高速相机结合运动分析_CN

运动分析

高速相机结合运动分析，让棒球运动实现精准动作捕获

高速相机捕获的影像与运动分析相结合，不但能在赛场上捕捉实况用于动作分析及判定，还能在自我训练中帮助球员精进技能。

文/The Imaging Source映美精

在由纪实著作改编的电影《魔球》中，讲述了如何使用计量学，从客观数据分析的角度来挑选球员组建球队，运用科学的方式，帮助球队取得耀眼的比赛成绩。事实上，美国大联盟使用运动科学精准纪录球赛已有多年，通过精准运算来微调投球或击球的动作，来精进球员表现。

近年来，亚洲也开始发展相关科技。某学术单位开发的运动科学系统供球团/球队使用，采用The Imaging Source（TIS）高速相机捕捉影像，以多台相机立体建模方式，帮助实现球员动作分析及电子好球带功能。

另外，许多球员自己也开始使用运动科学系统进行自主训练。运动科学系统厂商动晰运科与TIS 代理商肯定科技合作，提供一套包含TIS相机的运动科学系统，让棒球选手在自己训练时，能够通过实时观看回放影像，精进训练动作，提升训练质量。 

在球场上的应用 

在球场上，可以使用多台高速相机系统进行3D建模，实现动作分析以及设置电子好球带。

场上球员投球球速达每小时130/140公里，要捕捉球的运动轨迹以及球员的一连串动作，必须使用高速相机进行记录及回放，用于分析。某团队选用TIS高速相机，相机搭载Sony Pregius CMOS 全局快门高灵敏度传感器，在现场架设6台以上相机。

在现场架设相机时，拍摄角度很重要，只要角度稍稍移动，那怕只差一点点，都无法完全捕捉球员的动作以及球的走向。因此架设相机时必须要保证其能完整且精准地记录整场比赛。

在现场架设的相机越多台，意味着所获得的影像资料越齐全。假设一台相机一秒能捕获300张图像，那么6台相机一秒就能捕获1800张图像，通过多台相机能获得大量不同角度的图像，供后端智能软件进行大数据分析。

过去，如果某场比赛投手表现不佳，可能能够看出球员手肘动作的不同，但是没有数据可显示实际差距为多少。现在，通过多重影像资料可以了解到选手的动作变化，包括左右手肘、肩膀、膝盖等移动瞬间的角度以及速度的变化，可以得到精确的数字以及选手运行变化的轨迹。

（1）3D建模

通过多角度影像拍摄，然后经后端AI运算处理，可以精准算出人体的17个节点，在三维空间中有51个维度 （X、Y、Z）可以进行分析，建立球员的骨骼模型，精准重现运动轨迹，进一步记录选手每一次投球或击球的身体位置（例如投球时手肘的角度与位置，击球时挥棒瞬间球员及球棒的空间位置）。选手可以借助数据分析结果来改善动作，精进比赛表现。

（2）电子好球带

好球带是一个三维空间，而不是二维的。电子好球带功能利用两台高速相机，通过3D立体影像分析的方式，找出空间内X及Y的交叉点，判定球的确切落点，再以平面方式呈现给观众，成为主审的辅助，提升判球的准确性。

The Imaging Source 相机搭载Sony Pregius CMOS IMX 287全局快门高灵敏度传感器，可用来捕捉高速移动的棒球以及球员一連串的动作。

在自主训练中的应用 

在自主训练方面，动晰科技与肯定科技合作，使用两台以上DFK 37AUX287相机，拍摄方向可由选手（打击手）上方以及侧边纪录，运用相机触发模式，搭配Windows接口平板，可实时捕捉到球员的运动平面轨迹、投球和击球角度以及瞬间球速。

安装过程简单，选手可依自己的需求自行调整平板内参数以及触发点，目前已有球队的球员使用该系统进行自主训练。球员反馈说，“自主练习时，无需累积多次击球数量，系统可单次击球就回放动作及相关数据，帮助球员及时修正动作。” 

图1：自主训练系统使用TIS高速相机，安装过程简单，单人也可自主训练。（图片来源：动晰科技）

图2：球员运动轨迹，记录球员投球瞬间的动作位置、角速度及球速等。（图片来源：动晰科技）

目前系统还有很多可以延伸发展的部分，除了优化接口，让使用者更清楚、更容易地判读数据外，也在渐渐朝即时显示影像的方向迈进。未来，该系统甚至可以了解球员的疲劳程度，借助数字及影像比对来观察球员的姿势变化，并与物理治疗师配合，以降低球员运动伤害的概率，也可以使用更科学有效的方式来降低球员的运动伤害风险。