擊劍技、戰(zhàn)術(shù)多媒體交互式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

費(fèi)正偉，趙傳杰，劉穎華

1.Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China.

1 前言

傳統(tǒng)的多媒體技、戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)是科研人員根據(jù)錄像等資料，人工進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析并且記錄下來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來獲取數(shù)據(jù)成為可能。為了對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采集，我們首先要研究這些數(shù)據(jù)的表示方法，目前擊劍項(xiàng)目技、戰(zhàn)術(shù)多媒體信息的表示只是某個(gè)單一技、戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)的數(shù)據(jù)，信息的獲取還僅僅停留在單一技、戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)的人工采集和統(tǒng)計(jì)，并且各個(gè)指標(biāo)之間是相互獨(dú)立的、不連續(xù)的，難以進(jìn)行綜合分析；還沒有一套完整的、科學(xué)的技、戰(zhàn)術(shù)多媒體交互式數(shù)據(jù)表示方法及科學(xué)的、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便的知識(shí)獲取方法，這些問題嚴(yán)重制約了擊劍項(xiàng)目技、戰(zhàn)術(shù)分析及研究。

本文根據(jù)擊劍項(xiàng)目的技、戰(zhàn)術(shù)特點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能理論基礎(chǔ)上，研究開發(fā)了擊劍技、戰(zhàn)術(shù)多媒體交互式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

擊劍技、戰(zhàn)術(shù)多媒體信息結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包括文字信息、視頻信息、數(shù)字編碼和解碼信息等多種數(shù)據(jù)類型，各種信息類型具有一定的相關(guān)性，并且通過一定的方式組合在一起，如視頻信息與技、戰(zhàn)術(shù)編碼信息就具有相關(guān)性，某個(gè)視頻文件中可以包含多種技、戰(zhàn)術(shù)信息，通過編碼進(jìn)行關(guān)聯(lián)。視頻信息還具有動(dòng)態(tài)性，是隨著時(shí)間的變化而變化的。通過對(duì)擊劍技、戰(zhàn)術(shù)多媒體信息及傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法的研究，我們?cè)O(shè)計(jì)了交互式智能化的采集技術(shù)。

2.1 依據(jù)擊劍比賽的特點(diǎn)，記錄每一分的技、戰(zhàn)術(shù)屬性

根據(jù)擊劍不同劍種的規(guī)則與交鋒特點(diǎn)，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，只記錄擊劍比賽過程中每一分得、失的最后一個(gè)比賽行為的技、戰(zhàn)術(shù)屬性。其宗旨是技、戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)最終能夠反映出各劍種技、戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用的特征及教練員的需求。通過有效部位的得失分來反映技術(shù)動(dòng)作攻擊的點(diǎn)與面的成功與失敗，并運(yùn)用成功率與使用率的比例來評(píng)價(jià)某一技術(shù)運(yùn)用的貢獻(xiàn)率。通過對(duì)運(yùn)動(dòng)員的技、戰(zhàn)術(shù)進(jìn)行診斷與分析，探討高水平擊劍比賽的制勝模式。

2.2 根據(jù)高水平擊劍比賽分析的要求，建立技、戰(zhàn)術(shù)觀察指標(biāo)體系

擊劍技、戰(zhàn)術(shù)分析觀察指標(biāo)主要分為技術(shù)性指標(biāo)和身體部位指標(biāo)。技術(shù)性指標(biāo)主要為：1）進(jìn)攻技術(shù)；2）防守技術(shù)；3）反攻技術(shù)，在不同劍種相對(duì)應(yīng)細(xì)分技術(shù)指標(biāo)依據(jù)劍種特點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)不同。身體部位的指標(biāo)是根據(jù)不同劍種的有效部位而建立：1）佩劍（頭部、軀干內(nèi)側(cè)、軀干外側(cè)、前臂）；2）花劍（軀干、腰部、肩部、背部）；3）重劍（軀干、頭部、上肢、下肢、手、腳）。

2.3 根據(jù)軟件工程方法對(duì)擊劍技、戰(zhàn)術(shù)多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行了E－R模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括以下實(shí)體：視頻控制信息、視頻播放信息、比賽狀態(tài)信息、比賽場(chǎng)地信息、比賽雙方技術(shù)信息、得失分部位信息、比賽結(jié)果信息、錄入控制信息。運(yùn)用E－R模型圖對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)系模式轉(zhuǎn)化以確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

該系統(tǒng)開發(fā)是在多次征求國(guó)家隊(duì)教練員意見的基礎(chǔ)上，由擊劍專業(yè)和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練專家設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，最后由計(jì)算機(jī)專業(yè)編程人員用VC實(shí)現(xiàn)，并經(jīng)多次測(cè)試后完成。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

擊劍技、戰(zhàn)術(shù)多媒體交互式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由運(yùn)動(dòng)員信息管理子模塊、隊(duì)伍信息管理子模塊、比賽信息管理子模塊、系統(tǒng)用戶信息管理子模塊、視頻管理子模塊、技戰(zhàn)術(shù)信息采集子模塊、數(shù)據(jù)查詢子模塊等組成，如圖1所示。

圖1 本研究系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Figure 1. System structure

系統(tǒng)主界面如圖2所示。

圖2 本研究系統(tǒng)主界面Figure 2. System main interface

3.1 運(yùn)動(dòng)員信息管理子模塊

運(yùn)動(dòng)員信息管理子模塊可以對(duì)擊劍運(yùn)動(dòng)員的基本信息進(jìn)行管理，包括對(duì)運(yùn)動(dòng)員信息的添加、修改、刪除等，運(yùn)動(dòng)員基本信息包括：姓名、性別、慣用手、國(guó)籍、出生日期、身份證號(hào)碼、聯(lián)系電話等。每一位添加進(jìn)運(yùn)動(dòng)員信息模塊的運(yùn)動(dòng)員都有獨(dú)立的ID，在進(jìn)行視頻采集的時(shí)候，系統(tǒng)自動(dòng)將同一位運(yùn)動(dòng)員的比賽視頻全部歸入運(yùn)動(dòng)員所屬的ID下，使得在后期技術(shù)查詢分析過程當(dāng)中，只要選擇這一位運(yùn)動(dòng)員的名字，就能夠?qū)⒃撨\(yùn)動(dòng)員的所有錄入比賽技術(shù)視頻查詢出來。

3.2 隊(duì)伍信息管理子模塊

隊(duì)伍信息管理子模塊是對(duì)各個(gè)擊劍隊(duì)信息進(jìn)行管理。包括擊劍隊(duì)信息的添加、修改、刪除等，擊劍隊(duì)基本信息包括：隊(duì)伍名稱、運(yùn)動(dòng)員信息、主教練、助理教練等。在列出的隊(duì)伍信息中，可以直接查看比賽相關(guān)的隊(duì)伍信息。

3.3 比賽信息管理子模塊

比賽信息管理子模塊是對(duì)各種比賽信息進(jìn)行管理，包括比賽信息的添加、修改、刪除等（圖3）。在添加比賽信息時(shí)，若比賽信息已經(jīng)存在，雙擊“退出”按鈕，返回系統(tǒng)控制界面。若該比賽信息不存在，則雙擊“增加”按鈕，進(jìn)入添加比賽信息界面。

圖3 本研究比賽信息管理界面Figure 3. Competition information interface

3.4 技、戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)采集子模塊

技、戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)采集子模塊通過觀看擊劍比賽視頻，同步地對(duì)其中的技、戰(zhàn)術(shù)信息進(jìn)行采集，將技、戰(zhàn)術(shù)信息及視頻信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)，并進(jìn)行關(guān)聯(lián)。技、戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)采集模塊主要由主界面上不同的按鍵來進(jìn)入佩劍采集模塊、花劍采集模塊和重劍采集模塊。

3.4.1 系統(tǒng)研究及流程設(shè)計(jì)

根據(jù)擊劍技、戰(zhàn)術(shù)分析的需要，技、戰(zhàn)術(shù)信息采集最底層、最詳細(xì)的信息，擊劍項(xiàng)目比賽采用計(jì)分制，每一次得分，雙方選手都需要回到開始線重新進(jìn)行比賽。所以，我們將擊劍比賽中每一次交鋒（有效得分）作為采集基本單元。采集數(shù)據(jù)包括交峰回合中的場(chǎng)地區(qū)域、運(yùn)用技術(shù)、刺中部位、得失分，比分狀態(tài)等信息，再將每一個(gè)采集單元的所有相關(guān)技、戰(zhàn)術(shù)信息導(dǎo)入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)

該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)軟件系統(tǒng)的核心部分，它為擊劍技、戰(zhàn)術(shù)分析提供詳細(xì)的相關(guān)數(shù)據(jù)。擊劍技、戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容包括運(yùn)動(dòng)員基本信息、隊(duì)伍信息、比賽基本信息、技戰(zhàn)術(shù)信息、擊劍比賽技術(shù)指標(biāo)等，各個(gè)內(nèi)容之間獨(dú)立并存，但又相互關(guān)聯(lián)。使數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)能夠更好地體現(xiàn)擊劍技、戰(zhàn)術(shù)特征，用戶可以從不同角度和自身需求來進(jìn)行分析查詢所需要的數(shù)據(jù)。

3.4.3 場(chǎng)地設(shè)計(jì)

擊劍場(chǎng)地的有效區(qū)域是一塊14m長(zhǎng)，1.6～1.8m寬的金屬板，另外加上端線兩側(cè)各2m的緩沖區(qū)。我們根據(jù)擊劍比賽特點(diǎn)對(duì)比賽現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行模擬，經(jīng)過深入研究和實(shí)踐，設(shè)計(jì)了擊劍比賽模擬場(chǎng)地。擊劍場(chǎng)地區(qū)域一共分為6個(gè)區(qū)域，雙方選手都有相對(duì)應(yīng)的場(chǎng)地區(qū)域，以選手“A”為例，從左至右分別為選手端線區(qū)域、中間區(qū)域、中端區(qū)域；對(duì)手中端區(qū)域、中間區(qū)域、端線區(qū)域（圖4）。

圖4 本研究擊劍技、戰(zhàn)術(shù)模擬場(chǎng)地Figure 4. Fencing tactics simulate site

3.4.4 采集流程設(shè)計(jì)

如圖5所示，用戶根據(jù)條件（比賽時(shí)間，比賽運(yùn)動(dòng)員信息等）從數(shù)據(jù)庫(kù)中查找到需要采集的比賽信息，用戶選定以后，進(jìn)入技、戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)采集界面，系統(tǒng)將在指定的系統(tǒng)視頻目錄下查找比賽對(duì)應(yīng)的視頻，若存在，系統(tǒng)將自動(dòng)開始播放該比賽的視頻文件。若不在指定目錄下，需用戶手動(dòng)指定相應(yīng)的比賽視頻，系統(tǒng)將提示按照相應(yīng)的編碼規(guī)則將該比賽的視頻文件拷貝到系統(tǒng)指定的視頻位置。

3.4.5 數(shù)據(jù)采集界面及功能

用戶通過觀看擊劍比賽視頻，同步地對(duì)其中的技、戰(zhàn)術(shù)信息進(jìn)行采集，將有關(guān)數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，供統(tǒng)計(jì)分析模塊使用。擊劍技、戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)采集界面如圖6所示。采集界面大致可分為8個(gè)區(qū)域，分別是視頻播放區(qū)、視頻控制區(qū)、狀態(tài)信息區(qū)、場(chǎng)地區(qū)、雙方技術(shù)選擇區(qū)、部位選擇區(qū)、得分選擇區(qū)、錄入控制區(qū)?；旧献蟀?yún)^(qū)是提供信息的，而右半?yún)^(qū)是錄入信息的。

圖5 本研究技、戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)采集的流程圖Figure 5. Tackics data collection process system

3.4.5.1 視頻播放

播放系統(tǒng)具備打開，播放，暫停，停止，拖曳，設(shè)定播放開始位置，結(jié)束位置等基本播放功能。擊劍比賽中由于交鋒速度快，用戶在正常播放速度下，第一時(shí)間不能判斷交鋒信息，就可以分別設(shè)1／8，1／4，1／2，1（正常速度），2倍速度播放設(shè)置，視頻播放的單幀回退，可以保證視頻采集信息的準(zhǔn)確性。對(duì)常用功能允許用戶自定義快捷鍵設(shè)置，同時(shí)允許用戶改變播放速度，單幀回退，從而方便用戶觀看比賽視頻。

3.4.5.2 設(shè)定視頻開始位置

該系統(tǒng)支持擊劍項(xiàng)目3個(gè)劍種的采集，由于3個(gè)劍種在交鋒時(shí)間存在差異，重劍交鋒過程較長(zhǎng)，花劍次之，佩劍交鋒時(shí)間短的特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了不同的播放位置設(shè)定方式。

在視頻播放的過程中，看到本劍開始位置時(shí)，按下“設(shè)定開始位置”按鈕（或按S鍵）。若按鈕上的文字是“播放”或者“設(shè)定結(jié)束位置”，請(qǐng)多按幾次，使文字變?yōu)椤霸O(shè)定開始位置”，然后調(diào)整視頻位置（通過拖拉播放進(jìn)度條，或者快進(jìn)，快退，單幀回退等按鈕調(diào)節(jié)），再按下按鈕。按下按鈕以后，按鈕上文字變?yōu)椤安シ拧保⑶乙曨l暫停播放。此時(shí)可以觀察是否視頻位置選擇正確。若需要調(diào)整，多按幾次此按鈕，使文字重新變?yōu)椤霸O(shè)定開始位置”，調(diào)整位置后再按下按鈕。確認(rèn)正確后，可以再次按下按鈕（或按S鍵）使視頻繼續(xù)播放。

3.4.5.3 設(shè)定視頻結(jié)束位置

在視頻播放過程中，看到本劍的結(jié)束位置時(shí)，按下“設(shè)定結(jié)束位置”按鈕（或按S鍵）。（花劍和重劍是“暫停”按鈕）若需要調(diào)整位置，可以直接在暫停的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。在本劍錄入完畢前，不會(huì)使視頻繼續(xù)播放。

不同的播放結(jié)束位置設(shè)定方式保證了3個(gè)劍種所采集的技術(shù)視頻能夠充分反應(yīng)交鋒技術(shù)信息，避免了2個(gè)不同交鋒過程在同1條視頻中出現(xiàn)。

3.4.5.4 視頻剪輯

視頻剪輯的業(yè)務(wù)流程，用戶通過觀察視頻中運(yùn)動(dòng)員的技、戰(zhàn)術(shù)，來把相應(yīng)視頻的時(shí)間點(diǎn)信息錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，用于擊劍技、戰(zhàn)術(shù)研究和分析。同時(shí)，將每一劍的相應(yīng)視頻放在指定的系統(tǒng)視頻位置下。視頻剪輯主要是根據(jù)前面設(shè)定視頻位置，通過后臺(tái)視頻處理軟件程序，在原始技術(shù)視頻上根據(jù)設(shè)定的開始位置和結(jié)束位置剪輯下來，并根據(jù)用戶需要進(jìn)行合并和處理。

3.4.5.5 選擇交峰場(chǎng)地位置

在擊劍技、戰(zhàn)術(shù)信息采集過程中，用戶通過直接觀看視頻，來確定雙方運(yùn)動(dòng)員在劍道上的位置，然后，在場(chǎng)地采集區(qū)域點(diǎn)擊相應(yīng)的場(chǎng)地區(qū)域，即完成對(duì)該交鋒回合的場(chǎng)地信息采集，并自動(dòng)記錄到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。

如果在采集擊劍視頻過程中發(fā)現(xiàn)，視頻圖像中雙方運(yùn)動(dòng)員的位置與比賽信息里面設(shè)定的位置，出現(xiàn)位置不符合（A方和B方），我們就可以通過“交換場(chǎng)地”按鈕，將按垂直中軸翻轉(zhuǎn)方式交換場(chǎng)地區(qū)的按鈕位置。按鈕的邏輯對(duì)應(yīng)關(guān)系并沒有改變。意即，若交換前，從左至右按鈕編號(hào)為123456，則交換后從左至右變?yōu)?54321。再次交換又重新變回123456。故可以隨意在任何時(shí)候交換場(chǎng)地，只需注意選對(duì)了場(chǎng)地按鈕即可。

3.4.5.6 選擇相關(guān)技術(shù)和部位

在擊劍技術(shù)動(dòng)作和部位信息采集是采集模塊的重要部分，該部分延續(xù)了之前的操作方式。首先查看視頻，然后根據(jù)雙方選手采用的不同技術(shù)動(dòng)作及擊中和被擊中身體部位，在技術(shù)采集界面上直接點(diǎn)擊A方和B方選擇使用的技術(shù)，以及雙方刺中的部位。若有一方?jīng)]有刺中，選擇其本來欲刺中的部位，就可完成信息采集，當(dāng)未完成該部分的采集，將不能進(jìn)入下一回合的采集，系統(tǒng)將發(fā)出提示音，提醒用戶完成采集信息。

3.4.5.7 得分選擇和進(jìn)入下一回合

根據(jù)視頻中現(xiàn)場(chǎng)裁判的判罰，選擇得分方。重劍比賽時(shí)若雙方均得分，選擇均得分。若此劍是決一劍的狀態(tài)，將“決一劍”單選框選中。“決一劍”是指在擊劍比賽中在正常時(shí)間結(jié)束后，雙方比分都未達(dá)到15分，且比分相同的情況，采用雙方打1劍的方式來決出勝者及擊劍中的“突然死亡”。擊劍比賽中經(jīng)常出現(xiàn)“決一劍”的情況，而這種方式對(duì)比賽結(jié)果產(chǎn)生直接重大影響，運(yùn)動(dòng)員往往是采用自身最擅長(zhǎng)或特定的技、戰(zhàn)術(shù)，所以，有很重要的研究?jī)r(jià)值，故單獨(dú)設(shè)置了“決一劍”按鍵，另外，還有“連續(xù)得分”和“連續(xù)失分”條件供用戶查詢。

在進(jìn)入下一回合前，首先要確認(rèn)本交鋒的錄入是否正確。此時(shí)本劍的所有錄入均可以修改，若有錯(cuò)誤可及時(shí)修改。確認(rèn)后點(diǎn)擊“下一回合”按鈕（或按N鍵），進(jìn)入下一回合。進(jìn)入下一回合后，可以按“播放”按鈕繼續(xù)播放視頻。

3.4.5.8 結(jié)束一局

擊劍比賽采用“計(jì)分制”和“計(jì)時(shí)制”的雙軌制來進(jìn)行比賽。擊劍比賽每局為3min，共3局，時(shí)間到比分領(lǐng)先者獲勝為計(jì)時(shí)制；比賽過程中有一方選手在3局比賽中的任意時(shí)間得分滿15分，比賽也結(jié)束。當(dāng)一局比賽因時(shí)間結(jié)束而完畢時(shí)，請(qǐng)直接按“結(jié)束本局”按鈕結(jié)束一局并進(jìn)入下一局，當(dāng)?shù)谌直荣惤Y(jié)束時(shí)，或一方選手得分滿15分，系統(tǒng)自動(dòng)記錄本場(chǎng)比賽結(jié)束。

3.4.5.9 撤銷與恢復(fù)

在采集過程中難免出現(xiàn)采集失誤，“撤銷”功能是指采集過程中，進(jìn)入下一回合后，發(fā)現(xiàn)前一回合采集信息出現(xiàn)錯(cuò)誤，那么，我們可以點(diǎn)擊“撤銷”鍵，使系統(tǒng)撤銷上一回合的記錄，并對(duì)上一回合重新采集。系統(tǒng)支持有限次的撤銷和恢復(fù)，其中恢復(fù)的意思是，若撤銷后發(fā)現(xiàn)不需要撤銷，可以直接按“恢復(fù)”按鈕來取消撤銷。

3.4.5.10 退出錄入與自動(dòng)恢復(fù)

在錄入過程中可以隨時(shí)點(diǎn)擊“退出”按鈕，或者右上角的“X”來退出錄入。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)保存當(dāng)前錄入狀態(tài)，并在下次進(jìn)入時(shí)恢復(fù)當(dāng)前錄入狀態(tài)。

3.5 數(shù)據(jù)查詢子模塊

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得的技、戰(zhàn)術(shù)信息的基礎(chǔ)上，用戶根據(jù)特定的技、戰(zhàn)術(shù)條件進(jìn)行查詢，系統(tǒng)將查詢處理結(jié)果以簡(jiǎn)明的形式呈現(xiàn)給用戶，并與采集部分得到的視頻文件關(guān)聯(lián)起來，用戶可以將符合技術(shù)特征的記錄視頻進(jìn)行合并與導(dǎo)出，同時(shí)系統(tǒng)可對(duì)用戶采集的技、戰(zhàn)術(shù)信息按要求進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和查詢分析。

3.5.1 數(shù)據(jù)查詢子模塊功能介紹

數(shù)據(jù)查詢子模塊主要包括擊劍比賽技、戰(zhàn)術(shù)查詢分析功能，技、戰(zhàn)術(shù)視頻的基本播放和剪輯、合成功能。用戶可以有選擇地輸入查詢條件，查詢條件包括比賽及相關(guān)信息、比賽運(yùn)動(dòng)員、技術(shù)信息、戰(zhàn)術(shù)信息等?？梢杂胁煌牟樵兙?，查詢條越多，查出的結(jié)果越精確。同時(shí)用戶還可以對(duì)分析結(jié)果對(duì)應(yīng)的視頻進(jìn)行二次處理，添加、刪除、合并和導(dǎo)出所有具有相同特征的視頻集合。

3.5.2 數(shù)據(jù)查詢子模塊界面介紹

分析智能分析界面可分為3個(gè)部分，如圖7所示，分別是查詢條件選擇區(qū)、查詢結(jié)果顯示區(qū)及視頻剪輯區(qū)。查詢條件選擇區(qū)中的技術(shù)列表和擊中位置列表將隨選中的比賽劍種的不同，而自動(dòng)列出對(duì)應(yīng)的技術(shù)和擊中位置。在修改記錄的狀態(tài)下，查詢條件選擇區(qū)將變成修改區(qū)。

3.5.2.1 對(duì)需要分析的擊劍比賽的管理

首先把要查的比賽全部添加進(jìn)來，可以分幾次添加，不在“比賽列表”中列出的比賽將不予查詢，列出的比賽都會(huì)查詢。

3.5.2.2 對(duì)需要分析的運(yùn)動(dòng)員的管理

若只要查某一個(gè)或幾個(gè)運(yùn)動(dòng)員，則在A方或B方的下拉框中選擇，如圖8所示。選中的運(yùn)動(dòng)員自動(dòng)顯示在左邊的運(yùn)動(dòng)員列表中。若左邊的運(yùn)動(dòng)員列表不空，則只查詢A方或B方為列表中運(yùn)動(dòng)員的記錄。左邊的運(yùn)動(dòng)員列表中列出的運(yùn)動(dòng)員都會(huì)查詢。

圖7 本研究系統(tǒng)重劍數(shù)據(jù)查詢界面Figure 7. fencing data query interface

圖8 本研究系統(tǒng)比賽選手選擇界面Figure 8. Competition selection

3.5.2.3 設(shè)定分析的條件

分析條件包括局?jǐn)?shù)、技術(shù)、站位、擊中位置、得分、特殊條件等，如圖9所示。這些條件若沒有選中，則不做限制，否則只查符合選中條件的記錄。

如圖9所示，以技術(shù)為例，若點(diǎn)擊“全不選”或保持原來的空白默認(rèn)狀態(tài)，則所有技術(shù)均搜索。而點(diǎn)擊“全選進(jìn)攻技術(shù)”只搜索使用上述選中技術(shù)的記錄。另外，“只查A”，“只查B”，“AB均查”則表示選中的技術(shù)是誰使用。若選中“只查A”，則只有A使用了選中技術(shù)的記錄才會(huì)被搜索。

圖9 本研究系統(tǒng)技術(shù)選擇Figure 9. Technology selection

點(diǎn)擊分析按鈕，如圖10所示，查詢結(jié)果區(qū)將顯示查詢結(jié)果。

圖10 本研究系統(tǒng)查詢結(jié)果Figure 10. Query results

3.5.2.4 相關(guān)視頻分析

根據(jù)查詢條件，查詢出相應(yīng)結(jié)果，就可以進(jìn)行視頻剪輯與合并。在查詢結(jié)果區(qū)選中一條或多條記錄，按“＞”按鈕添加到右邊待剪輯列表中，可以反復(fù)添加記錄。若有記錄所屬比賽的視頻文件位置沒有記錄，或者現(xiàn)在無法找到，將要求進(jìn)行選擇。也可以手動(dòng)點(diǎn)擊“選中待剪切文件”按鈕修改視頻文件位置，如圖11所示。

圖11 本研究系統(tǒng)信息選擇Figure 11. information selection

3.5.2.5 相關(guān)技、戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)導(dǎo)出

該系統(tǒng)除了對(duì)擊劍視頻的剪輯合并以及檢索以外，還可以給用戶提供研究對(duì)象的具體技術(shù)運(yùn)用情況的數(shù)字和圖表。同時(shí)結(jié)合視頻的生動(dòng)體現(xiàn)，使得教練員和運(yùn)動(dòng)員更加深刻地理解自身優(yōu)勢(shì)及缺點(diǎn)，有助于訓(xùn)練水平的提高。

運(yùn)動(dòng)員比賽數(shù)據(jù)的輸出，在原先查詢條件設(shè)置好的情況下，直接點(diǎn)擊“統(tǒng)計(jì)”按鍵，即可完成對(duì)該運(yùn)動(dòng)員的技、戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)的導(dǎo)出。

導(dǎo)出數(shù)據(jù)，利用Excel預(yù)先設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)表格，表格分為3個(gè)工作表：技術(shù)運(yùn)用得失分匯總統(tǒng)計(jì)表；技術(shù)運(yùn)用場(chǎng)地區(qū)域統(tǒng)計(jì)表，如圖12所示；得失分部位統(tǒng)計(jì)表，如圖13所示。

圖12 本研究系統(tǒng)技術(shù)運(yùn)用場(chǎng)地區(qū)域統(tǒng)計(jì)界面Figure 12. technique application site summary

圖13 本研究系統(tǒng)得失分部位統(tǒng)計(jì)界面Figure 13. Scoring and losing points position summary

3.5.3 數(shù)據(jù)查詢子模塊的特點(diǎn)

數(shù)據(jù)查詢子模塊具體的功能實(shí)現(xiàn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：能夠?qū)δ骋贿x手的一場(chǎng)比賽進(jìn)行單獨(dú)分析，也可對(duì)多場(chǎng)比賽聯(lián)合分析；可以根據(jù)技、戰(zhàn)術(shù)分析的需求，對(duì)運(yùn)動(dòng)員擊中的技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)、部位、位置、得分率、使用率進(jìn)行分項(xiàng)分析或綜合分析；系統(tǒng)還可以按連續(xù)得分3劍和最后一劍的技術(shù)運(yùn)用情況進(jìn)行分析；能夠?qū)γ烤直荣惖谋确诌M(jìn)行分析；可以對(duì)技、戰(zhàn)術(shù)視頻剪輯重新進(jìn)行合成，以供教練員和運(yùn)動(dòng)員使用。

對(duì)于重劍技、戰(zhàn)術(shù)分析的結(jié)果，系統(tǒng)可進(jìn)行視頻演示，以便教練員、運(yùn)動(dòng)員更加清楚、直觀、形象地觀察對(duì)手的技、戰(zhàn)術(shù)特點(diǎn)，只要選中查詢出來的技術(shù)條目，在點(diǎn)擊“預(yù)覽”按鍵，就可馬上觀看選中技術(shù)條目的視頻。

4 系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

該系統(tǒng)具有時(shí)效性強(qiáng)、效率高、快捷、易于操作等特點(diǎn)，其最大優(yōu)勢(shì)是比賽結(jié)束后即可得到所有技、戰(zhàn)術(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，及時(shí)反饋給教練員和運(yùn)動(dòng)員。在此界面中，根據(jù)錄入的數(shù)據(jù)，用表格和餅圖的形式直觀給出各種技、戰(zhàn)術(shù)得失分和各部位得失分的統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)。

該系統(tǒng)已在國(guó)家擊劍隊(duì)備戰(zhàn)2008年奧運(yùn)會(huì)過程中得到了實(shí)際應(yīng)用，為國(guó)家擊劍隊(duì)提供了大量的準(zhǔn)確的技、戰(zhàn)術(shù)分析資料，主要包括對(duì)463場(chǎng)世界比賽進(jìn)行了技、戰(zhàn)術(shù)信息采集，在備戰(zhàn)不同階段制作了49案例分析，其中包括2008年奧運(yùn)會(huì)的我國(guó)佩劍主力選手8人和佩劍我國(guó)選手主要對(duì)手32人，案例分析主要從進(jìn)攻技術(shù)，防守技術(shù)，反攻技術(shù)，個(gè)人特點(diǎn)等方面分析概括了運(yùn)動(dòng)員的主要技、戰(zhàn)術(shù)特征，為我國(guó)擊劍項(xiàng)目2008年奧運(yùn)會(huì)奪金做出了貢獻(xiàn)，得到了擊劍項(xiàng)目管理中心領(lǐng)導(dǎo)，教練員和運(yùn)動(dòng)員的認(rèn)可，獲得了國(guó)家體育總局奧運(yùn)科技攻關(guān)突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。該系統(tǒng)也為備戰(zhàn)2012年奧運(yùn)會(huì)的我國(guó)擊劍選手提供了技、戰(zhàn)術(shù)分析的資料。為了讓教練員和運(yùn)動(dòng)員更方便地觀看分析結(jié)果，我們將分析結(jié)果以多媒體PPT的形式進(jìn)行體現(xiàn)。

圖14 擊劍技、戰(zhàn)術(shù)多媒體資料的制作流程圖Figure 14. Fecing tactics multi－media making process

實(shí)際案例：這是我們對(duì)日本男子花劍選手奧塔的比賽技、戰(zhàn)術(shù)多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行采集后再根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析，將技術(shù)數(shù)據(jù)和技術(shù)視頻結(jié)合得到的分析結(jié)果。

4.1 奧塔進(jìn)攻得失分分析

奧塔，日本選手，2008年北京奧運(yùn)會(huì)男子花劍個(gè)人亞軍。

從奧塔進(jìn)攻得分技術(shù)運(yùn)用數(shù)據(jù)看（圖15），進(jìn)攻得分部位主要為軀干和肩部分別為54.2%和25%，占總進(jìn)攻得分的80%。奧塔進(jìn)攻的特點(diǎn)有：奧塔的進(jìn)攻主要是通過向前緊逼后——后拉——在對(duì)手注意力放松剎那——突然起動(dòng)進(jìn)攻；進(jìn)攻準(zhǔn)、快，距離較近；進(jìn)攻得分點(diǎn)主要是軀干上部分；動(dòng)作之間銜接流暢。從奧塔進(jìn)攻失分?jǐn)?shù)據(jù)看，進(jìn)攻失分的技術(shù)動(dòng)作較分散，沒有什么特別突出的技術(shù)動(dòng)作失分。從奧塔的比賽觀察看，進(jìn)攻失分主要是在準(zhǔn)備進(jìn)攻時(shí)，被對(duì)手搶攻或反攻。其次是進(jìn)攻后的補(bǔ)劍失分。

圖15 奧塔進(jìn)攻得分部位統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)界面Figure 15. Orta attacking score positions data interface

圖16 奧塔進(jìn)攻得分部位視頻界面Figure 16. Orta attacking score positions video interface

4.2 奧塔反攻得失分分析

從奧塔反攻得分技術(shù)運(yùn)用數(shù)據(jù)看（圖17、圖18），各項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用的得分均較平均，奧塔反攻特點(diǎn)：奧塔主要是通過后退中干擾對(duì)手，抓住對(duì)手在準(zhǔn)備進(jìn)攻時(shí)進(jìn)行反攻；奧塔的反攻刺出較準(zhǔn)，以側(cè)身反攻擊中對(duì)方的腰部為主。從奧塔反攻失分的數(shù)據(jù)看，反攻的失分也是相對(duì)于對(duì)手的進(jìn)攻，而導(dǎo)致失分的。從奧塔比賽視頻觀察看，反攻的失分主要是在對(duì)攻或?qū)κ职l(fā)動(dòng)進(jìn)攻后的被動(dòng)進(jìn)攻上。因此，在判罰上是一種被動(dòng)的進(jìn)攻而失分。

4.3 奧塔防守還擊得失分分析

從奧塔防守得分技術(shù)運(yùn)用數(shù)據(jù)看，如圖19，圖20所示，防守得分技術(shù)的運(yùn)用主要是組合防守和反還擊。奧塔最大的特點(diǎn)就是交鋒能力強(qiáng)。因此，在交鋒的多個(gè)回合中始終處于優(yōu)勢(shì)，這也是奧塔反還擊得分的原因所在；在防守中善于運(yùn)用擊劍線等假動(dòng)作來配合防守還擊，使對(duì)手落入圈套，達(dá)到防守的目的。從奧塔防守失分?jǐn)?shù)據(jù)看，防守失分主要是對(duì)手轉(zhuǎn)移刺和反還擊分別為33%，和50%?？傮w上說，奧塔的防守能力較強(qiáng)。防守失分主要是防守動(dòng)作過小，而產(chǎn)生防守不良失分。

圖17 奧塔反攻得分統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)界面Figure 17. Orta counter－attack score data interface

圖18 奧塔反攻得分視頻界面Figure 18. Orta counter－attack score video interface

圖19 奧塔防守得分統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)界面Figure 19. Orta defensive scoring data interface

圖20 奧塔防守得分視頻界面Figure 20. Orta defensive scoring video interfac

4.4 奧塔得失分區(qū)域比例分析

從奧塔的得分區(qū)域比例看，主要在區(qū)域3，4和區(qū)域5，也就是說，在對(duì)方的區(qū)域交鋒要多于在本方區(qū)域的交鋒，從中可以推斷，奧塔的打法是以攻為主的攻擊型打法特征。從奧塔的失分區(qū)域比例看，主要是在2、3、4區(qū)域（圖21，圖22）。

圖21 奧塔得分區(qū)域統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)界面Figure 21. Orta scoring areas data interface

圖22 奧塔失分區(qū)域統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)界面Figure 22. Orta points losing areas data interface

4.5 奧塔比賽得失分技術(shù)與部位數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

奧塔進(jìn)攻得24分，占60%；防守得11分，占31%；反攻得3分，占9%。奧塔進(jìn)攻失8分，占40%；防守失6分，占30%；反攻失6分，占30%。奧塔得失分部位主要是軀干和肩部（圖23，圖24）。

圖23 奧塔得失分技術(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)界面Figure 23. Orta scoring and losing technique data interface

5 結(jié)論

擊劍技、戰(zhàn)術(shù)多媒體交互式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

1.采集對(duì)象多樣化，實(shí)現(xiàn)視頻信息和文本數(shù)據(jù)同時(shí)關(guān)聯(lián)采集。在采集界面設(shè)置兩個(gè)區(qū)域，分別為視頻窗口和文本采集窗口，通過自由的控制視頻信息，來進(jìn)行文本數(shù)據(jù)的采集，并進(jìn)行兩者關(guān)聯(lián)，解決了以前視頻信息和文本信息分離的問題，利于擊劍項(xiàng)目的技、戰(zhàn)術(shù)分析。

圖24 奧塔得失分部位數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圓屏圖Figure 24. Orta scoring and losing position data interface

2.采集方式簡(jiǎn)單，利于不同計(jì)算機(jī)水平的人進(jìn)行操作。通過對(duì)多媒體信息的分類及編碼，采用選擇式的采集方式，無需輸入復(fù)雜的編碼或者文字，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，所見即所得的方法適合于各類研究人員。

3.交互式采集方法，利于采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性關(guān)系到技、戰(zhàn)術(shù)分析的正確性，因此，采用交互式的采集方法，即操作人員邊看視頻，邊選擇相應(yīng)的信息，并隨時(shí)可以進(jìn)行維護(hù)，有效地保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4.多媒體信息的完整性及關(guān)聯(lián)性，利于擊劍項(xiàng)目的技、戰(zhàn)術(shù)分析。多媒體信息包括比賽信息、運(yùn)動(dòng)員、比分、技術(shù)、視頻信息等，都必須采集，并且各信息之間的關(guān)聯(lián)性必須保存。利于擊劍項(xiàng)目的技、戰(zhàn)術(shù)分析。

5.擊劍技、戰(zhàn)術(shù)多媒體交互式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用過程中獲得的用戶的高度認(rèn)可。綜上所述，擊劍技、戰(zhàn)術(shù)多媒體交互式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)提高教練員的工作效率，加快運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練科學(xué)化進(jìn)程具有重要意義。

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