監測技術系統在比賽中的應用

崔博

（寶雞文理學院 陜西 寶雞 721013）

隨著信息技術的發展和應用，當前我們已經信息化時代、智能化時代、網絡化時代，在當前的社會中，信息技術、智能技術等的廣泛使用，成為了時代的特征。在信息技術等的廣泛應用和發展中，檢測技術系統被廣泛的應用在各個方面，例如安全監控、防盜監控等，在一些比賽中，監測技術系統也得到了有效的利用。例如游泳比賽、設計比賽、田徑比賽等。本文就針對監測技術系統在體育比賽中的應用，以及相關的內容進行分析研究。

1 監測技術系統在比賽中的應用意義

社會在進步，經濟的發展，科技在不斷的深入研究，在當前的社會中，越來越多的信息技術應用到各個方面。在眾多的信息技術中，監測技術是應用較為廣泛的一種信息技術，在安保、比賽等中得到有效的利用。當前隨著體育事業的發展，各種比賽競技水平得到不斷的提升，越來越多的比賽成績不斷的刷新紀錄，而如何確定比賽的成績，比賽動作的規范性，就需要使用一些科學技術，對運動員比賽中的動作等進行監測[1]。

傳統的比賽計時等，以及無法滿足當前體育事業發展的需求，傳統的比賽記錄技術無法滿足運動員的訓練需求、比賽需求，為此需要應用一個先進的信息技術。為此圖像技術、計算機技術、網絡技術等在各種比賽中興起，并被廣泛的應用。監測技術系統是由計算機技術、圖像技術等為一體的一種綜合監測分析技術系統，在體育比賽中的應用，發揮中關鍵性的作用。

隨著體育事業的發展，在各種體育比賽中，各個國家會根據自己的需求，在比賽場地的不同地方，要求設施錄像拍攝、數據提取、檢測精度等，這位檢測技術系統的應用提供了基礎。我們以游泳比賽為例進行分析研究。游泳比賽中在游泳場館的各個地方設置了很多的檢測技術系統、設備，泳池邊上、泳池里，場館內部四周、中央等設置各種類型的監測系統，對游泳運動員的比賽動作、比賽情況、犯規情況等進行檢測[2]。使用這些檢測技術系統、設備，對運動員的比賽情況進行及時、準確、精確的反饋，也為運動員今后訓練需要注意的地方提供參考依據。這些監測技術系統在比賽中的應用，可以提供細節動作、水下動作等，為運動員游泳技能的提升、游泳動作的規范等提供可以參考的精確的檢測依據。所以我們針對監測技術系統在比賽中的應用，以及相關的內容進行分析研究。

2 監測技術系統在比賽中的應用研究方法

為了更好的研究監測技術系統在比賽中的應用，我們以游泳比賽為例進行研究。對游泳比賽進行全面分析，通過監測技術系統對運動員水上、水下的動作等進行監測[3]。

在游泳比賽中，對運動員的比賽動作、比賽時間等進行的監測，采用的監測技術系統，主要有錄像系統、計時系統、圖像系統等，使用的監測設備主要有：攝像機（水上、水下）、錄像信號轉換器、畫面合成器、錄像機、計算機、相關信息的分析軟件等。在游泳比賽中，使用攝像機對運動員的水上、水下比賽畫面進行拍攝采集，并通過畫面合成器，將不同攝像機拍攝的畫面合成在一起，同步的顯示在錄像畫面上，而錄像信號轉換器，則是對需要的錄像畫面進行選擇，錄像機、顯示器等設備，主要是記錄、顯示攝像機、錄像機拍攝的錄像信號，而計算機、分析軟件等設備，主要是對拍攝的畫面進行編輯、分析。在比賽中監測技術系統的應用工作原理如下圖1。

圖1 比賽中監測技術系統中采集、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，攝像機的位置為游泳池的側邊上，對運動員出發、轉身階段進行重點的監測和分析，水上攝像機值進行運動員出發階段入水前部分的畫面，是距離出發臺端面垂直距離3 m的處的泳池側面。水下攝像頭則是對運動員出發階段水下部分、轉身階段的畫面進行拍攝，其位置是距離泳池出發斷面7 m、轉身階段端面3 m位置處的泳池側面上。攝像頭的安裝理論上是需要垂直運動平面，但是為了防止運動員出發、轉身階段形成互相的遮擋，可以對攝像機的位置進行適當的調整[4]。例如水下攝像機的安裝方式有兩種如下圖2。

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

在游泳比賽中，一個泳池中分了很多的水道，攝像機的位置，角度進行標定，例如水平方向和垂直方向上的標定，使用平面解析的方法對攝像機的仰角、廣角進行調整，保證拍攝的畫面清晰、準確[5]。這些監測技術設備，處理進行畫面的處理、編輯、分析之外，還對運動員的戰術、、時間、距離、速度等數據進行分析、計算、解析，然后通過圖像資料、文字信息進行比賽進展的反饋。

3 監測技術系統在比賽中的應用

以上我們分析了在比賽中檢測技術系統的應用原理等，我們可以知道的比賽中監測技術系統的重要性以及發揮的作用，為此我們進行實際的應用案例分析。從國內和國際比賽中檢測技術系統的示意圖可以發現，攝像機的位置存在一定的差異，國際比賽中，監測技術系統的平面圖與國內比賽測技術系統的平面圖如圖3、圖4所示。

圖3 國際游泳比賽中監測技術系統的平面圖Fig.3 International swimming competition within the floor plan of monitoring technology in the system

圖4 國內游泳比賽中監測技術系統的平面圖Fig.4 Domestic swimming competition within the floor plan of monitoring technology in the system

從圖3、圖4中，我們看出國際比賽和國內比賽中監測技術系統的差異，國際比賽采用的是7臺攝像機監測并分別放置在 7.5 m、10 m、15 m、25 m、35 m、40 m、42.5 m 處， 共有 8個賽道，這些攝像機同步拍攝8個賽道的運動員的比賽畫面。中國為了使用國際游泳比賽的規則和圖像監測技術，以國際比賽監測技術系統為研究對象，研究使用中國運動員情況的比賽監測技術系統。比賽監測技術系統需要大量的經費、設備、人員等，中國的科研經費無法滿足現狀，為此形成了具有中國特色的比賽監測技術系統（圖3）。

攝像機的圖像采集方法為：1號機定點拍攝出發15 m以及對中游段的技術錄像進行掃描，2號機定點對50 m處轉身后前7.5 m進行拍攝，以及對中游段的技術錄像進行掃描。3號機則定點對100 m處轉身后的7.5 m以及沖刺7.5 m出的畫面進行拍攝，以及對中游段的技術錄像進行掃描。在實施監測技術中，在運動員出發前打開每臺攝像機，并對比賽計時板上的選手成績進行拍攝[6]。拍攝技術則是通過錄像機單場重放，對各個時段的運動員的比賽參數進行采集，使用計算機對這些參數進行處理分析，得出運動員在比賽中的技術參數等。

4 監測技術系統在比賽中的應用結果分析

在游泳比賽中，監測技術系統采集的數據、畫面眾多，針對比賽中不同時段的運動員的速度等數據進行采集分析，我們以游泳運動員的羅雪娟、張穎的50 m蛙泳技術數據以及李麗萍、張丹的200 m蛙泳技術數據為例進行分析。具體如表1所示。

表1 羅雪娟、張穎的50 m蛙泳技術數據表Tab.1 LUO Xue-juan，ZHANG Ying the 50 m breaststroke technical data sheet

表2 李麗萍、張丹的200 m蛙泳技術數據表Tab.2 LI Li-ping，ZHANG Dan 200 m breaststroke technicaldata sheet

從表1、表2中的數據，我們可以知道，在游泳比賽中監測技術系統監測運動員不同階段的運動情況，精度、準確度較高，監測的圖像信息清晰、質量高。監測技術系統監測的運動員的游泳時間非常的精確，例如孫楊的游泳成績：

表3 孫楊奧運會（倫敦）的游泳成績Tab.3 SUN Yang Olympic （London）swimming performance

從孫楊的游泳成績以及不同游泳項目所用的時間進行分析，監測技術系統在比賽中的應用，數據采集的準確定和精確度非常高。

經過本次研究得出，在比賽中，監測技術系統的應用，安全性高，可以進行水上攝像、水下攝像，監測的數據信息全面、準確、精確，可以適用各種游泳池。

5 結束語

隨著科學技術的發展，越來越多的信息技術、高新技術在各個領域中得到應用，在中國體育事業的發展中，信息技術的應用發揮著重要的作用，為運動員的比賽、訓練提供精確、準確、全面的監測畫面和數據信息，促進其戰略技術、動作技術等的調整和轉變，促進運動員，提高自己的比賽成績。監測技術系統在比賽中的應用，隨著體育事業的發展以及信息技術的更新，會越來越精準、高效、全面，為中國體育事業的發展，作出貢獻。

[1]劉敏.中國優秀手槍射擊運動員持槍臂表面肌電特征及其訓練監測系統的應用研究[D].太遠：山西大學，2010.

[2]苑廷剛.運動視頻圖像多重處理技術系統在田徑科研領域中的應用和創新[D].北京：北京體育大學，2011.

[3]謝威，李建英，周繼和.游泳比賽現場的技術監測研究及應用[J].體育科學，2008（3）:52-57.

[4]周曉東，程燕，林洪.游泳比賽技術監測系統的研究[J].中國體育科技，2008（4）:84-86.

[5]周曉東，程燕，林洪.游泳比賽技術監測系統的研究[C]//中國體育科學學會運動生物力學分會.第十一屆全國運動生物力學學術交流大會論文匯編（摘要），中國體育科學學會運動生物力學分會，2006.

[6]崔雁松，夏克文.競走犯規智能無線監測系統[C]//Huazhong Normal University、Wuhan Institute of Technology.Proceedings of 2010 International Conference on Circuit and Signal Processing&2010 Second IITA International Joint Conference on Artificial Intelligence （Volume 2），Huazhong Normal University、Wuhan Institute of Technology，2010:4.