基于個(gè)性化推薦的籃球訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)用分析

隋占麗

(仰恩大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，福建泉州 362014)

籃球是一項(xiàng)廣受喜愛的體育運(yùn)動(dòng)之一，我國(guó)具有眾多籃球愛好者，但在籃球訓(xùn)練方面較欠缺，尤其在訓(xùn)練方法上與發(fā)達(dá)國(guó)家有一定差距，基于此,需要在現(xiàn)有訓(xùn)練方法上進(jìn)行改進(jìn)，在籃球訓(xùn)練中可將訓(xùn)練過(guò)程與計(jì)算機(jī)籃球訓(xùn)練系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)員個(gè)人特點(diǎn)進(jìn)行個(gè)性化推薦，從而發(fā)揮籃球運(yùn)動(dòng)員個(gè)人優(yōu)勢(shì)，提升運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)效率[1]。

1 系統(tǒng)需求分析

1.1 用戶識(shí)別

用戶識(shí)別主要作用是識(shí)別訪問(wèn)者身份，并根據(jù)訪問(wèn)者身份賦予其不同權(quán)限。用戶識(shí)別是所有系統(tǒng)都必須有的，關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行安全及運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.2 個(gè)性化推薦

1.3 數(shù)據(jù)挖掘及數(shù)據(jù)預(yù)處理

從數(shù)據(jù)處理角度，數(shù)據(jù)預(yù)處理是數(shù)據(jù)挖掘的首要環(huán)節(jié)、對(duì)數(shù)據(jù)的預(yù)處理過(guò)程主要包括數(shù)據(jù)清理及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化兩部分。其中數(shù)據(jù)清理主要是將獲取的數(shù)據(jù)中與推薦算法沒有關(guān)系的信息消除，并將信息中的噪聲進(jìn)行過(guò)濾。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的主要作用是將不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使之成為可統(tǒng)一使用的同種數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)推薦引擎需要處理海量信息，結(jié)合用戶個(gè)人籃球訓(xùn)練信息以及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)信息挖掘出最適合用戶個(gè)人發(fā)展的訓(xùn)練計(jì)劃，因此要求系統(tǒng)具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)個(gè)性化推薦。

1.4 運(yùn)動(dòng)仿真功能

該系統(tǒng)需具備運(yùn)動(dòng)仿真功能，可結(jié)合實(shí)際場(chǎng)景對(duì)其進(jìn)行虛擬化建模處理，使其成為一個(gè)與現(xiàn)實(shí)環(huán)境類似的虛擬場(chǎng)景，并對(duì)該場(chǎng)景中的人物進(jìn)行3D仿真。教師和運(yùn)動(dòng)員在使用該系統(tǒng)時(shí)可選擇相應(yīng)的場(chǎng)景及模型，也可結(jié)合實(shí)際需求建立相應(yīng)的虛擬場(chǎng)景，在此基礎(chǔ)上可得到相應(yīng)的結(jié)果[3]。

1.5 實(shí)時(shí)捕捉功能

該系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)捕捉功能，可在籃球教學(xué)過(guò)程中對(duì)人的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行有效捕捉，得到對(duì)應(yīng)的捕捉結(jié)果。從實(shí)際情況來(lái)看，運(yùn)動(dòng)捕捉主要是消除背景的影響，將運(yùn)動(dòng)員個(gè)人作為捕捉對(duì)象，并將捕捉到的視頻傳輸至系統(tǒng)中進(jìn)行綜合處理，在此基礎(chǔ)上可得到對(duì)應(yīng)的人體模型，在系統(tǒng)中對(duì)人體模型進(jìn)行參數(shù)化處理后得到相應(yīng)的捕捉結(jié)果。捕捉后可將運(yùn)動(dòng)員的所有視頻信息傳輸?shù)较到y(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)虛擬仿真技術(shù)將運(yùn)動(dòng)員的視頻播放出來(lái)，可對(duì)運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)細(xì)節(jié)中存在的不足之處。

1.6 獲取運(yùn)動(dòng)參數(shù)

在實(shí)際訓(xùn)練過(guò)程中系統(tǒng)可對(duì)運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)過(guò)程和各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行數(shù)字化處理，尤其是各個(gè)細(xì)節(jié)的參數(shù)處理可有效提升運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)水平。也可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)員的各項(xiàng)身體技能參數(shù)，如心率、血壓、心肺功能等，通過(guò)該種模式可對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行有效管控，最大限度地降低因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過(guò)度導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)員的身體機(jī)能的損傷。

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能

運(yùn)動(dòng)員通過(guò)虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行籃球技術(shù)的提升過(guò)程需要在數(shù)理統(tǒng)計(jì)功能的支持下才能進(jìn)行，因此需要該系統(tǒng)具備數(shù)理統(tǒng)計(jì)功能，在實(shí)際分析中可結(jié)合該系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析，將數(shù)理統(tǒng)計(jì)功能加入到系統(tǒng)中，并通過(guò)虛擬統(tǒng)計(jì)手段獲取相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)信息，判斷運(yùn)動(dòng)員在虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練系統(tǒng)中的技能是否有所提升，并對(duì)不足之處進(jìn)行綜合分析，制定新的培養(yǎng)策略，促進(jìn)運(yùn)動(dòng)員籃球技術(shù)的整體提升[4]。

2 系統(tǒng)個(gè)性化推薦算法

圖1 個(gè)性化推薦算法流程

個(gè)性化推薦算法是一種根據(jù)用戶個(gè)人情況進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)推算的一種現(xiàn)代推薦算法，通過(guò)該算法可消除傳統(tǒng)全方位推薦的弊端，有效降低系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的資源載荷，消除信息過(guò)載等不良情況的出現(xiàn)。本研究主要采用協(xié)同過(guò)濾算法作為本文構(gòu)建系統(tǒng)的基本算法，即在構(gòu)建模型過(guò)程中通過(guò)該算法構(gòu)建出近鄰的關(guān)系模型，對(duì)其進(jìn)行算法統(tǒng)計(jì)，利用近鄰關(guān)系中與目標(biāo)用戶距離最近的用戶的評(píng)分來(lái)預(yù)測(cè)目標(biāo)的特定評(píng)分，在此基礎(chǔ)上可生成對(duì)應(yīng)的個(gè)性化推薦，其基本流程見圖1。主要包括三個(gè)階段：數(shù)據(jù)輸入、運(yùn)行協(xié)同過(guò)濾算法和輸出推薦結(jié)果。在個(gè)性化推薦算法流程中首先需要收集所有的用戶信息，并結(jié)合用戶實(shí)際需求構(gòu)建出用戶項(xiàng)目評(píng)分矩陣，建立與之對(duì)應(yīng)的個(gè)性化推薦模型，并以算法形式將其表達(dá)出來(lái)，在實(shí)際分析過(guò)程中可通過(guò)聚類方法對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析，將用戶滿意的結(jié)果按照權(quán)重不同將其表達(dá)出來(lái)[5]。

3 基于個(gè)性化的籃球訓(xùn)練推薦系統(tǒng)構(gòu)建

3.1 系統(tǒng)模型

結(jié)合籃球訓(xùn)練系統(tǒng)實(shí)際需求，本研究構(gòu)建的個(gè)性化籃球訓(xùn)練系統(tǒng)見圖2。通過(guò)該系統(tǒng)可為籃球項(xiàng)目提供較為完善的訓(xùn)練服務(wù)。其終端系統(tǒng)采用ARM+各類傳感器+WiFi芯片研制開發(fā)，采用UCOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。該技術(shù)允許高頻高效采集運(yùn)動(dòng)員數(shù)據(jù)，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸至指定AP接入點(diǎn)。采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用C++ ACE Reactor + OCCI框架技術(shù)，該技術(shù)允許應(yīng)用程序按任務(wù)模式監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并通過(guò)多線程無(wú)差別處理數(shù)據(jù)報(bào)文和計(jì)算業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

圖2 個(gè)性化籃球訓(xùn)練系統(tǒng)

在體育教學(xué)中通過(guò)高清攝像設(shè)備進(jìn)行籃球教學(xué)過(guò)程的捕捉，在此基礎(chǔ)上可通過(guò)實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析，判斷實(shí)際訓(xùn)練過(guò)程中存在的問(wèn)題。運(yùn)動(dòng)捕捉過(guò)程將收集到的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，在此基礎(chǔ)上便可得到籃球動(dòng)作存在的不規(guī)范之處，并對(duì)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行參數(shù)化處理，對(duì)各個(gè)動(dòng)作進(jìn)行定量處理，使其成為運(yùn)動(dòng)員可理解的數(shù)據(jù)模式。并在實(shí)際鍛煉過(guò)程中，將人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行數(shù)字化建模后可對(duì)運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作進(jìn)行評(píng)判，各種細(xì)節(jié)均會(huì)被呈現(xiàn)出來(lái)。從多個(gè)角度進(jìn)行觀察分析，發(fā)現(xiàn)動(dòng)作模型存在的不足，對(duì)該模型進(jìn)行綜合分析，得到對(duì)應(yīng)的結(jié)果。

在系統(tǒng)中通過(guò)運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備收集人體運(yùn)動(dòng)信息，運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備需要具備一定追蹤能力，并將收集到的籃球運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行有效歸類，得到相應(yīng)的訓(xùn)練信息。在系統(tǒng)中首先需建立與籃球運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)過(guò)程相匹配的關(guān)節(jié)點(diǎn)模型，該模型主要針對(duì)運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行綜合分析，將運(yùn)動(dòng)員身體的各個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)與模型部位對(duì)應(yīng)，在此基礎(chǔ)上得到相應(yīng)的模型結(jié)構(gòu)[6]。

國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中農(nóng)業(yè)發(fā)展占據(jù)基礎(chǔ)性地位，作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展也受到現(xiàn)代社會(huì)的高度重視。目前社會(huì)群體的生活水平顯著提升，對(duì)于食草動(dòng)物及其產(chǎn)品的需求也呈現(xiàn)日益增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，具有代表性的是牛羊。立足我國(guó)的基本國(guó)情，可明確草食動(dòng)物食草優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮，符合自然資源現(xiàn)狀，能通過(guò)綠色化動(dòng)物產(chǎn)品的發(fā)展，滿足人類社會(huì)多元化的消費(fèi)需求。

3.2 輸入輸出功能模塊

3.2.1 輸入模塊

輸入模塊主要指輸入推薦模型數(shù)據(jù)是與電商環(huán)境用戶直接相關(guān)的內(nèi)容，在實(shí)際應(yīng)用中需盡可能收集用戶相關(guān)數(shù)據(jù)，當(dāng)搜集數(shù)據(jù)越多與用戶聯(lián)系越密切時(shí)推薦結(jié)果越精確。例如根據(jù)用戶在訓(xùn)練中的錄像、用戶使用記錄、搜索習(xí)慣等可掌握用戶個(gè)人技術(shù)情況，若推薦模型無(wú)法獲得用戶相關(guān)數(shù)據(jù)，就需選擇非個(gè)性化功能。

3.2.2 輸出模塊

輸出模塊主要向用戶推薦生成的序列，其作用是為用戶的選擇提供參考建議。推薦序列有兩種形式，一種是簡(jiǎn)單推薦某種項(xiàng)目，另一種是推薦多種混合項(xiàng)目。即為用戶提供籃球訓(xùn)練個(gè)性化推薦結(jié)果，采用專家系統(tǒng)作為后臺(tái)系統(tǒng)，對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出用戶當(dāng)前狀況，并結(jié)合大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)現(xiàn)用戶籃球訓(xùn)練中存在的不足，給出相應(yīng)的訓(xùn)練計(jì)劃和建議。

3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)模塊

圖3 數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)庫(kù)模塊主要是進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)的核心模塊，本系統(tǒng)在構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)模塊時(shí)主要采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組織及結(jié)構(gòu)化處理，并在實(shí)際分析中要進(jìn)行海量信息的處理，因此在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中其結(jié)果會(huì)愈加復(fù)雜，在此基礎(chǔ)上導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也逐漸變得復(fù)雜，因此在設(shè)計(jì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)刻意留有接口，保證系統(tǒng)可與外界實(shí)現(xiàn)有效對(duì)接，并且在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中可有效提升數(shù)據(jù)處理效率。結(jié)合實(shí)際需求以及本系統(tǒng)功能需求，設(shè)計(jì)如圖3所示的數(shù)據(jù)庫(kù)模塊。在數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)中可將其與用戶終端連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)籃球訓(xùn)練用戶的信息服務(wù)，為用戶提供多種個(gè)性化服務(wù)方案，在實(shí)際分析過(guò)程中還可結(jié)合用戶個(gè)人訪問(wèn)系統(tǒng)歷史生成用戶日志，結(jié)合個(gè)性化推薦算法為用戶制定專屬訓(xùn)練計(jì)劃，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升用戶訓(xùn)練效果。同時(shí)該數(shù)據(jù)庫(kù)還設(shè)有外接端口，可對(duì)其進(jìn)行容量擴(kuò)展和功能擴(kuò)展，使系統(tǒng)滿足后續(xù)需求和技術(shù)的變化，不至于在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法適應(yīng)發(fā)展需求。

數(shù)據(jù)庫(kù)在進(jìn)行用戶信息管理過(guò)程中采用信息表形式，用戶在注冊(cè)過(guò)程中系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成個(gè)性化推薦，該數(shù)據(jù)表在實(shí)際分析過(guò)程中包含多項(xiàng)信息，其中大多數(shù)信息與其他用戶信息存在相同之處，但是用戶名均不同，即將用戶的各項(xiàng)信息與唯一用戶名對(duì)應(yīng)(表1)。

表1 用戶信息表

InformationtableEnablebitYAuthoriteVacharNEmailVacharN

3.4 系統(tǒng)測(cè)試

對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能測(cè)試，判斷其運(yùn)行狀況及運(yùn)行效率。通過(guò)測(cè)試硬件設(shè)備及軟件設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)功能驗(yàn)證，在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中主要是驗(yàn)證系統(tǒng)是否滿足需求規(guī)格的定義，找出與需求規(guī)格不符或者與之有矛盾的地方，進(jìn)而提出更加完善的方案。在系統(tǒng)實(shí)際測(cè)試過(guò)程中的測(cè)試器件見表2。

表2 測(cè)試器件

構(gòu)建以上測(cè)試系統(tǒng)后對(duì)其登錄注冊(cè)功能、輸入輸出功能、數(shù)據(jù)處理功能、數(shù)據(jù)庫(kù)功能、籃球個(gè)性化推薦功能等進(jìn)行綜合性判斷，結(jié)果見表3。由表3可見，在實(shí)際分析過(guò)程中評(píng)分均在80分以上，各部分功能運(yùn)行良好，尤其是個(gè)性化推薦模塊可向用戶推薦準(zhǔn)確的用戶信息，滿足籃球訓(xùn)練實(shí)際需求。

表3 系統(tǒng)測(cè)試評(píng)分

4 結(jié)語(yǔ)

本研究針對(duì)當(dāng)前籃球訓(xùn)練存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，以計(jì)算機(jī)輔助方式構(gòu)建出個(gè)性化推薦籃球訓(xùn)練系統(tǒng)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)員實(shí)際情況制定合適的籃球訓(xùn)練方針，以促進(jìn)我國(guó)籃球訓(xùn)練質(zhì)量不斷提升。系統(tǒng)通過(guò)個(gè)性化推薦算法作為數(shù)據(jù)處理算法，通過(guò)分布式結(jié)構(gòu)構(gòu)建系統(tǒng)各部分，在各部分的共同作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶需求的有效分析，解決用戶實(shí)際需求。通過(guò)測(cè)試得出本研究構(gòu)建的系統(tǒng)具有一定可靠性和實(shí)效性。

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