探析視頻融合技術(shù)在運動技能學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

唐夏琳

(湖南永州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南永州 425006)

探析視頻融合技術(shù)在運動技能學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

唐夏琳

(湖南永州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南永州 425006)

我國體育教學(xué)和訓(xùn)練普遍存在高重復(fù)低效率的運作模式，教練和教師對現(xiàn)代高、新科技工具和手段了解少、應(yīng)用少。為使我國體育由大變強，開發(fā)和應(yīng)用高新技術(shù)是當(dāng)前我國體育發(fā)展的基本策略。視頻融合技術(shù)的開發(fā)是順應(yīng)時代、社會和體育發(fā)展的科技產(chǎn)品，將此產(chǎn)品應(yīng)用與大眾體育運動技能學(xué)習(xí)將有效推動大眾體育學(xué)習(xí)熱情、大步提升運動技能學(xué)習(xí)效率和豐富體育運動技能教學(xué)和訓(xùn)練的手段。將視頻融合系統(tǒng)應(yīng)用與運動技能學(xué)習(xí)的各個階段，為各階段要完成的具體任務(wù)提供豐富反饋信息;為運動技能學(xué)習(xí)提供科學(xué)化工具，推進(jìn)體育技能學(xué)習(xí)興趣化、娛樂化和科技化。

視頻融合;運動技能;技術(shù)

在科技發(fā)達(dá)的今天，各行各業(yè)都不斷吸收和利用多種科技手段，各行業(yè)中效率競爭的焦點集中在科技利用水平和科技更新步伐?？v觀我國體育教學(xué)和訓(xùn)練，基本都是師徒式的手把手和經(jīng)驗型填鴨式教學(xué)訓(xùn)練。對比其他學(xué)科的教與學(xué)，不難發(fā)現(xiàn)體育教學(xué)訓(xùn)練中對現(xiàn)代科技設(shè)備的利用和吸收水平極低。眾所周知運動技能的學(xué)習(xí)屬運動認(rèn)知領(lǐng)域，它需要對物體運行速度、蘊含力量、所處空間進(jìn)行綜合認(rèn)知，而所有這些如果能借助一些科學(xué)技術(shù)更為直接的呈現(xiàn)，將有助于人們對物體的運動認(rèn)知更清晰、更準(zhǔn)確。因此解決當(dāng)前運動技能學(xué)習(xí)中效率問題的關(guān)鍵在于研發(fā)和利用高科技產(chǎn)品。本研究中的視頻融合技術(shù)就是要研發(fā)和利用現(xiàn)代科技視頻設(shè)備，將多種視頻源信息進(jìn)行綜合處理，以幫助人們利用視覺感官提高對物體的空間、速度和力量認(rèn)知的一種現(xiàn)代化技術(shù)。

1 視頻反饋技術(shù)概述

隨著科技水平的日益進(jìn)步，視頻反饋技術(shù)在運動技能學(xué)習(xí)上得到推廣和應(yīng)用。這也極大地推進(jìn)了運動技能學(xué)習(xí)方式的變革。近年來，劉曉茹(2007)運用不同相對頻率的視覺表現(xiàn)反饋對運動技能學(xué)習(xí)的效果進(jìn)行了實驗研究，認(rèn)為高頻率視覺反饋組的績效好于低頻率視覺反饋組;施芹(2006)運用多通道信息反饋教學(xué)法對運動技能學(xué)習(xí)的效果進(jìn)行了實驗研究，認(rèn)為多通道信息反饋教學(xué)法有助于提高練習(xí)者的運動技能;蔡正新(2006)運用不同反饋頻次對羽毛球技能學(xué)習(xí)的效果進(jìn)行了實驗研究，他認(rèn)為高頻次的反饋信息更有利于立即表現(xiàn)學(xué)習(xí)成績的提高，在技能學(xué)習(xí)的初始階段和矯正錯誤動作練習(xí)中，應(yīng)在教學(xué)中采用高頻次的反饋信息。以上學(xué)者從理論和實證方面的研究成果為視頻融合技術(shù)在運動技能學(xué)習(xí)中發(fā)揮的應(yīng)用奠定了很好的基石。

2 視頻融合技術(shù)概述

視頻融合技術(shù)是指綜合兩個或多個源視頻的信息，以獲取對同一場景更為精確、全面，更為可靠的視頻描述技術(shù)。它能將多源視頻信息資源的利用率得以最大限度地發(fā)揮，多源圖像配準(zhǔn)和融合技術(shù)的理論研究已經(jīng)取得了很多成果。如在圖像處理、計算機、汽車制造、無線電等行業(yè)被廣泛運用。例如:伍軍(2003)、張進(jìn)華(2006)等學(xué)者曾利用視頻融合技術(shù)對機器人遙控、火焰識別等進(jìn)行研究，為各自相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了理論依據(jù)與實踐經(jīng)驗。由于可以有效綜合多源圖像信息，采用多傳感器數(shù)據(jù)融合比單一傳感器信息能夠得到對目標(biāo)更精確的描述。所以近年來成為國際學(xué)術(shù)界圖像處理研究領(lǐng)域的一個熱點。但是可實用的圖像融合系統(tǒng)目前還處于實驗研究階段。國外有關(guān)實時圖像融合系統(tǒng)的報道甚少，國內(nèi)的有關(guān)研究［1－6］局限于利用高性能數(shù)字信號處理器提高處理速度，在體育訓(xùn)練教學(xué)中暫且還沒有研究和應(yīng)用。圖像融合技術(shù)應(yīng)用的突出障礙是實時性與處理速度。本文提出的實時視頻圖像融合系統(tǒng)，具有實時、高速、通用特點。

視頻融合和視頻反饋有些相同的方面，但也有著質(zhì)的差別。雖然視頻反饋技術(shù)在運動技能學(xué)習(xí)中得到了推廣應(yīng)用，但視頻反饋對運動技能的掌握存在一定和制約因素:這主要表現(xiàn)為反饋的滯后性，以往視頻反饋一般在練習(xí)者動作完成后，才能進(jìn)行反饋，降低了運動技能的學(xué)習(xí)效果。而視頻融合技術(shù)可以將練習(xí)者的動作技術(shù)與優(yōu)秀運動員的動作技術(shù)同步反饋在同一視頻中，并能在練習(xí)者做動作的過程中即時反饋出來，這一技術(shù)的運用將極大地提高運動技能學(xué)習(xí)的效率，為運動技能的學(xué)習(xí)提供新的手段和方法，為運動技能學(xué)科體系的完善提供理論依據(jù)。視頻反饋是視頻融合技術(shù)的低級階段和基礎(chǔ)保障。

3 視頻融合技術(shù)對運動技能學(xué)習(xí)機制的作用

3.1 運動技能學(xué)習(xí)機制與視頻融合

運動技能是在運動的過程中按一定技術(shù)要求完成的隨意運動行為，它是人體在運動過程中通過學(xué)習(xí)而獲得的技能。教育、心理、體育等學(xué)科的研究者們［7－12］分別從不同角度探討了運動技能的概念及本質(zhì)屬性。運動技能形成的機制的普遍共識為［13－15］:(1)巴甫洛夫創(chuàng)立的條件反射學(xué)說;(2)從控制論視角的建構(gòu)機制學(xué)說。前者是當(dāng)前比較廣泛運用闡明與解釋運動技能形成機制的一種理論。該學(xué)說認(rèn)為運動學(xué)習(xí)和運動記憶是通過神經(jīng)系統(tǒng)不斷地接受環(huán)境的變化而獲得新的行為習(xí)慣或經(jīng)驗的過程;依據(jù)該學(xué)說理論可知，運動學(xué)習(xí)中一個非常重要的環(huán)節(jié)就是要讓接受的環(huán)境不斷變化，以使神經(jīng)系統(tǒng)對運動技能產(chǎn)生新的記憶和經(jīng)驗。通常的運動學(xué)習(xí)主要是通過運動技能的示范動作和觀看別人的運動動作來感受環(huán)境的變化，但是人對這些信息的記憶和處理總是短暫的和不重復(fù)的，若能將這些變?yōu)槟苤貜?fù)和長久，更有利于大腦強化運動環(huán)境變化的感受。視頻融合正好具備這樣的特點，該技術(shù)能整合不同場景的動作示范，包括自己和別人，且還能實現(xiàn)及時和延時不同時間段的反饋要求，這就豐富了條件反射中的刺激類型和刺激強度，從而使條件反射更穩(wěn)定。視頻融合技術(shù)在該理論學(xué)說中能起到強化環(huán)境變化的效用。建構(gòu)機制學(xué)說認(rèn)為運動技能的形成，是在大腦皮層感覺區(qū)域或運動區(qū)，形成感覺記憶痕跡或技巧運動功能構(gòu)型，當(dāng)再現(xiàn)運動技能時，大腦皮層就根據(jù)來自體內(nèi)外的輸入信息，引出一定的記憶痕跡或運動構(gòu)形，運動控制系統(tǒng)即自動地“跟隨”該痕跡或構(gòu)型而活動。該理論中運動技能形成的必備條件是輸入信息，只有輸入信息才可能引出記憶運動痕跡，由此可知運動技能學(xué)習(xí)中主要解決信息的輸入，信息輸入的通道有兩種，一者是第一信號系統(tǒng)，二者是第二信號系統(tǒng)，其中第一信號系統(tǒng)的輸入直接、強烈。這里的第一信號系統(tǒng)主要指人體的感官，其中最重要的感官就是視覺，人們通過視覺能感知物體的速度、力量和空間位置。沒有視覺的參與很難完成體育運動，因此盲人基本上沒有技能類體育運動。從該理論我們不難得知，在運動技能學(xué)習(xí)中要著重發(fā)揮視覺感官的信息輸入作用。而視頻融合技術(shù)就是通過對多個視頻信息源的采集和整合，將這些豐富的信息通過人的視覺感官進(jìn)行輸入，達(dá)到調(diào)動大腦運動記憶痕跡目的。因此視頻融合技術(shù)在建構(gòu)學(xué)說理論中能擔(dān)負(fù)豐富輸入信息的作用。綜上可知視頻融合技術(shù)符合運動技能形成機制客觀規(guī)律，如能研發(fā)使用有助運動技能加速形成。

4 視頻融合技術(shù)在運動技能學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

4.1 粗略掌握動作階段的應(yīng)用

粗略掌握動作階段主要的任務(wù)是形成對動作概念的認(rèn)識。針對此階段的任務(wù)本研究設(shè)計的視頻融合包括這幾方面的內(nèi)容。一、示范動作和正常動作節(jié)奏視頻的融合，融合的辦法是將一個動作劃分成幾個階段，以每個階段為起點提取一個周期的視頻，然后將這些階段的多個視頻進(jìn)行融合，形成一個融合視頻畫面。通過該畫面幫助初學(xué)者建立完整動作概念;二、示范動作慢節(jié)奏視頻的融合，融合的辦法同上，只是將播放速度進(jìn)行有效控制。這樣融合解決的是讓初學(xué)者對動作概念有個清晰的認(rèn)識;三、示范動作的快慢動作視頻融合，即將教師或優(yōu)秀運動員的動作示范視頻分為正常節(jié)奏與慢節(jié)奏兩種不同的畫面，再將兩個不同的畫面融合在同一屏幕上播放，快慢節(jié)奏融合的視頻畫面主要作用就是幫助初學(xué)者建立一個連續(xù)而又完整的動作概念。這三種融合的視頻在屏幕上實現(xiàn)切換和選擇。切換和選擇指其中的三種畫面，一者為正常節(jié)奏畫面，一者為慢節(jié)奏畫面，還有一個為快慢融合的畫面。在選擇出任意一幅融合的視頻為主的情況下，還可以實現(xiàn)畫面的畫中畫切換。四、練習(xí)者模仿示范動作的視頻融合，通過對示范動作的理解，練習(xí)者進(jìn)行模仿學(xué)習(xí)，將模仿學(xué)習(xí)的視頻圖像進(jìn)行融合，使得練習(xí)者在獲取該動作的一個初步的本體感覺后，再通過觀看練習(xí)的融合視頻，從而達(dá)到借助視覺感官來及時調(diào)整和提升自身本體感覺對該項技能操作的運動認(rèn)知。

4.2 改進(jìn)提高階段的應(yīng)用

改進(jìn)提高階段要解決的是多余動作、錯誤動作和動作的熟練程度。針對這樣的任務(wù)我們設(shè)計了這樣一些視頻融合。一、訓(xùn)練者的練習(xí)動作圖像和示范者示范動作圖像進(jìn)行視頻融合，讓練習(xí)者通過自身和示范者之間融合的圖像對比和發(fā)現(xiàn)自己動作差距及錯誤。在這個融合的視頻中，同屏里可以實現(xiàn)示范者視頻圖像、練習(xí)者視頻圖像和兩者融合圖像的三種視頻的選擇和切換。其目的是通過觀看自己的練習(xí)視頻明白自己對動作的理解水平和掌握程度，通過觀看示范者的動作視頻圖像達(dá)到進(jìn)一步加深對正確動作的記憶和認(rèn)識，通過觀看兩者融合的視頻圖像達(dá)到清楚認(rèn)識自己的動作差距和差距存在的具體環(huán)節(jié)，以便下一步練習(xí)有的放矢。二、訓(xùn)練者練習(xí)動作圖像視頻和訓(xùn)練者練習(xí)動作提取出來的棍棒圖像進(jìn)行視頻融合，該融合視頻著重突出練習(xí)者棍棒視頻效果，這樣做的目的特別有益于練習(xí)者通過視頻看清自己運動動作的真實軌跡，這部分的視頻融合量因運動技能的不同提取的量不同，一般情況下主要采集人體各主要運動關(guān)節(jié)處的棍棒圖與運動視頻進(jìn)行融合，具體就是以每一主要運動關(guān)節(jié)為主提取連續(xù)棍棒圖和相匹配的人體實體動作制作出一個相應(yīng)的視頻融合。三、示范者示范動作圖像視頻與示范者示范動作提取的棍棒圖像進(jìn)行視頻融合，該融合的目的是讓練習(xí)者對正確動作有個穩(wěn)定的動力定型概念，從而達(dá)到真正從動作概念、動作結(jié)構(gòu)和動作動力定型三方面提升對該動作的把握。四、將示范者的棍棒圖像和練習(xí)者的練習(xí)動作的棍棒圖像一一對應(yīng)地制作出融合視頻，讓練習(xí)者將各運動關(guān)節(jié)處的動作與示范者該處的動作進(jìn)行運動軌跡、運動幅度運動角度對比，達(dá)到練習(xí)者自身識別和查找錯誤動作、多余動作的功效。針對典型錯誤類型本研究還開發(fā)出相匹配的錯誤動作改進(jìn)方法，練習(xí)者點擊進(jìn)入錯誤動作改進(jìn)視頻，該視頻軟件就可以用語音和視頻相結(jié)合的方式提醒練習(xí)者動作要領(lǐng)、動作感受和簡單的動作評價，這部分主要用以提高練習(xí)者的練習(xí)積極性、興趣性和運動中的娛樂性。

4.3 鞏固運用自如階段的應(yīng)用

鞏固運用自如階段，動作技能基本達(dá)到自動化，該階段主要任務(wù)是提高技能的應(yīng)用能力，和自動化水平。應(yīng)用能力提高主要通過經(jīng)驗的積累和對動作技能核心的把握。為了積累經(jīng)驗和把握技術(shù)核心，本研究主要采用調(diào)集優(yōu)秀運動員歷史資料數(shù)據(jù)庫，將他(她)們在以往各種比賽實戰(zhàn)中的有關(guān)某一技術(shù)應(yīng)用的視頻從數(shù)據(jù)庫調(diào)集出來，一方面可以調(diào)看庫中每位優(yōu)秀運動員以往比賽某一技術(shù)的畫面和鏡頭，從他們的歷史比賽對技術(shù)的應(yīng)用上積累出較為具體的理性經(jīng)驗，另一方面是將一些有意義的兩個視頻畫面進(jìn)行融合，這里既可以是同一運動員在不同時候同一技術(shù)應(yīng)用的視頻融合，也可以是不同運動員在不同比賽中畫面的融合，練習(xí)者通過觀看這些融合畫面找出該技術(shù)的核心部分，以便更深刻地鞏固，再者通過這些融合畫面找出該項技術(shù)在實際應(yīng)用中要注意的時機、力度和注意的空間位置。對于動作自動化水平，主要在于動作能在身體處在不同狀態(tài)時技術(shù)的應(yīng)用能力，因此強化不同狀態(tài)下動作的應(yīng)用水平就是從根本上解決和提高動作自動化的手段和方式。這里提到的不同狀態(tài)包括兩層含義，一層為各種不同身位、體位的狀態(tài);一層為不同的身體機能狀態(tài)。其中要訓(xùn)練動作自動化水平，一者是讓身體處在不正常的身位、體位來進(jìn)行動作的高水平操作訓(xùn)練;二者是讓機體處在相對疲勞、相對困乏或高強度、高緊張氛圍的情況下進(jìn)行規(guī)范和高頻次訓(xùn)練。為此本研究中將練習(xí)者在上述描述的各狀態(tài)下訓(xùn)練的畫面與以往運動員在這種場景中運動技能運用的畫面進(jìn)行融合，通過這樣的融合視頻讓練習(xí)者有針對性地提高自己的核心技術(shù)和技術(shù)應(yīng)用中的應(yīng)變能力。這個階段的融合視頻應(yīng)更多地強調(diào)依據(jù)訓(xùn)練者的個性進(jìn)行選擇，而并非隨便剪輯相對比的融合畫面。

5 結(jié)束語

視頻融合技術(shù)在很多領(lǐng)域都已經(jīng)得到推廣和應(yīng)用，尤其是在實踐操作類的培訓(xùn)體系得到了較好的應(yīng)用和發(fā)揮功效。在體育運動訓(xùn)練和教學(xué)中應(yīng)用還相對較少，在大眾體育運動訓(xùn)練這一大塊幾乎為零，因此借鑒科技、利用科技是當(dāng)前我國推進(jìn)體育科學(xué)化，促進(jìn)體育高效化，尤其是推進(jìn)大眾體育普及化、社會化的重要手段。

視頻融合技術(shù)在日常運動技能教學(xué)和訓(xùn)練中有著很大的應(yīng)用市場，它能解決一般運動技能學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)效率問題，能為運動訓(xùn)練打開多視角、多信息通道的問題、同樣也能給運動訓(xùn)練者提高興趣、帶來快樂以及健康身心。當(dāng)然事物都有優(yōu)點也存在缺點視頻融合技術(shù)在體育訓(xùn)練和教學(xué)中主要解決的只是個體動作技能學(xué)習(xí)方面的效率、興趣、快樂，而對體育運動中的戰(zhàn)術(shù)教學(xué)和訓(xùn)練有些束手無策。由此如何提高戰(zhàn)術(shù)教學(xué)和訓(xùn)練效率的手段和方法還有待同行們?nèi)パ芯俊?/p>

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Analysis of the Application of Video Fusion Technology on the Learning of Motor Skill

TANG Xia－lin

(Yongzhou Vocational and Technical College，Yongzhou 425006，China)

The mode of high－repetition and inefficient was a common phenomenon in sports teaching and training of China.Coaches and teachers have little known of modern high and new technology tools and instruments.Video fusion is a technology products complying with the times，social and sports.Application of this product would stimulate enthusiasm，improve efficiency and rich instrumentality of mass sports.This study will be video fusion system at all stages of motor skill learning.The application has provided a rich feedback for the various stages of the specific tasks.The application has provided scientific tools for learning motor skill and promoted interesting entertainment，science and technology while learning sports skills.

Video fusion;motor skill;technology

G80－05

A

1007－323X(2010)05－0069－04

2010－07－18

唐夏琳(1962－)，女，永州人，副教授

研究方向:體育教學(xué)與訓(xùn)練