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高速相机结合运动分析 棒球动作捕获更精准
 

【作者: The Imaging Source兆鎂新】2022年06月24日 星期五

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高速相机捕获的影像与运动分析相结合,不但能在球场赛事上捕捉实况用於动作分析及判定,还能在自我训练中帮助球员精进技能。


在由纪实着作改编的电影《魔球》(Moneyball)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,台湾也开始发展相关科技。 台湾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,许多球员也自行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,能够通过实时观看重播影像,精进训练动作,提升训练品质。


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。


场上的球员投球球速高达每小时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重播,用於分析。某团队选用TIS高速相机,相机搭载Sony Pregius CMOS 全域快门高灵敏度感测器,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,那麽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,供後端智慧软体进行大数据分析。


过去,如果某场比赛投手表现不隹,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,然後经後端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)。 选手可以藉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,而非二维。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。



图1 : The Imaging Source 相机搭载Sony Pregius CMOS IMX 287全域快门高灵敏度感测器,可用来捕捉高速移动的棒球以及球员一连串的动作。
图1 : The Imaging Source 相机搭载Sony Pregius CMOS IMX 287全域快门高灵敏度感测器,可用来捕捉高速移动的棒球以及球员一连串的动作。

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The Imaging Source 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介面平板,可即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,选手可依照自己的需求自行调整平板内叁数以及触发点,目前已有球队的球员使用该系统进行自主训练。 球员反??时表示,「自主练习时,无需累积多次击球数量,系统可单次击球就重播动作及相关数据,帮助球员及时修正动作。 」



图2 : 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。 (source:动晰科技)
图2 : 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。 (source:动晰科技)

图3 : 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。 (source:动晰科技)
图3 : 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。 (source:动晰科技)

目前系统还有很多可以延伸发展的部分,除了优化介面,让消费者更清楚、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,藉助数位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。


**刊头图(source:Athletics Nation)


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