巨大作用,乒乓球器材生产厂家就迫切需要一种有效的方法,测试新研制的球拍胶皮的性能。对此,本文做了相关的应用研究,该课题得到了天津729乒乓球器材生产厂家的合作和资助,正在积极申报奥运攻关课题。 目前国内外将视频技术应用到乒乓球比赛中的研究还非常少,乒乓球比赛技战术数据采集与视频的采集是分离的,不能实现通过视频进行技战术的快速准确检索定位。为此本文利用计算机视频技术在乒乓球比赛临场技战术分析中的应用进行研究,具体是实现了乒乓球临场比赛视频的实时观看与采集、通过视频进行乒乓球比赛技战术的统计分析、乒乓球现场比赛视频帧的实时抓取和乒乓球比赛视频录像的帧抓取等。技术的实现采用基于源代码级的DirectX技术、VFW(Video for Windows,简称VFW)技术和视频编码技术进行开发,可以灵活、方便地操作硬件并获得各种需要的视频数据。实验测试表明方法的实现具有很好的实时性、准确性和鲁棒性。 当前对象检测方面虽然有了多种的实现算法,但乒乓球比赛运动对象分析方面的具体应用还非常少,还需要进一步的进行应用研究的实现。本文分别做了低速摄像机和高速摄像机拍摄图片乒乓球的检测。对于低速摄像机采集的图片,实现了乒乓球运行速度的计算;对于高速摄像机采集的图片,本文是在不加入额外标识的情况下,实现了乒乓球运行速度、旋转速度和碰撞深度的计算。本文结合背景减除方法、颜色匹配算法、形状匹配算法,提出了一种改进算法进行乒乓球的检测,能够有效完整地分割出运动对象,非常适合本课题的要求。速度和碰撞的计算是在乒乓球检测的基础上采用几何方面的公式和算法实现。实验结果表明算法的实现具有非常好的效果。 本文提出了计算机视频技术和运动对象检测技术在乒乓球比赛临场技战术分析中的具体应用方法。利用VC++实现了上述研究内容的原型系统,并通过实际比赛中技战术分析工作,对上述应用方法进行实际测试,结果表明上述视频技术应用方法对乒乓球比赛的技战术分析工作有明显的辅助支持作用。


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