大學足球運球技術評測系統的開發與研制

趙宗曦 孫天明

摘要：通過影像數字化與軟件編程相結合，解決足球教學中運球繞樁能力提升的具體方法。項目設計主要通過無人機攝像技術對測試者的運球路線進行記錄，隨后進行圖像數據化處理，與程序設定的理想標準值進行比較，提供針對性的解決方案。該項目主要有效解決了足球運球成績分析的，并且可以作為電子化的測試系統。

關鍵詞：體育器械;編程

1.前言

1.1項目創意來歷

2015年2月，國務院頒布了針對發展足球運動的相關指導方案。在《方案》中指出，針對在體育教學過程中所進行的足球運動要達到育人的效果。同年7月，教育部也頒發了關于《加強青少年校園足球實施》的相關意見。如今大學足球的考核以運球繞桿為主，但考核標準僅是記錄時間，對于在測試里存在問題的被測者，后續教學中不能準確地給出相應的指導建議，故需要一個新的評測系統為被測者提供具體的提升方案。

1.2項目意義

足球的技術主要分為運球、傳球、頂球等。運球作為足球運動當中最基礎、最重要的一項技能，對個人足球水平有至關重要的影響。該項目通過記錄測試中多元化的數據，獲得全方位、立體化的測評結果，給出精確的指導建議，有助于提高運球速度、流暢度等技巧，在個人足球水平得到提高的同時，被測者的成績也能實現穩步提升。

2.項目研究主要內容

2.1數據記錄

運用安裝在桿兩側的傳感器，可以記錄下被測者開始測試直至運球通過該桿的用時。同時懸停在測試場地上空的無人機能夠實時記錄下被測者運球繞桿的動態錄像。獲得原始錄像后在每一個過桿時刻逐幀截取圖像，可以求得被測者過桿時球與桿之間的距離并對其進行記錄。單人單次測試的不同數據組成一個數據組。

2.2數據處理

首先對被測者成績有效性進行判斷，若測試過程中人球同向過桿切通過相鄰兩桿時方向相反，則可判定為成績有效。若被測者成績有效則進行下一步的數據處理，無效數據組則直接進入“建議方案”環節。有效數據組數據進行進一步處理得到被測者的測試成績、桿間用時、桿兩側的振幅。

2.3數據分析

2.3.1標準組數據分析

標準組是指由大量（N=20）運球水平較為優秀的群體（總用時小于等于6.8s）組成的對照組。分析該組數據，獲得最佳運球過桿模型：平均桿間用時、繞桿時的速率和曲率半徑、最佳運球軌跡等。得到的標準組數據將會出現在程序中作為成績數據分析和對比的參考依據。

2.3.2用戶數據分析及建議

與最佳運球過桿模型進行對比的試驗組。對比兩組之間的同種數據，找到差異較大的一組或幾組數據所代表的實際意義?？梢员碚鞅粶y者在該階段所存在的技術漏洞，需要進行相應的提升訓練。

2.4設計程序

利用C++或Python，設計一個滿足上述三個步驟的要求的軟件，即對記錄的數據進行處理，并與標準組數據對比分析得到相應的提升建議。詳情參考圖1.

3.系統方案和技術路線

3.1系統方案

判別成績是否有效并對有效的成績組進行對比分析的系統方案如圖2所示，該分析系統是此項目的亮點。

3.2技術路線

3.2.1程序設計

編程部分利用C++或Python，處理被測者原始的數據得到桿間用時等間接數據，并相應的與標準數據進行對比，即yi和yi比較，Ti與Ti比較。若yi>yi則表明在過第i根桿時振幅偏大，這時系統會給出下次過第i根桿時盡量減少振幅的改進建議。若此時的Ti>Ti則說明是過桿時振幅過大導致的速度降低，此時減少過桿時的振幅可以有效的桿間時間。若僅是Ti>Ti則說明是運球過程當中的速度有待提升，系統會給出提升速度的訓練建議。還有一部分是自身成績數據之間的比較。要分析標準數據之間Ti的大小關系，即隨變量i的變化，Ti的大小會發生什么樣的變化，從理論上應當逐漸減小，起步后速度逐漸增加，桿間時間會有所減少。但若桿間時間有所增加則說明過桿的流暢程度不夠，已經影響到了整體速度，系統會給出提升過桿流暢程度的建議。以上便是整個過程的編程目的和思路。最終會以一個輸入數據反饋意見的程序進行結果展示。

4.結論

最后的創新成果主要包含以下幾點。首先有一個系統的足球繞桿測試的硬件系統和一個軟件系統。硬件系統可以獲取被測者的訓練、考試成績。訓練時獲取數據并通過軟件進行分析，給出改進建議;考試時只啟用記時系統。此系統的應用可大幅提升測試成績和大學生的足球水平。

參考文獻：

[1]陳梟.校園足球時代背景下高校體育課程教學改革研究[J].當代體育科技，2016（34）：146-148.

[2]劉望.基于校園足球推廣背景下體育院系足球專項課教學改革研究--以吉林省部分體育院系為例[D].吉林體育學院，2016.

基金項目：2020-2021學年第一學期大學生創新創業訓練計劃（項目編號：202105013）。

作者簡介：

趙宗曦，2001.06.30，女，貴州省甕安縣，學生，本科在讀，研究領域：新能源科學與工程。

孫天明，2001.09.24，男，北京市，學生，本科在讀，研究領域：新能源科學與工程。