體育訓(xùn)練運(yùn)動視頻分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

孟紅玉 魯天學(xué) 楊丁歡

(云南師范大學(xué)文理學(xué)院 云南昆明 650222)

隨著計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的發(fā)展，在現(xiàn)代體育訓(xùn)練中運(yùn)用視頻分析系統(tǒng)對國內(nèi)外優(yōu)秀運(yùn)動員的比賽圖像、訓(xùn)練方法以視頻圖像的方式開展學(xué)習(xí)、借鑒與參考，通過回放對訓(xùn)練過程中的比賽技法及形體動作進(jìn)行視頻分析，成為一種常見的提升訓(xùn)練效果的方法，從而起到輔助訓(xùn)練的目的。這種利用計(jì)算機(jī)識別系統(tǒng)的具有科學(xué)而智能的識別分析系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中具有顯著的判斷優(yōu)勢，無論在大型賽事中還是日常訓(xùn)練中正逐步取代人工裁定判斷的方法，以提升訓(xùn)練效果和競技水平。

1 淺析體育運(yùn)動視頻分析系統(tǒng)

在日常體育運(yùn)動中，訓(xùn)練者或運(yùn)動員的行為表現(xiàn)、技戰(zhàn)術(shù)等是提升訓(xùn)練效果的重要分析對象，以體育訓(xùn)練運(yùn)動中的圖像、視頻為主要研究資料，在軟件系統(tǒng)中運(yùn)用計(jì)算機(jī)全景合成技術(shù)、視頻播放預(yù)設(shè)控制功能及滾動時間對視頻編碼進(jìn)行重新排序等計(jì)算機(jī)視頻軟件分析技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用，可以有效對體育運(yùn)動員的動作標(biāo)準(zhǔn)及合理性等進(jìn)行系統(tǒng)分析判別。目前，為了提升體育訓(xùn)練運(yùn)動視頻分析的急速發(fā)展，在計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域中圖像分析處理及人體3D仿真學(xué)等多維度研究，從而為指導(dǎo)競技體育的開展找尋到科學(xué)智能的途徑，以提升訓(xùn)練水平[1]。

2 體育運(yùn)動視頻分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念

2.1 視頻系統(tǒng)核心組件設(shè)計(jì)

數(shù)字處理器是體育訓(xùn)練視頻分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心組件，型號為TMS320DM642的處理器作為首選的數(shù)字處理器，是在2004年由山東德州儀器推出，時至今日，該數(shù)字處理器仍然處在行業(yè)前列。這款數(shù)字處理器有64個寄存器，可實(shí)現(xiàn)8通道并行操作，內(nèi)核為C64x，對于多媒體的信息處理來講，這款數(shù)字處理器是完美的解決方案，其擁有存儲空間6個，每個存儲空間都有獨(dú)立的存儲地址，計(jì)算速率特別快，最高的時鐘頻率可達(dá)650MHz。雙級緩沖架構(gòu)作為其內(nèi)部的快速緩沖貯存區(qū)一級架構(gòu)，被數(shù)字信號和存儲空間區(qū)域各占用[2]。

2.2 視頻系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

視頻系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)除了TMS320DM642的核心組件外，還包括聯(lián)合測試工作組、存儲總線、網(wǎng)絡(luò)控制芯片、通用收發(fā)控制終端、電源模塊及處理與采集模塊等。系統(tǒng)采集到的體育訓(xùn)練視頻存儲地址的分配是通過存儲總線執(zhí)行的，由TMS320DM642及其外圍設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能存儲。

3 體育運(yùn)動視頻分析系統(tǒng)應(yīng)用范疇

3.1 視頻系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐

體育運(yùn)動視頻分析系統(tǒng)得以應(yīng)用，是在開發(fā)過程和程序的配置上進(jìn)行實(shí)踐，體育訓(xùn)練運(yùn)動視頻采用嵌入式Linux系統(tǒng)進(jìn)行編譯和開發(fā)，分為以下4個層次。

層次一，體育訓(xùn)練中的運(yùn)動視頻通過引導(dǎo)加載程序進(jìn)行視頻圖像處理算法的加載，初始化VME總線傳輸?shù)臅r鐘，D/A分辨率編譯，集成控制不同的文件系統(tǒng)，通過建立Linux根文件來對MXI總線控制的D/A進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

層次二，利用Linux內(nèi)核實(shí)現(xiàn)體育訓(xùn)練運(yùn)動視頻分析系統(tǒng)的具體功能，收發(fā)器轉(zhuǎn)換采用及交叉編譯是在嵌入式的設(shè)備上執(zhí)行的，系統(tǒng)環(huán)境變量在編譯器的路徑上被添加后，多通道的數(shù)據(jù)開始記錄。在init進(jìn)程執(zhí)行時，實(shí)現(xiàn)內(nèi)核分析系統(tǒng)和文件系統(tǒng)的配置。

層次三，體育訓(xùn)練中運(yùn)動視頻的相關(guān)集成數(shù)據(jù)調(diào)度和存儲在文件系統(tǒng)配置上實(shí)現(xiàn)。

層次四，實(shí)際設(shè)備和應(yīng)用程序之間的接口設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)是因?yàn)橛脩魬?yīng)用模塊的使用。在通過硬件設(shè)備的控制、訪問、編譯及內(nèi)核配置等，以操作普通文件的方式，讀寫塊設(shè)備[3]。

3.2 視頻體系測評

Qt C++ API命令的執(zhí)行是在嵌入式設(shè)備行運(yùn)行。該命令主要執(zhí)行的是體育運(yùn)動訓(xùn)練中的特征檢測和信息采集。在分析視頻過程中，所輸出測試信號的穩(wěn)定性可以使用Agilent33220A信號發(fā)生器來進(jìn)行測試。

4 結(jié)語

在體育訓(xùn)練運(yùn)動視頻分析技術(shù)相關(guān)軟件出現(xiàn)后，運(yùn)動訓(xùn)練的水平提升較大。而在今后的訓(xùn)練過程中，也將是網(wǎng)絡(luò)融合與視頻分析系統(tǒng)軟件相融合的過程，體育教學(xué)的促進(jìn)發(fā)展，也與體育訓(xùn)練運(yùn)動視頻數(shù)據(jù)庫的建立息息相關(guān)，促使全民健身運(yùn)動發(fā)展，新興的體育訓(xùn)練模式將傳統(tǒng)的訓(xùn)練模式替代，再利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)、合理的教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)。