引入摄像回放技术辅助判定乒乓球擦边球的研究

摘要

擦边球在现代乒乓球比赛中出现的机率越来越多，引入高科技手段辅助裁判员判定也将成为必然趋势。
　　本研究对擦边球现象进行了分类，在物理学弹性碰撞原理基础上进行了大量的模拟擦边球实验，构建出乒乓球擦边球弹性碰撞时球体重心的数学模型，经过数学模型的分析发现球体重心点水平切线与球台水平面的垂直距离是影响擦边球的必要因素，再通过摄像回放技术实际拍摄相互验证，从而证明通过摄像回放技术寻找球体的重心点，来判定擦边的类型是可行的，具有可操作性。
　　本研究在结构上可分为以下四部分：
　　首先，对擦边球进行梳理分类。根据乒乓球五条基本线路对来球方向、触及球台落点、触及球台时球的重心进行了分类。按触及球台时球的重心分为所有重心作用在比赛台面上、部分重心作用在比赛台面上、重心作用在球台侧面，重心作用在球台外面。
　　其次，通过发球机模拟了各类擦边球实验。观察发现，斜线擦边球、直线擦端线擦边球和经过比赛台面向边线飞行的直线擦边球，只要触及比赛台面一定是擦边球。对判定造成最大困扰的擦边球类型是，重叠边线垂直端线飞行的直线擦边线擦边球和从台外向比赛台面飞行直线擦边线擦边球。
　　第三，通过构建数学模型，分析了影响擦边球必要的物理因素和对判定造成最大困扰的边线擦边球弹跳方向和弹跳范围。只有当球体重心点水平切线与球台水平面的垂直距离高于比赛台面才会产生擦边球。因此乒乓球重心点与台面的相对高度是产生擦边球的必要物理因素。乒乓球的重心点不仅影响乒乓球是否擦边，还会影响擦边球的反弹方向和范围，当来球重心点高于台面，触及球台边缘时其重心位置不同决定了反弹方向不同。因此，产生了向上反弹和向下滑落的弹跳方向变化。如果是擦边球，那么来球的弹跳方向会有向上或向其他方向的弹跳变化，而非擦边球，只会沿来球方向惯性下滑或侧下方反弹。从物理学的角度，进一步明确了对擦边球弹跳方向的认识，这个认识与裁判员的经验判断是有所不同的。
　　第四，将实验中出现擦边球与非擦边球的4组视频请专家回放观看，专家一致认为通过摄像回放技术捕捉球触及球台瞬间的重心点来辅助擦边球判定是非常必要的，该技术为裁判员在判定擦边球触台状态和反弹方向上提供了依据，也为摄像技术引入裁判判定提供了数据支持。
　　本研究对电视体育转播和临场判定有重要的现实意义和理论价值。

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1 前言

1.1 选题的背景与依据

2 文献综述

2.1 相关概念的界定

2.2 擦边球的研究现状

2.3 摄像回放技术在乒乓球擦边球辅助判定的可行性

2.4 有关擦边球科学基础理论的研究

3 研究对象与研究方法

3.1 研究对象

3.2 研究方法

3.3 研究思路与技术路线

4 结果与分析

4.1 摄像回放技术的前期理论准备擦边球与非擦边球的梳理分类

4.2 摄像回放技术前期拍摄准备摄像机的摆放位置

4.3 采用发球机制造和模拟各类乒乓球擦边球筛选需要辅助判断的擦边球

4.4 引入摄像回放技术的必要性

4.5 摄像回放技术的可行性

5 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

致谢

参考文献

附录 引入摄像回放技术辅助判定乒乓球擦边球的研究专家访谈提纲

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果