三级跳远技术的三维跟踪扫描影像分析方法

摘要

三维跟踪扫描影像分析就是摄像机跟踪运动目标来记录运动的图像,并通过专门的图像解析系统解算得到运动目标空间实际三维坐标的方法.在摄像机架设在位置固定的三角架上后,摄像机可以绕垂直轴左右摇动,也可以绕水平轴上下摇动,这两个功能可保证摄像机可跟踪运动目标拍摄图像;与此同时在拍摄的过程中,摄像机的焦距可调,从而保证了尽可能大运动目标成像.三级跳远的生物力学分析目前通常采用多台摄像机平面拍摄的方法来获取二维运动学参数,获取三维运动学参数的研究实例还未见报道.本研究的研究目的是通过对三级跳运动技术的实测较为详细地介绍三维跟踪扫描影像分析方法,以期为今后的大范围运动技术的研究提供一获取三维运动学数据的新方法.通过上述的步骤可得到运动员助跑倒3步和三跳全过程的三维棍图。需要指出的是：这三维棍图是相对于框架所确定的坐标参考系的，需要经过参考系置平和平移，才可计算得到符合实际的运动学参数。从控制球1到15在框架坐标系Y方向上的距离有24.5m，高度的变化有72cm，这说明框架坐标系XOY平面与水平面不平行。应用《控制点测量与坐标转换软件系统》的置平参数计算功能，计算得到框架坐标系的XOY平面绕X轴逆时针旋转1.51°就可将框架坐标系XOY平面与水平面平行。参考系在垂直方向平移0.4513m，这样可使得坐标系XOY平面与地平面重合。经过参考系置平和平移后，可得到李延熙完成15.75m试跳的关键运动学参数，其中助跑倒3步的步长分别为2.43m，2.18m和2.24m；单足跳、跨步跳和跳跃的三跳的距离分别为5.79m、4.32m和5.64m，三跳比为36.8︰27.4︰35.8；此外还得到了三跳踏板和起跳时的重心水平与垂直速度以及起跳角度等运动学参数。使用三维跟踪扫描影像分析的方法对三级跳远技术进行运动学分析只要使用至少两台摄像机就可以完成技术动作全过程的三维运动学参数获取以及分析工作。此方法也可应用于其他大范围运动项目技术动作的三维运动学参数获取以及分析工作之中。