(一) 体育数据采集的类型

体育数据采集根据采集方式的不同, 大致可以分为基于传感器的体育数据采集、 基于人工的体育数据采集和基于人机交互的体育数据采集三类。

1. 基于人工的体育数据采集

基于人工的体育数据采集, 主要指按照事先设计的指标, 通过临场观察训练比赛、 离线观察训练比赛录像等形式, 对训练和比赛中的数据进行手工统计和分析。 如乒乓球训练质量的监控就使用这种方式, 通过事先设计的发球板数、 得分次数等指标, 来计算发球成功率、 接发球成功率、 三段使用率等参数, 实现对训练质量的统计和分析。 这种方法主要用于一些简单的指标统计, 特点是数据采集的同时可以实现对整个训练过程或者比赛过程的全程观察, 不仅可以获得手工统计到的数据, 更重要的是可以获取对于整个过程的定性评价, 发现那些通过统计数据无法获得的关键信息。 这种手段也是专业运动队教练员和科研人员经常使用的一种数据采集方式。

2. 基于传感器的体育数据采集

基于传感器的体育数据采集, 特指通过加载在人体上的特种传感设备进行数据采集, 常见的有心率表、 足底传感器、 脑电仪、 眼动仪等。 心率表通过测试人体的心率和脉搏等指标来分析运动量、 运动负荷等参数, 以此来对训练过程进行控制； 足底传感器通过感应脚底不同位置的受力情况来分析人体的不同运动形式对足底的影响, 以此来进行训练过程设计分析, 并据此来设计不同类型的运动鞋； 脑电仪通过装载在人体头部的电极传感, 分析人脑的活动和变化, 达到对运动员心理状态进行及时评价和有效调控的目的； 眼动仪利用红外探测仪和摄像头来测试和记录人体眼球变化的方向和位置, 以此来分析人体的注意点和注意力, 已经有部分研究将其用于不同项目运动员心理方面的研究。 基于传感器的体育数据采集方法已经逐步用于全民健身, 美国耐克公司就开发了基于足底感知的运动鞋用于对人体的运动量进行记录并将结果随时反馈给客户, 这样便于人们根据不同身体状况进行运动干预。 美国佳明(Garmin) 公司开发了运动手表可以装配在自行车上, 实现对运动轨迹的记录,计算位移、 时间、 速度等参数, 指导大众进行运动控制(图7-1)。

图7-1　Garmin Forerunner 910XT 运动手表

3. 基于人机交互的体育数据采集

基于人机交互的体育数据采集, 指人工观察结合机器输入的一种数据采集方式。 该方式下数据采集的任务主要由计算机软件来完成。 由于软件本身可以完成诸多规律性数据的自动采集, 并且软件具有较高的集成性, 因此使数据采集的效果大大增加。 另外, 由于该方式下数据采集到的内容存储于后台数据库里, 可以达到一次采集、 多次使用的目的。 数据库可以存储海量数据的特性还便于实现数据的海量积累, 为后续进行数据挖掘和知识发现进行储备。 运动训练和比赛领域已经有许多商业公司参与了人机交互数据采集软件的开发, 如Data Project 公司开发的Data Volley 软件就实现了排球比赛中人机交互数据采集, 在欧洲和亚洲的许多俱乐部都在使用该软件统计排球比赛数据, 为教练员比赛提供决策支持(图7-2)。

大部分人机交互软件还实现了视频片段与技术参数的关联, 方便基于目录进行不同特性视频片段的检索、 合成与展示, 为回溯训练和比赛场景, 更加真实形象地进行数据分析提供了支撑。 Simi Scout 是该类软件的典型代表(图7-3)。

(www.daowen.com)

图7-2　Data Volley 软件统计界面

图7-3　Simi Scout 软件界面

(二) 体育数据采集软件的应用

体育数据采集软件的种类比较多, 如生物力学图像解析软件(Simi Motion)、 生理生化指标采集与分析软件、 脑电波数据采集与分析软件、 运动技术与战术分析软件等。 软件运行过程涉及信号的捕获、 信号编辑与处理、 表格图形结果输出等。 每个软件背后都有相应的编码、 解码标准。 本部分主要分析运动技战术分析软件的应用方法。

1. 羽毛球比赛数据采集软件

羽毛球比赛数据采集软件也是由隔网对抗课题组开发的比赛技战术数据采集软件。 该软件多次用于国家羽毛球队比赛备战和技术诊断保障, 用于对主力队员和主要对手进行技战术分析。

2. 乒乓球比赛数据采集软件

由隔网对抗项目课题组自主研发的乒乓球数据采集软件, 可以为优秀运动员提供比赛技术、 战术数据采集与分析服务。 该软件以每板为单位。按照比赛进程采集乒乓球比赛中的技术手段、 战术势态、 旋转、 落点、 击球效果等22 项数据, 采集软件还实现了比赛技术、 战术数据和比赛视频的关联, 为系统分析比赛技战术特征采集了最基本的数据。 采集软件的采集素材为比赛数字视频, 可以按照单打(七局四胜制)、 团体单打(五局三胜制)、 双打等不同规则来采集数据。 采集软件把比赛的数字视频以回合为单位分别保存下来, 剔除了比赛中回合之外的冗余视频, 为高效地分析比赛提供了第一手资料。 数据采集软件还提供了比赛视频的控制功能, 可以1/8、 1/4 及1/2 的慢速度观看比赛, 为仔细研究比赛、 分析旋转和落点等内容提供方便； 也可以两倍的速度观看比赛, 略过中间冗余环节, 直接找到需要研究的部分。 因此, 本软件方便了教练员和运动员的使用, 同时采集到的最基本的数据也为体育科研人员进行数据统计分析和数据挖掘提供便捷的接口。

3. 击剑比赛数据采集软件

击剑比赛数据分析软件是一个数据采集软件包, 由花剑、 重剑和佩剑三个相对独立的数据包组成。 指标体系数据依不同剑种的特点分别进行指标设计, 但用户接口是统一的, 可以在同一界面进行运动员信息、 比赛信息等统一信息的输入和设置, 采集界面则独立设计, 体现不同剑种的技战术特点。该软件充分考虑了击剑比赛技战术采集数据复杂、 节奏比较快的特点, 按照教练员和专家的要求选取对于比赛最具有关键作用的技战术指标作为数据采集对象。 根据各剑种的特点, 分别将花剑战术分为防守、 进攻、 反攻三种状态, 重剑战术分为防守、 进攻、 挑引、 抢攻四种状态, 佩剑战术分为防守、进攻、 对攻、 反攻四种状态, 对应得失分分别进行采集。