女子散打比賽技戰(zhàn)術多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的研制及應用

沈?qū)W軍肖 毅鄒 軍

（1.上海體育學院武術學院，上海 200438；2.上海體育學院經(jīng)濟管理學院，上海 200438；3.上海體育學院科研處，上海 200438）

女子散打比賽技戰(zhàn)術多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的研制及應用

沈?qū)W軍1肖 毅2鄒 軍3

（1.上海體育學院武術學院，上海 200438；2.上海體育學院經(jīng)濟管理學院，上海 200438；3.上海體育學院科研處，上海 200438）

文章根據(jù)女子散打比賽技戰(zhàn)術視頻分析的現(xiàn)狀及其存在的問題，將多媒體數(shù)據(jù)庫管理技術應用到女子散打比賽的技戰(zhàn)術視頻分析之中，在對女子散打比賽主要技戰(zhàn)術動作進行分類與編碼的基礎上，利用視頻剪輯技術，將大量的視頻剪輯片段同相應的技戰(zhàn)術關鍵特征標識進行關聯(lián)，構(gòu)建女子散打比賽技戰(zhàn)術多媒體數(shù)據(jù)庫，并開發(fā)了相應的技戰(zhàn)術多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，從而為提高女子散打運動訓練的科學性、開展針對性訓練，以提高比賽獲勝的概率提供科學的依據(jù)。

女子散打 視頻剪輯 多媒體數(shù)據(jù)庫管理 技戰(zhàn)術分析

1 研究背景

女子散打是一項對抗性很強的體育競賽項目，有著復雜的技戰(zhàn)術以及在比賽中靈活應用的高要求，技戰(zhàn)術的發(fā)揮往往會成為比賽勝負的決定性因素[1-2]。因此，女子散打比賽的技戰(zhàn)術分析既是運動員賽前備戰(zhàn)訓練的重要環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)的女子散打比賽技戰(zhàn)術分析方法主要是“視頻分析法”，即教練員和運動員在日常訓練或賽前通過反復觀看以往的比賽錄像，并結(jié)合運動員和對手的實際情況來進行技戰(zhàn)術分析。該方法是目前女子散打運動中用得最多，也是最有效的一種技戰(zhàn)術分析方法[3]。然而，在實際應用過程中該方法也表現(xiàn)出嚴重的不足。首先，隨著時間的推移，教練員會積累越來越多的比賽視頻，這無疑會降低視頻檢索的速度；其次，目前視頻分析法中的視頻檢索手段主要是通過快進和快退等方法進行人工查找和定位視頻。教練員和運動員在實際的使用過程中，必須花費大量的時間和精力在查找和定位其關心的視頻節(jié)點上，這就給使用者造成很大的障礙和麻煩，大大降低了該方法在實際應用中的效率，從而也無法滿足教練員和運動員的技戰(zhàn)術視頻分析需求。在日常的訓練或賽前的技戰(zhàn)術指導過程中，教練員和運動員更希望實現(xiàn)：能否憑借某種技術手段，只要給出某些特征描述（或檢索條件），就能自動快速、準確的找到其所關心的所有視頻片段，然后可以連續(xù)或有選擇的播放（包括慢放和快進）檢索到的視頻片斷，從而大大提高其實際技戰(zhàn)術視頻分析過程的效率。

人類社會已經(jīng)進入了信息技術時代，其顯著標志就是人類對信息的管理與處理方式實現(xiàn)了從人工到主要依賴于計算機、網(wǎng)絡等信息技術的轉(zhuǎn)變。信息技術應用于女子散打比賽的技戰(zhàn)術分析也是一種必然趨勢。然而本研究通過實地走訪和現(xiàn)場觀摩女子散打運動隊在日常訓練和臨場比賽中技戰(zhàn)術視頻分析的實際，發(fā)現(xiàn)在女子散打運動實踐中技戰(zhàn)術分析研究的手段與方式比較落后，這在一定程度上影響了我國女子散打運動的快速發(fā)展，因此實現(xiàn)我國女子散打運動技戰(zhàn)術分析方法與手段的變革是一項必要而又迫切的課題。

隨著視頻數(shù)據(jù)庫技術的誕生及其在排球、籃球、乒乓球等運動項目中的成功應用[4,5]，本文將視頻數(shù)據(jù)庫技術應用到女子散打比賽的技戰(zhàn)術視頻分析之中，在對以往女子散打比賽的大量比賽視頻進行技戰(zhàn)術剪輯和技戰(zhàn)術標定之后保存在數(shù)據(jù)庫中，從而構(gòu)建起女子散打技戰(zhàn)術視頻數(shù)據(jù)庫，并開發(fā)相應的技戰(zhàn)術視頻數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。在使用時教練員或運動員只需要輸入相應的關鍵詞即可找到相應的視頻剪輯，從而使教練員和運動員能快速、準確、簡便地查找到所需要的技戰(zhàn)術視頻，從而為教練員開展針對性訓練和臨場技戰(zhàn)術指導提供決策支持，進而為女子散打隊備戰(zhàn)各種大賽提供高質(zhì)量的科技服務。

2 系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)設計的總體思路

系統(tǒng)設計的總體思路是：首先將女子散打比賽視頻中與技戰(zhàn)術分析有關的視頻片斷剪輯為若干個序列，然后在這些序列中提取代表該段視頻主要內(nèi)容的關鍵屬性特征（如比賽名稱、運動員姓名、對手姓名、技戰(zhàn)術類別等），用于在視頻片斷與技戰(zhàn)術關鍵屬性之間建立起關聯(lián)，并將視頻片斷的關鍵屬性同視頻片斷一起存入到技戰(zhàn)術視頻數(shù)據(jù)庫中。在使用時，根據(jù)輸入的關鍵屬性特征在視頻數(shù)據(jù)庫中檢索與之相符的視頻片段，然后打開視頻文件進行技戰(zhàn)術視頻分析。

2.2 系統(tǒng)功能設計

女子散打比賽技戰(zhàn)術視頻數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能總體上分為三部分，即：視頻數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建子系統(tǒng)、視頻檢索與分析子系統(tǒng)和系統(tǒng)管理子系統(tǒng)；視頻數(shù)據(jù)庫構(gòu)建子系統(tǒng)主要實現(xiàn)視頻的剪輯和視頻的技戰(zhàn)術特征屬性標定等功能視頻檢索與分析子系統(tǒng)主要實現(xiàn)按技戰(zhàn)術關鍵屬性檢索視頻片斷和技戰(zhàn)術視頻綜合分析等功能；系統(tǒng)管理子系統(tǒng)主要包括運動員（包括我方隊員和主要對手）信息管理和系統(tǒng)維護等功能，其功能框架如下圖1所示。

2.3 系統(tǒng)功能介紹

2.3.1 視頻數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建

視頻數(shù)據(jù)庫構(gòu)建子系統(tǒng)主要包括視頻剪輯和視頻的技戰(zhàn)術標定等功能。

（1）視頻剪輯

在進行視頻剪輯之前，首先要根據(jù)技戰(zhàn)術視頻分析的需要對視頻進行分類，本研究將女子散打比賽的視頻分為五類，即：優(yōu)秀技戰(zhàn)術動作及打法、主要對手技戰(zhàn)術動作及打法、其他對手技戰(zhàn)術動作及打法、我方主要隊員技戰(zhàn)術動作及打法和具有示教意義的視頻等。然后針對每一類視頻，利用視頻剪輯工具，根據(jù)技戰(zhàn)術視頻分析的需要將視頻分割成多個視頻片段，為后續(xù)的視頻技戰(zhàn)術標定、視頻數(shù)據(jù)庫構(gòu)建及視頻檢索打下基礎。

（2）視頻技戰(zhàn)術標定

視頻的技戰(zhàn)術標定主要是將剪輯后的視頻片段與該視頻片段所對應拳法、腿法、摔法和其他技戰(zhàn)術特征，以及比賽的時間、運動員及對手姓名、比賽級別等信息進行關聯(lián)，從而建立起視頻剪輯片段與具體的技戰(zhàn)術特征及比賽信息的一一對應關系。其操作界面如下圖2所示。

（3）視頻數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建

在對每一段技戰(zhàn)術視頻剪輯標定完成之后，可以將這段視頻文件的路徑信息及其對應的技戰(zhàn)術特征及比賽信息一起保存到視頻數(shù)據(jù)庫中。對剪輯后的所有視頻片段都執(zhí)行同樣的操作即可構(gòu)建起女子散打比賽的技戰(zhàn)術視頻數(shù)據(jù)庫，從而為后續(xù)的技戰(zhàn)術視頻檢索與分析提供依據(jù)。

圖1 系統(tǒng)功能框架

2.3.2 視頻檢索與分析子系統(tǒng)

在視頻數(shù)據(jù)庫中要實現(xiàn)基于內(nèi)容的檢索比較困難[6-8]。在本研究中，由于在視頻的技戰(zhàn)術標定時已經(jīng)將視頻片斷同特定的技戰(zhàn)術關鍵屬性建立起了關聯(lián)，因此，在視頻檢索時可以根據(jù)特定的技戰(zhàn)術關鍵屬性來實現(xiàn)對標記過的技戰(zhàn)術視頻的檢索功能。

（1）視頻檢索

在完成技戰(zhàn)術視頻數(shù)據(jù)的構(gòu)建之后，就可以按特定的檢索詞對視頻進行檢索。可以按照比賽的基本信息、技術類別等關鍵詞進行檢索，既可單個條件進行檢索，也可多個條件綜合檢索，如圖3所示。

系統(tǒng)自動將檢索的結(jié)果顯示在一個列表中，然后單擊列表中的某一條記錄，系統(tǒng)自動將其詳細信息（包括比賽的基本信息、技術類別和視頻文件的路徑及文件名等）顯示出來，單擊“打開文件”按鈕，系統(tǒng)自動打開并播放該視頻文件，從而方便教練員或運動員的使用，如圖4所示。

查詢出的視頻剪輯文件列表可以連續(xù)播放，也可以選中列表中的某一個視頻文件單獨播放。播放時既可以慢放（最慢可以減慢到1/8），也可以快進（最快可以提高到4倍速），還可以選定某視頻片斷進行重復播放，從而方便教練員和運動員的技戰(zhàn)術視頻分析。對查詢結(jié)果列表里的多段視頻剪輯也可以根據(jù)需要合成為一段完整的視頻。

圖2 視頻技戰(zhàn)術標定

圖3 技戰(zhàn)術視頻檢索

（2）視頻分析

對視頻剪輯數(shù)據(jù)庫里存放的大量經(jīng)過技戰(zhàn)術標定的視頻數(shù)據(jù)，運用數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計學等理論和方法，對女子散打比賽中運動員的技術動作、戰(zhàn)術行為、擊打部位、得失分情況等進行統(tǒng)計分析，并將結(jié)果以視頻或圖表等形式直觀、形象地顯示出來，從而幫助教練員和運動員更加直觀、清楚地觀察和分析對手的技戰(zhàn)術優(yōu)缺點，進而為開展針對性訓練和賽前技戰(zhàn)術策略制定提供可靠的依據(jù)。

2.3.3 系統(tǒng)管理子系統(tǒng)

系統(tǒng)管理子系統(tǒng)主要包括運動員基本信息管理和系統(tǒng)維護等功能經(jīng)，其中運動員信息管理又分為我方隊員和主要對手基本信息管理，系統(tǒng)維護功能主要包括操作員管理和視頻剪輯文件存放路徑設置等功能。

圖4 技戰(zhàn)術視頻播放

表2 腿法細分

表3 摔法細分

表1 技術動作（部分）分類表

視頻剪輯文件存放路徑設置功能可以更改視頻文件存放的盤符（如移動硬盤等），這樣教練員外出比賽或在外地集訓時也可以使用該系統(tǒng)，從而為教練員隨時隨地的進行技戰(zhàn)術視頻分析提供了較大的方便。

3 系統(tǒng)的相關技術

（1）技戰(zhàn)術動作的分類與編碼

技戰(zhàn)術分類及編碼是視頻剪輯和技戰(zhàn)術視頻數(shù)據(jù)庫建立的基礎。女子散打比賽的技戰(zhàn)術動作種類繁多、數(shù)量較大，要快速、高效地實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)采集，必須首先根據(jù)女子散打運動技戰(zhàn)術分析的特點及實際比賽的需要對其技戰(zhàn)術動作進行分類和編碼，從而為視頻剪輯和視頻技戰(zhàn)術的標定等提供依據(jù)。

女子散打比賽視頻的技術動作分類如表1所示。女子散打比賽視頻按戰(zhàn)術打法分為：猛拼型戰(zhàn)術打法、消極型戰(zhàn)術打法和靈活型戰(zhàn)術打法等。

每種腿法又細分為7種（見表2），每種摔法又細分為6種（見表3）。每種技戰(zhàn)術動作的編碼存放在數(shù)據(jù)庫的各個字典表中。

（2）視頻剪輯技術

視頻剪輯數(shù)據(jù)庫建立的關鍵是要能夠?qū)⒔?jīng)過技戰(zhàn)術標定的視頻片斷從整個視頻中剪輯下來，與對應的技戰(zhàn)術動作編碼一起存入后臺數(shù)據(jù)庫中，以便于后續(xù)的視頻檢索及技戰(zhàn)術診斷分析。本研究用到的視頻剪輯技術是目前專業(yè)的媒體制作工具軟件“繪聲繪影”。

（3）技戰(zhàn)術標定技術

在視頻數(shù)據(jù)的檢索機制上由于要實現(xiàn)基于內(nèi)容的視頻檢索比較困難，本研究靈活地采用了對視頻剪輯片斷進行技戰(zhàn)術標定的處理方法，通過對標定的檢索來完成視頻剪輯的檢索功能。因此，對視頻的技戰(zhàn)術標定是否準確將直接影響后續(xù)的視頻檢索及技戰(zhàn)術視頻分析。本研究的視頻技戰(zhàn)術標定是通過設計一個人機交互界面（如圖2所示）來實現(xiàn)的。

（4）視頻檢索技術

由于視頻數(shù)據(jù)庫中視頻剪輯的數(shù)量比較大，檢索的條件又具有多樣性，所以系統(tǒng)必須提供用戶多樣化檢索條件的輸入，并快速、準確的檢索出滿足檢索條件的所有視頻剪輯。本研究利用數(shù)據(jù)庫的模糊檢索和技戰(zhàn)術標定技術相結(jié)合來實現(xiàn)視頻的多樣化檢索。

4 系統(tǒng)應用

本文將該女子散打比賽技戰(zhàn)術視頻數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應用于第 4 屆世界杯武術散打比賽女子 48、52、56、60、65、70 公斤 6 個級別決賽的視頻分析。分析參與6個級別決賽的12名運動員中國內(nèi)和國外選手的技戰(zhàn)術特征。

首先收集第4屆世界杯武術散打比賽女子6個級別決賽的所有比賽視頻，然后根據(jù)本文提出的女子散打比賽主要技戰(zhàn)術動作的分類對收集的比賽視頻進行分類，并按技戰(zhàn)術動作分類進行比賽視頻的剪輯及其技戰(zhàn)術標定，從而構(gòu)建起第4屆世界杯武術散打比賽女子6個級別決賽的技戰(zhàn)術視頻數(shù)據(jù)庫；最后利用本文開發(fā)的技戰(zhàn)術視頻數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進行視頻片段的檢索和技戰(zhàn)術視頻分析，分析女子6個級別決賽中中外選手的技戰(zhàn)術特征，從而為我國女子散打運動員有的放矢地進行訓練提供科學的理論參考依據(jù)。

由于摔法一直以來都是比賽中致勝的最關鍵的技術動作，因此本研究以摔法為例重點分析女子6個級別決賽的6場比賽中中外選手的摔法應用情況。

采用Spss和Excel對第4屆世界杯武術散打比賽中女子6個級別決賽的6場比賽中12名優(yōu)秀運動員的摔法運用情況進行了統(tǒng)計分析，其結(jié)果如下表4所示。

表4 中、外女子運動員平均每場比賽摔法使用情況統(tǒng)計

5 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境及特點

5.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

（1）操作系統(tǒng)：Windows XP，Windows 2000，Windows 2003；

（2）數(shù)據(jù)庫平臺：SQLSERVER；

（3）視頻播放軟件：GOMPlayer或暴風影音。

5.2 系統(tǒng)的特點

（1）視頻檢索效率高

系統(tǒng)通過構(gòu)建技戰(zhàn)術視頻剪輯數(shù)據(jù)庫，并利用數(shù)據(jù)庫模糊檢索和技戰(zhàn)術標定技術較好地實現(xiàn)了視頻片段的快速、準確定位，避免了原來手工查找和編輯技戰(zhàn)術視頻的繁瑣和低效率勞動，大大提高了視頻檢索的速度和技戰(zhàn)術視頻分析的效率；

（2）支持多種視頻文件格式

系統(tǒng)支持大部分通用的視頻文件格式，如AVI、WMV、VOB和MPEG等。視頻導入時不需要再進行視頻文件的格式轉(zhuǎn)換。

（3）系統(tǒng)實現(xiàn)了視頻分析與視頻檢索功能的分離，將教練員從繁瑣的視頻檢索工作中解脫出來，使教練員能夠更專注于比賽的技戰(zhàn)術視頻分析。

6 結(jié)語

本文將視頻數(shù)據(jù)庫管理技術應用到女子散打比賽的技戰(zhàn)術視頻分析之中，在對女子散打比賽主要技戰(zhàn)術動作進行分類與編碼的基礎上，利用視頻剪輯技術，將大量的視頻剪輯片段同相應的技戰(zhàn)術關鍵特征標識進行關聯(lián)，并保存到視頻數(shù)據(jù)庫中，從而構(gòu)建起女子散打比賽技戰(zhàn)術多媒體數(shù)據(jù)庫，并開發(fā)了相應的多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

利用該系統(tǒng)可以實現(xiàn)國內(nèi)主要選手和主要對手的技戰(zhàn)術特征分析，可以進行優(yōu)秀技戰(zhàn)術動作的示教。在實際的使用過程中，教練員只需要輸入其關心的檢索條件，如技戰(zhàn)術動作類別、主要對手姓名、成功或失敗的技戰(zhàn)術打法等，系統(tǒng)自動快速、準確地將技戰(zhàn)術視頻數(shù)據(jù)庫中所有滿足該檢索條件的視頻剪輯片段檢索出來，從而提高了技戰(zhàn)術視頻檢索的速度和視頻分析的效率，實現(xiàn)了女子散打技戰(zhàn)術視頻分析手段的科技化和信息化，為教練員日常開展針對性訓練和臨場制定比賽策略、提高比賽獲勝的概率等提供科學依據(jù)。

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The Development and Application of the Female Sanda Technical and Tactical Multimedia Database Management System

Shen Xuejun1Xiao Yi2Zou Jun3
（1.Dept.of Wushu,Shanghai University of Sport,Shanghai 200438;2.Dept.of Economics and Management,Shanghai University of Sport,Shanghai 200438;3.Dept.of Science and Research,Shanghai University of Sport,Shanghai 200438）

According to the present situation and shortcomings of the technical and tactical multimedia analysis of Female Sanda competition,the video database management technology is applied to the techniques and tactics analysis of Female Sanda competitions.On the basis of classifying and coding the main technical and tactical actions,a large number of video clips are associated with appropriate key technical and tactical features by using video editing techniques.Thus,a technical and tactical multimedia database is constructed and the corresponding video database management system is designed and developed.It can provide a scientific basis to improve the scientific training of the Female Sanda games,reduce training injuries,help to develop targeted training and increase the probability of winning.

female Sanda event video clipping multimedia database management technical and tactical analysis

G85

A

1004—5643（2012）03—0056—04

上海市教育委員會-曙光計劃項目，編號：09SG49。

1.沈?qū)W軍（1975～），男，碩士，副教授。研究方向：武術散打訓練理論與方法。