大学足球运球技术评测系统的开发与研制

赵宗曦 孙天明

摘要：通过影像数字化与软件编程相结合，解决足球教学中运球绕桩能力提升的具体方法。项目设计主要通过无人机摄像技术对测试者的运球路线进行记录，随后进行图像数据化处理，与程序设定的理想标准值进行比较，提供针对性的解决方案。该项目主要有效解决了足球运球成绩分析的，并且可以作为电子化的测试系统。

关键词：体育器械;编程

1.前言

1.1项目创意来历

2015年2月，国务院颁布了针对发展足球运动的相关指导方案。在《方案》中指出，针对在体育教学过程中所进行的足球运动要达到育人的效果。同年7月，教育部也颁发了关于《加强青少年校园足球实施》的相关意见。如今大学足球的考核以运球绕杆为主，但考核标准仅是记录时间，对于在测试里存在问题的被测者，后续教学中不能准确地给出相应的指导建议，故需要一个新的评测系统为被测者提供具体的提升方案。

1.2项目意义

足球的技术主要分为运球、传球、顶球等。运球作为足球运动当中最基础、最重要的一项技能，对个人足球水平有至关重要的影响。该项目通过记录测试中多元化的数据，获得全方位、立体化的测评结果，给出精确的指导建议，有助于提高运球速度、流畅度等技巧，在个人足球水平得到提高的同时，被测者的成绩也能实现稳步提升。

2.项目研究主要内容

2.1数据记录

运用安装在杆两侧的传感器，可以记录下被测者开始测试直至运球通过该杆的用时。同时悬停在测试场地上空的无人机能够实时记录下被测者运球绕杆的动态录像。获得原始录像后在每一个过杆时刻逐帧截取图像，可以求得被测者过杆时球与杆之间的距离并对其进行记录。单人单次测试的不同数据组成一个数据组。

2.2数据处理

首先对被测者成绩有效性进行判断，若测试过程中人球同向过杆切通过相邻两杆时方向相反，则可判定为成绩有效。若被测者成绩有效则进行下一步的数据处理，无效数据组则直接进入“建议方案”环节。有效数据组数据进行进一步处理得到被测者的测试成绩、杆间用时、杆两侧的振幅。

2.3数据分析

2.3.1标准组数据分析

标准组是指由大量（N=20）运球水平较为优秀的群体（总用时小于等于6.8s）组成的对照组。分析该组数据，获得最佳运球过杆模型：平均杆间用时、绕杆时的速率和曲率半径、最佳运球轨迹等。得到的标准组数据将会出现在程序中作为成绩数据分析和对比的参考依据。

2.3.2用户数据分析及建议

与最佳运球过杆模型进行对比的试验组。对比两组之间的同种数据，找到差异较大的一组或几组数据所代表的实际意义。可以表征被测者在该阶段所存在的技术漏洞，需要进行相应的提升训练。

2.4设计程序

利用C++或Python，设计一个满足上述三个步骤的要求的软件，即对记录的数据进行处理，并与标准组数据对比分析得到相应的提升建议。详情参考图1.

3.系统方案和技术路线

3.1系统方案

判别成绩是否有效并对有效的成绩组进行对比分析的系统方案如图2所示，该分析系统是此项目的亮点。

3.2技术路线

3.2.1程序设计

编程部分利用C++或Python，处理被测者原始的数据得到杆间用时等间接数据，并相应的与标准数据进行对比，即yi和yi比较，Ti与Ti比较。若yi>yi则表明在过第i根杆时振幅偏大，这时系统会给出下次过第i根杆时尽量减少振幅的改进建议。若此时的Ti>Ti则说明是过杆时振幅过大导致的速度降低，此时减少过杆时的振幅可以有效的杆间时间。若仅是Ti>Ti则说明是运球过程当中的速度有待提升，系统会给出提升速度的训练建议。还有一部分是自身成绩数据之间的比较。要分析标准数据之间Ti的大小关系，即随变量i的变化，Ti的大小会发生什么样的变化，从理论上应当逐渐减小，起步后速度逐渐增加，杆间时间会有所减少。但若杆间时间有所增加则说明过杆的流畅程度不够，已经影响到了整体速度，系统会给出提升过杆流畅程度的建议。以上便是整个过程的编程目的和思路。最终会以一个输入数据反馈意见的程序进行结果展示。

4.结论

最后的创新成果主要包含以下几点。首先有一个系统的足球绕杆测试的硬件系统和一个软件系统。硬件系统可以获取被测者的训练、考试成績。训练时获取数据并通过软件进行分析，给出改进建议;考试时只启用记时系统。此系统的应用可大幅提升测试成绩和大学生的足球水平。

参考文献：

[1]陈枭.校园足球时代背景下高校体育课程教学改革研究[J].当代体育科技，2016（34）：146-148.

[2]刘望.基于校园足球推广背景下体育院系足球专项课教学改革研究--以吉林省部分体育院系为例[D].吉林体育学院，2016.

基金项目：2020-2021学年第一学期大学生创新创业训练计划（项目编号：202105013）。

作者简介：

赵宗曦，2001.06.30，女，贵州省瓮安县，学生，本科在读，研究领域：新能源科学与工程。

孙天明，2001.09.24，男，北京市，学生，本科在读，研究领域：新能源科学与工程。