视频图像处理技术在体育科学化训练中的应用及发展趋势
李婧
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李婧,. 视频图像处理技术在体育科学化训练中的应用及发展趋势[J]. 光电子进展,20249. DOI:10.12721/ccn.2024.160582.
摘要: 本文认为现阶段我国视频图像处理技术在体育科学化训练的实践过程中存在的问题主要表现在视频图像处理技术专业软件价格过高、国内关于视频图像处理技术的研究过少,自主研发能力较弱、视频图像处理的各项技术还需提高。且随着科学化训练理念的深入,未来视频图像处理技术会应用更为广泛,其在体育科学化训练中的发展趋势要求更清晰、更智能、更实用,对“硬件”、“软件”的要求也会更高,同时要实现多学科融合。
关键词: 视频图像处理;体育科学化;训练实践
DOI:10.12721/ccn.2024.160582
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1国内外研究现状

目前,国外对于视频图像处理技术的研究较多,他们已经开发出了大量关于视频图像处理技术的软硬件系统,并且得到了较好的收益。

我国关于视频图像处理技术的研究虽然没有国外成熟,但我国科研人员也开发和编制了不同项目和不同领域应用的视频图像处理软件,以及运动员训练和比赛的可视化分析和控制软件[1]同时很多科研工作者也都做了大量研究和尝试,并进行了相关科研论文的撰写[2][3],为后续视频图像处理技术的研究和发展奠定了坚实的基础。

2视频图像处理采集技术的方法和途径

苑廷刚等人对视频图像采集的设备进行了分类和介绍,包括硬件配置,软件系统,录像带、摄影机种类,光盘存储介质,IEEE-1394连接线接口和类型,图像采集卡及其分类等。其中,在视频图像的采集阶段需要运用摄像机进行拍摄,利用便携式高配置的笔记本或台式机电脑中的视频图像采集软件完成PAL制式和NTSC制式的数字运动视频图像的无压缩和不丢帧采集,并用非线性图像编辑卡进行视频图像的压缩、解压、处理和编辑。在技术分析阶段需要使用视频图像编辑软件和视频图像处理软件对运动视频进行编辑处理并对其进行专业分析,为后续训练提出合理建议和指导。

关于视频图像的采集方法,何睦[4]指出:视频图像处理技术的常用工作流程是首先进行运动技战术的视频或者图像采集,运动视频图像采集根据研究的目的不同而采用的方式不同。但不同的视频采集方式都是要按照一定的运动生物力学和训练学研究要求和步骤,实现一定的研究内容。即根据运动项目、技术要求、运动形式等不同的要求,视频图像采集方式有着不同的规范的视频图像采集要求,朱大军等人总结出了平面采集、三维采集、高速采集、红外线采集五种采集方法。

3视频图像处理技术的应用和发展

人类从外界获取的信息约有75%来自视觉系统[5],训练实践中运用视频图像处理技术最根本的目的是让运动员通过视频图像,形成对运动技战术的正确认知,运动员和教练员多通过视频图像处理技术来分析自身和对手的技战术水平和能力,从而有针对性的改正、提高和应对。

视频图像处理技术在体育科研中是最直观迅速,也是最容易被教练员和运动员接受的,其通过快速反馈系统进行最为直观的现场反馈,运用多媒体技术进行后续的加工处理,教练员、运动员和科研人员可以在短时间内得到较有价值的数据和指导性建议[6],并能有效提高运动员的运动能力和水平,因此其一直以来都是体育科学化训练事件中最为关键的一环,也是一项较有实用价值和发展前景的技术。

该项技术经过科研人员不断的研究、开发和应用,在体育科学化训练的实践中逐渐成熟,应用广泛且形式多样,主要包括视频图像同步叠加技术、分屏同步比较技术、视频全景图分析技术、视频图像的二维和三维解析系统、视频图像的自动识别和追踪技术、视频标注系统技术、计算机仿真和虚拟现实技术、技战术现场追踪和统计技术、视频非线编系统技术、视频测量技术和视频多通道同步采集和分析技术等[1]。在田径科研中,视频图像多重处理技术系统就有包括视频图像的反转录技术、视频图像文件数据库管理技术等22种应用技术,还有包括二维录像解析标尺的开发和应用、运动技术全景图技术比较等10种创新应用技术。由此可看出随着科学技术的发展,视频图像处理术会迅速发展,其也会根据运动项目的特点更加精准的服务于各个项目,从而满足不同的需求,以实现科技助力体育的目的。

4视频图像处理技术存在的主要问题

4.1视频图像处理技术专业软件价格过高

专业的运动视频图像处理分析软件的价格一般都在三万元人民币以上,而二维和三维的录像视频解析软件的价格则高达几十万元人民币,红外光点摄像机视频图像采集技术的价格和对使用者专业程度的要求更是一般的运动员、教练员和科研人员无法达到的[1]。若是没有充足的经费支持,现阶段视频图像处理技术根本无法广泛应用于体育科学化训练中。

4.2国内关于视频图像处理技术的研究过少,自主研发能力较弱

目前,我国关于视频图像处理技术在体育科学化训练中的研究还远不如国外成熟,而且受科研经费的限制,我国关于运动视频图像处理软件的研发也发展缓慢,主要还是引进国外的软件、技术以及科研人才。这并不利于我国未来体育科学化训练的发展。

4.3视频图像处理的各项技术还需提高

现阶段的运动视频图像处理技术还存在着诸多问题,包括通用的一些视频图像处理软件精度不高或是功能不强、传统录像视频解析耗时过长,效率不高、视频图像采集和同步形式单一、视频叠加和放大的清晰度处理技术还需提高、视频全景图技术不能解决固定位置的旋转运动视频图像、多种视频图像处理技术系统的联合开发和应用结合点较弱等[1]。

5视频图像处理技术在体育科学化训练实践中的发展趋势

5.1随着对于科学化训练理念的进步,运动训练学研究认为视觉在很多运动项目中都起主导作用,表象训练、视动训练等训练方法越来越受认可。因此,未来视频图像处理技术会应用更为广泛,其在体育科学化训练中的发展趋势势必是要朝着更清晰、更智能的方向去发展的。

5.2计算机多媒体技术的蓬勃发展,对视频图像处理技术的影响很大,现阶段,高水平运动队使用视频图像处理技术都对高精度、准确度、科学智能化有很高的要求,尤其是一些对技战术要求较高的项目,未来视频图像处理技术不仅要能够做到分析,还要做到能够模拟、演绎,甚至是朝着能够预测运动员或其对手的技战术的方向去发展,达到对运动员的技战术有实质性指导意义的目的。

5.3未来,二维标尺、运动视频图像的全景图技术和专项视频图像分析软件的开发等创新性技术会逐渐成为主流,这意味着要有足够的经费以及专业的科研人员来支持,因此,要想实现既定目标,不仅“硬件”要过硬,“软件”也必须能够匹配。因此一定要依托国家经费和政策的有力支持,加大拥有自主知识产权的运动视频图像多重处理技术系统的软件开发和研制[1]。同时要增强教练员和运动员对于该技术的自主认知和分析能力,从而提高运动员的运动水平以及他们对技战术的分析、理解、研究和评价的能力。

5.4任何技术都不是孤立存在的,因此运动视频图像处理技术的发展一定要实现多学科融合,要与运动训练学、运动生理学、运动生物力学、运动医学、心理学、教育学等学科紧密相连,更好、更精准、更细致的服务于不同运动项目的科学化训练。未来,运动视频图像技术还应与训练场馆相融合,从而打造更智能、更科学的训练环境。

参考文献:

[1]苑廷刚. 运动视频图像多重处理技术系统在田径科研领域中的应用和创新[D].北京体育大学,2011.

[2]周晓东,周兴龙. 便携式、现场快速反馈系统的研制[C]//.第十届全国运动生物力学学术交流大会论文汇编.[出版者不详],2002:459-461.

[3]龚铭新,郭俊人,黄勇. TJH-02视频图像处理方法的实验研究[C]//.第十届全国运动生物力学学术交流大会论文汇编.[出版者不详],2002:361-364.

[4]何睦.田径项目中运动视频图像采集技术方法的应用研究[J].体育科技文献通报,2013,21(02):130-132.

[5]运动心理学[M]. 清华大学出版社 , (美)理查德·考克斯(RichardH.Cox)著, 2003

[6]运动生物力学测量方法[M]. 北京体育大学出版社 , 卢德明主编, 2001.

作者简介:李婧(1999-),女,汉,北京人,在读硕士研究生,研究方向:体育教育训练学。

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