羽毛球多球練習(xí)技戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用特征提取方法

鐘方源，林 川，婁鵬程

引言

羽毛球多球運(yùn)動(dòng)水平的不斷提升，對羽毛球多球運(yùn)動(dòng)員的綜合能力與水平提出了新的要求，越來越多的人看重多球運(yùn)動(dòng)的技戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用。多球練習(xí)最早起源于日本排球，并在練習(xí)中取得了較為優(yōu)異的成績。根據(jù)球類運(yùn)動(dòng)的種類不同，對運(yùn)動(dòng)員技戰(zhàn)術(shù)的要求也不同。以羽毛球?yàn)槔?，不同的比賽形勢下要求運(yùn)動(dòng)員使用不用技戰(zhàn)術(shù)完成賽事［1］。根據(jù)早期比賽經(jīng)驗(yàn)，羽毛球多球聯(lián)系的主要技戰(zhàn)術(shù)總共分為四種：其一為“一球一擊”訓(xùn)練方法，教練連續(xù)不斷向運(yùn)動(dòng)員發(fā)球，需要運(yùn)動(dòng)員快速對球進(jìn)行回?fù)?。其二為“多球單練”，需要運(yùn)動(dòng)員與教練雙方之間相互回?fù)?，直到其中一方接球出現(xiàn)失誤，即可重新發(fā)球練習(xí)。其三為“指定點(diǎn)擊球”，需要運(yùn)動(dòng)員將羽毛球發(fā)射到指定位置上，并在固定位置上反復(fù)練習(xí)多球的回?fù)?。其四為“移?dòng)擊球”，需要運(yùn)動(dòng)員在多球練習(xí)中，前后左右不停移動(dòng)，以此找到最佳羽毛球回?fù)酎c(diǎn)，并在此時(shí)將羽毛球擊回。總體來說，無論多球練習(xí)中的任一種方法，均要求運(yùn)動(dòng)員具備一定的技戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練功底，只有掌握了技戰(zhàn)術(shù)的運(yùn)用技巧，才能滿足羽毛球其學(xué)訓(xùn)練要求。為此本文將以羽毛球多球練習(xí)為例，開展其技戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用中關(guān)鍵特征提取方法的詳細(xì)研究，深入探索運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)技巧，以此為運(yùn)動(dòng)員練習(xí)提出正確指導(dǎo)。

1 羽毛球多球練習(xí)技戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用特征提取方法設(shè)計(jì)

1.1 識(shí)別羽毛球多球技戰(zhàn)術(shù)行為算子

將羽毛球多球練習(xí)中出現(xiàn)的類同行為進(jìn)行相似性分類，描述聚類對象的數(shù)據(jù)種類，并采用識(shí)別行為算子的方式，計(jì)算在相同空間維度內(nèi)相似函數(shù)與距離函數(shù)行為距離的遠(yuǎn)近。例如，在羽毛球多球練習(xí)運(yùn)動(dòng)中，用高維度空間點(diǎn)對應(yīng)技戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用中的行為點(diǎn)，此中行為點(diǎn)包括運(yùn)動(dòng)員跳高、揮桿、下蹲、回?fù)舻葎?dòng)作，并將空間點(diǎn)的距離近似看作行為算子識(shí)別的相似程度［2］。行為算子距離遠(yuǎn)近可用如下計(jì)算公式表示。

公式（1）中：d表示為歐式計(jì)算方法下羽毛球多球練習(xí)技戰(zhàn)術(shù)的行為距離；（x，y）表示為高維度空間點(diǎn)；i表示為技戰(zhàn)術(shù)行為發(fā)生次數(shù)；N表示為行為算子特征。根據(jù)上述計(jì)算公式，d的數(shù)值越高，表示識(shí)別技戰(zhàn)術(shù)行為運(yùn)動(dòng)算子越高，與羽毛球運(yùn)動(dòng)員的實(shí)際行為差異性越大，反之越?。?］。在正確識(shí)別技戰(zhàn)術(shù)行為算子的基礎(chǔ)上，利用運(yùn)動(dòng)形態(tài)學(xué)，對羽毛球多球運(yùn)動(dòng)員的連通性進(jìn)行綜合形態(tài)學(xué)處理，裁剪行為邊緣圖像，獲取技戰(zhàn)術(shù)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)行為目標(biāo)，獲取二級(jí)化行為圖像。假定運(yùn)動(dòng)員技戰(zhàn)術(shù)運(yùn)動(dòng)行為的當(dāng)前識(shí)別幀為fc（x，y），技戰(zhàn)術(shù)行為參考幀為b（x，y），那么此時(shí)羽毛球多球技戰(zhàn)術(shù)行為算子識(shí)別的正確閾值可用如下公式表示。

公式（2）中：Rc表示為正確閾值范圍；T表示為經(jīng)多次識(shí)別實(shí)驗(yàn)檢測的閾值。根據(jù)上述計(jì)算公式，對獲取的局部行為算子及算子閾值作為特征識(shí)別的空間性區(qū)域描述，并利用識(shí)別分類器學(xué)對行為段進(jìn)行劃分，為技戰(zhàn)術(shù)運(yùn)動(dòng)特征提取提供類別支撐。

1.2 技戰(zhàn)術(shù)運(yùn)動(dòng)特征提取

利用上述識(shí)別的運(yùn)動(dòng)行為識(shí)別算子，檢測運(yùn)動(dòng)員行為發(fā)生興趣點(diǎn)，綜合Dollar提供的算子興趣檢測區(qū)域，對技戰(zhàn)術(shù)實(shí)施特征描述，計(jì)算區(qū)域行為特征量化結(jié)果［4］。計(jì)算公式如下。

公式（3）中：x表示為行為特征量化標(biāo)準(zhǔn)；H表示為技戰(zhàn)術(shù)運(yùn)動(dòng)特征的識(shí)別分類；bin（i）表示為技戰(zhàn)術(shù)行為特征直方圖。根據(jù)上述計(jì)算公式，假定窗口行為特征跨度為一幀，將不同運(yùn)動(dòng)員行為按照k-means對實(shí)施聚類處理。并將聚類后形成的連續(xù)行為特征按照分段進(jìn)行特征分割，每個(gè)分割段中均包含獨(dú)立的特征行為?？紤]到行為起始幀與終止幀過度存在模糊過渡性界限，以此可采用計(jì)算量化特征行為統(tǒng)計(jì)發(fā)生頻次的方式，降低過渡對行為特征獲取的影響［5］。計(jì)算公式如下。

公式（4）中：E表示為羽毛球多球練習(xí)技戰(zhàn)術(shù)量化特征行為發(fā)生頻次；B表示為特征行為發(fā)生起始幀；S表示為特征行為發(fā)生終止幀。根據(jù)上述計(jì)算公式，減少過度行為提取造成的影響，以此獲取相對標(biāo)準(zhǔn)的特征描述。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

提出對比實(shí)驗(yàn)，選擇某羽毛球多球集訓(xùn)基地運(yùn)動(dòng)員50名，將其隨機(jī)分為兩組，每組25人，將每組25人再次平均分成5組，一組5人，運(yùn)動(dòng)員年齡分布在20～35周歲之間，要求運(yùn)動(dòng)員按照常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行每日三次訓(xùn)練，根據(jù)羽毛球技戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用特征，將45種不同空間維度的技戰(zhàn)術(shù)行為特征作為樣本。準(zhǔn)備行為識(shí)別后端處理裝置，應(yīng)用分辨率為852（垂直）*654（水平）的行為獲取儀器，收集羽毛球多球運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生的行為特征。實(shí)驗(yàn)組采用本文設(shè)計(jì)的羽毛球多球練習(xí)技戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用特征提取方法，對照組采用傳統(tǒng)的特征提取方法。結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，完成對比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，收集提取的運(yùn)動(dòng)員技戰(zhàn)術(shù)特征，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如表1所示。

表1 技戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用特征提取量

根據(jù)上述表1中數(shù)據(jù)可知，本文設(shè)計(jì)的羽毛球多球練習(xí)技戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用特征提取方法在對運(yùn)動(dòng)員技戰(zhàn)術(shù)特征提取應(yīng)用過程中，輸出的特征提取量與實(shí)際發(fā)生的行為特征更為接近，且特征提取的維度更廣。為此可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：相比傳統(tǒng)的特征提取方法，本文提出的方法在實(shí)際應(yīng)用中可提高對運(yùn)動(dòng)員技戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用的特征提取準(zhǔn)確率，更加適用于運(yùn)動(dòng)賽事對運(yùn)動(dòng)員的行為評(píng)估。

3 結(jié)束語

為了打造公平和諧的體育運(yùn)動(dòng)賽事，本文開展了羽毛球多球練習(xí)技戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用特征提取方法的設(shè)計(jì)，并采用設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)的方式，驗(yàn)證了本文提出方法更適用于對運(yùn)動(dòng)員的綜合評(píng)估。為此在后期的發(fā)展中，應(yīng)適當(dāng)加大本文方法在實(shí)際中的應(yīng)用，在不斷實(shí)踐中對方法進(jìn)行完善，彌補(bǔ)訓(xùn)練中對運(yùn)動(dòng)員觀察的不足。