运动分(fēn)析
高速相机结合运动分(fēn)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(fēn)析相结合,不但能(néng)在赛场上捕捉实况用(yòng)于动作分(fēn)析及判定,还能(néng)在自我训练中帮助球员精进技能(néng)。
文(wén)/The Imaging Source映美精
在由纪实著作改编的電(diàn)影《魔球》中,讲述了如何使用(yòng)计量學(xué),从客观数据分(fēn)析的角度来挑选球员组建球队,运用(yòng)科(kē)學(xué)的方式,帮助球队取得耀眼的比赛成绩。事实上,美國(guó)大联盟使用(yòng)运动科(kē)學(xué)精准纪录球赛已有(yǒu)多(duō)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(kē)技。某學(xué)术单位开发的运动科(kē)學(xué)系统供球团/球队使用(yòng),采用(yòng)The Imaging Source(TIS)高速相机捕捉影像,以多(duō)台相机立體(tǐ)建模方式,帮助实现球员动作分(fēn)析及電(diàn)子好球带功能(néng)。
另外,许多(duō)球员自己也开始使用(yòng)运动科(kē)學(xué)系统进行自主训练。运动科(kē)學(xué)系统厂商(shāng)动晰运科(kē)与TIS 代理(lǐ)商(shāng)肯定科(kē)技合作,提供一套包含TIS相机的运动科(kē)學(xué)系统,让棒球选手在自己训练时,能(néng)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(yòng)
在球场上,可(kě)以使用(yòng)多(duō)台高速相机系统进行3D建模,实现动作分(fēn)析以及设置電(diàn)子好球带。
场上球员投球球速达每小(xiǎo)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(yòng)高速相机进行记录及回放,用(yòng)于分(fēn)析。某团队选用(yòng)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(hěn)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(néng)完整且精准地记录整场比赛。
在现场架设的相机越多(duō)台,意味着所获得的影像资料越齐全。假设一台相机一秒(miǎo)能(néng)捕获300张图像,那么6台相机一秒(miǎo)就能(néng)捕获1800张图像,通过多(duō)台相机能(néng)获得大量不同角度的图像,供后端智能(néng)软件进行大数据分(fēn)析。
过去,如果某场比赛投手表现不佳,可(kě)能(néng)能(néng)够看出球员手肘动作的不同,但是没有(yǒu)数据可(kě)显示实际差距為(wèi)多(duō)少。现在,通过多(duō)重影像资料可(kě)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(kě)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(duō)角度影像拍摄,然后经后端AI运算处理(lǐ),可(kě)以精准算出人體(tǐ)的17个节点,在三维空间中有(yǒu)51个维度 (X、Y、Z)可(kě)以进行分(fēn)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體(tǐ)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(kě)以借助数据分(fēn)析结果来改善动作,精进比赛表现。
(2)電(diàn)子好球带
好球带是一个三维空间,而不是二维的。電(diàn)子好球带功能(néng)利用(yòng)两台高速相机,通过3D立體(tǐ)影像分(fēn)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,成為(wèi)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(kě)用(yòng)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(yòng)
在自主训练方面,动晰科(kē)技与肯定科(kē)技合作,使用(yòng)两台以上DFK 37AUX287相机,拍摄方向可(kě)由选手(打击手)上方以及侧边纪录,运用(yòng)相机触发模式,搭配Windows接口平板,可(kě)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(kě)依自己的需求自行调整平板内参数以及触发点,目前已有(yǒu)球队的球员使用(yòng)该系统进行自主训练。球员反馈说,“自主练习时,无需累积多(duō)次击球数量,系统可(kě)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(yòng)TIS高速相机,安装过程简单,单人也可(kě)自主训练。(图片来源:动晰科(kē)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(kē)技)
目前系统还有(yǒu)很(hěn)多(duō)可(kě)以延伸发展的部分(fēn),除了优化接口,让使用(yòng)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(kě)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(wù)理(lǐ)治疗师配合,以降低球员运动伤害的概率,也可(kě)以使用(yòng)更科(kē)學(xué)有(yǒu)效的方式来降低球员的运动伤害风险。