TWI814682B - 田徑跳高技術智能化分析系統 - Google Patents
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Abstract
一種田徑跳高技術智能化分析系統，其中：該分析裝置整合該空拍機、該側拍機、該力板及該肌電裝置的影像與數據，該分析裝置藉由該空拍機獲得直線助跑速度、弧線助跑軌跡與騰空水平位移軌跡，且該力板獲得蹬地壓力值，而該肌電裝置獲得蹬地發力順序、肌肉持維發力時間，再進一步整合形成數據圖表，依據完整的數據圖表進行針對性的訓練，即能透過數據圖表方式精準的提升運動員的垂直騰空高度，藉此精準的調整運動員進行田徑跳高項目的肢體動作與訓練方法。
Description
本發明係關於一種田徑跳高技術智能化分析系統，尤指一種透過空拍機、側拍機、力板及肌電裝置經過分析產生容易判讀的圖表數據，藉此精準的調整運動員進行跳高項目的肢體動作與訓練方法。
按，習知之田徑跳高是在跳躍場上利用適當的助跑速度，再配合單腳蹬地起跳而越過跳高橫桿，以此來進行高度的競技比賽。背越式跳高助跑的最後幾步是沿著弧線助跑, 透過弧線助跑而形成的身體內傾，對起跳動作的正確完成十分重要，藉此產生足夠的水平速度，再由起跳腳蹬地產生向上動能，配合起跳腳的腳膝關節彎屈度及非起跳腳與手臂的上抬拉升，同時繞人體縱軸的旋轉扭動，藉此瞬間完成全部的肢體動作，就能將水平速度轉換成垂直速度，並在越過桿上時完成過桿動作，進而得到理想的跳高成績，由於每個動作是環環相扣，不是水平速度與蹬地力量愈大愈好，而是要配合運動員整體肌肉爆發力與肢體動作的流暢度，整體協調性足夠才能獲得更好的跳高成績。
習知的教學法是遵循體育教學原則，將完整技術分解成多個獨立的技術教學環節進行教學，然後再逐一結合起來構成完整技術，例如學習弧線助跑技術、助跑接起跳技術、起跳技術、桿上動作技術及落墊動作技術等，每個技術又能細分多段的練習步驟，常見是採用少量教學手段進行反覆練習，出現錯誤動作再由具經驗的教練加以糾正，所以在傳統的教學中，皆是以教練的主導作用為主，若教練無法有效發現運動員的關鍵問題點，將會花費大量時間進行效益較低的基礎訓練，為克服傳統教學上的缺失，許多訓練過程中都會配合影像拍攝方式進行，於事後能放慢動作的重覆觀看，使教練與運動員能更準確的發現問題點，但單純觀看影像仍不足發現全部的問題點，尤其在動作環節如此多的跳高運動中，更是顯得不夠科學與全面，教練的經驗仍佔教學成果的極大比例，此為本創作人所欲改善之問題點，主要是透過多種科學方法收集更全面的影像與數據，藉此降低對教練經驗值的要求，使運動員更容易達成訓練目標。
有鑑於此，本發明人於多年從事相關產品之製造開發與設計經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本發明。
本發明所欲解決之技術問題在於針對現有技術存在的上述缺失，提供一種田徑跳高技術智能化分析系統。
一分析裝置；一空拍機連線該分析裝置並於運動員頭頂的上空進行影像拍攝，該分析裝置以影像辨視方法辨視運動員頭部的動態位置，又該分析裝置以運動員頭部繪製直線助跑速度、弧線助跑軌跡及騰空水平位移軌跡；一側拍機連線該分析裝置並架設於一跳高橫桿側方進行影像拍攝，該分析裝置以影像辨視方法辨視運動員與該跳高橫桿的相對位置，且由該分析裝置分析獲得運動員的垂直騰空高度；一力板連線該分析裝置並放置於跳高橫桿前方的地面區域，該力板由運動員的起跳腳蹬地產生蹬地壓力值與蹬地時間點，又該分析裝置以蹬地時間點判斷為騰空水平位移軌跡的啟始點；一肌電裝置連線該分析裝置並以無線方式連接一第一肌電、一第二肌電及一第三肌電，該第一肌電固定於運動員起跳腳的大腿後方肌肉，該第二肌電固定於運動員起跳腳的小腿後方肌肉，且該第三肌電固定於運動員起跳腳的大腿前方肌肉，該肌電裝置由蹬地時間點開始產生肌電訊號，並由該分析裝置分析肌電訊號獲得蹬地發力順序與肌肉持維發力時間；該分析裝置將直線助跑速度、弧線助跑軌跡、騰空水平位移軌跡、蹬地發力順序、肌肉持維發力時間及蹬地壓力值進一步數據圖表化，即能透過數據圖表方式精準的提升運動員的垂直騰空高度，藉此精準的調整運動員進行田徑跳高項目的肢體動作與訓練方法。
其中該分析裝置連線於架設在網路上的一數據彙整平台，該數據彙整平台利用物聯網(Internet of Things, IoT)技術，蒐集與分析大量的運動員身體特徵資料與訓練數據圖表，讓運動員能直接以自身的特徵資料查詢對應的最佳決策模型，而運動員的身體特徵資料包括有性別、身體各肢段長度、身高體重年齡、訓練年齡、最佳成績及慣用腳，令運動員更快找到最適合自已的田徑跳高模式。
其中該分析裝置包括有一顯示介面，該顯示介面於畫面中呈現有一十字座標，且該側拍機於組裝時將該十字座標對準該跳高橫桿，又該分析裝置結合影像辨視方法與畫面比例計算獲得運動員的垂直騰空高度，即能將影像數據化達到容易判讀之目的。
其中該分析裝置包括有一顯示介面，該顯示介面顯示有一水平比例尺與一垂直比例尺，該空拍機騰空拍攝影像時，以影像辨視方法搜尋該跳高橫桿位置，並自動保持該顯示介面之該水平比例尺重疊該跳高橫桿，又該分析裝置由該水平比例尺與該垂直比例尺分析獲得直線助跑速度、弧線助跑軌跡及騰空水平位移軌跡的數據化資料。
其中該肌電裝置係將該第一肌電、該第二肌電及該第三肌電安裝於一襪體上，運動員穿戴該襪體讓該第一肌電、該第二肌電及該第三肌電直接接觸起跳腳的對應肌肉皮膚位置。
其中該肌電裝置之該第一肌電、該第二肌電及該第三肌電皆固定於一貼片上，且該肌電裝置直接由貼片貼附於運動員起跳腳的對應肌肉皮膚位置。
其中該肌電裝置更包括有一第四肌電與一第五肌電，該第四肌電設置於運動員的腰部位置，且該第四肌電量測運動員於起跳腳蹬地後的轉身狀態，該第五肌電設置於運動員起跳腳的相對側手臂處，且該第五肌電量測運動員於起跳腳蹬地後的手臂上抬狀態。
其中該第四肌電以貼附方式黏貼於運動員腰部，且該第五肌電裝設於一彈性臂環上。
其中更包括有一頭帶，且該頭帶裝設有一LED燈，該LED燈輔助該空拍機拍攝運動員頭部的動態位置，進而提高移動軌跡的辯識度。
其中更包括有一陀螺儀，該陀螺儀連線該分析裝置，且該陀螺儀固定於運動員的非起跳腳，藉此獲得非起跳腳於起跳腳蹬後的上抬速度。
本發明的主要目的在於，該分析裝置整合該空拍機、該側拍機、該力板及該肌電裝置的影像與數據，該分析裝置藉由該空拍機獲得直線助跑速度、弧線助跑軌跡與騰空水平位移軌跡，且該力板獲得蹬地壓力值，而該肌電裝置獲得蹬地發力順序、肌肉持維發力時間，再進一步整合形成數據圖表，依據完整的數據圖表進行針對性的訓練，即能透過數據圖表方式精準的提升運動員的垂直騰空高度，藉此精準的調整運動員進行田徑跳高項目的肢體動作與訓練方法。
其他目的、優點和本創作的新穎特性將從以下詳細的描述與相關的附圖更加顯明。
為使 貴審查委員對本發明之目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，以下茲請配合(圖式簡單說明)詳述如後：
先請由圖1連續至圖6所示觀之，一種田徑跳高技術智能化分析系統，包括：一分析裝置10、一空拍機20、一側拍機30、一力板40及一肌電裝置50，一空拍機20連線該分析裝置10並於運動員頭頂的上空進行影像拍攝，將拍攝影像傳輸至該分析裝置10後，該分析裝置10以影像辨視方法在影像的每一幀影格(Frames)上標示運動員的頭部位置，據此該分析裝置10以影像辨視方法辨視運動員頭部的動態位置，該分析裝置10就能以運動員頭部繪製直線助跑速度、弧線助跑軌跡及騰空水平位移軌跡，直線助跑速度與弧線助跑軌跡為運動員助跑形成的水平速度銜接起跳腳蹬地的流暢度，且在起跳腳蹬地後將水平速度轉換成垂直速度，以此垂直騰空與完成身軀動作，然而，過快的水平速度與動作不夠流暢會讓水平速度無法完全轉換為垂直速度，因此產生了騰空水平位移，是故，該分析裝置10配合該空拍機20能獲得直線助跑速度、弧線助跑軌跡及騰空水平位移軌跡，藉此就大方向判斷運動員是否順利將水平速度轉換為垂直速度，以及判斷是否協助運動員調整直線助跑與弧線助跑的腳步跨距與速度變化；
一側拍機30連線該分析裝置10並架設於一跳高橫桿A側方進行影像拍攝，將拍攝影像傳輸至該分析裝置10後，該分析裝置10以影像辨視方法在影像的每一幀影格(Frames)上分析運動員的軀幹位置變化，進而捕抓運動員於該跳高橫桿A上的最高位置，即該分析裝置10以影像辨視方法辨視運動員與該跳高橫桿A的相對位置，且由該分析裝置10分析獲得運動員的垂直騰空高度，其中，垂直騰空高度為運動員是否能過桿的主要條件，透過該側拍機30獲得精準的垂直騰空高度，能讓運動調整速度、動作或軀體姿勢後能直觀的判斷是否獲得高度上的提升，藉此佐證訓練效果與調整方向；
一力板40連線該分析裝置10並放置於該跳高橫桿A前方的地面區域，讓運動員能在該力板40上完成蹬地動作，該力板40由運動員的起跳腳蹬地產生蹬地壓力值與蹬地時間點，蹬地壓力值是主要影響水平速度轉換為垂直速度的關鍵核心，增加蹬地力道能直接的增加垂直騰空高度與減少騰空水平位移，但也會導致起跳腳的反作用力負擔，以及起跳時的軀體動作能否流暢配合問題，因此還要透過更多的數據條件來決定最佳的蹬地壓力值，又該分析裝置10以蹬地時間點判斷為騰空水平位移軌跡的啟始點，進而減少雜訊讓該分析裝置10所產生的數據更為準確；
一肌電裝置50連線該分析裝置10並以無線方式連接一第一肌電51、一第二肌電52及一第三肌電53，該第一肌電51固定於運動員起跳腳的大腿後方肌肉，該第二肌電52固定於運動員起跳腳的小腿後方肌肉，且該第三肌電53固定於運動員起跳腳的大腿前方肌肉，該肌電裝置50由蹬地時間點開始產生肌電訊號，所謂的肌電訊號是從肌肉表面通過電極引導記錄肌肉活動的生物電訊號(電位差)，再透過訊號放大與類比化後，由該分析裝置10分析肌電訊號獲得蹬地發力順序與肌肉持維發力時間，換言之，蹬地發力順序為該第一肌電51、該第二肌電52及該第三肌電53產生訊號的時間點，而肌肉持維發力時間為該第一肌電51、該第二肌電52及該第三肌電53持維有訊號的持續時間，實際應用時，運動員在完成助跑後會依序在起跳腳上形成不同部位肌肉的發力，透過起跳腳的爆發力完成蹬地動作，不同的蹬地發力順序與肌肉持維發力時間將細部的影響起跳後動作的流暢度與力量銜接，經過實驗得知，較佳的蹬地發力順序為該第一肌電51、該第二肌電52及該第三肌電53，而較佳的肌肉持維發力時間為該第二肌電52維持最長且該第一肌電51維持最短，透過該肌電裝置50能在細部分析運動員的蹬腳時的發力狀態，據此進行肌肉的發力調整與針對性的區部肌肉訓練，再配合該空拍機20、該側拍機30及該力板40所測得的數據規劃整體性的訓練計劃；
其中，再請由圖2與圖7所示，該肌電裝置50係將該第一肌電51、該第二肌電52及該第三肌電53安裝於一襪體56上，運動員穿戴該襪體56讓該第一肌電51、該第二肌電52及該第三肌電53直接接觸起跳腳的對應肌肉皮膚位置，藉此兼具有穿戴上的便利性與重覆利用性。或者，該肌電裝置50之該第一肌電51、該第二肌電52及該第三肌電53皆固定於一貼片57上，且該肌電裝置50直接由貼片57貼附於運動員起跳腳的對應肌肉皮膚位置，進而能準確的安裝該肌電裝置50，以及減少運動員的不適感；
更進一步的，續請由圖7所示，該肌電裝置50包括有一第四肌電54與一第五肌電55，該第四肌電54以貼附方式黏貼於運動員腰部位置，且該第四肌電54量測運動員於起跳腳蹬地後的轉身狀態，該第五肌電55以一彈性臂環551設置於運動員起跳腳的相對側手臂處，且該第五肌電55量測運動員於起跳腳蹬地後的手臂上抬狀態，當蹬地起跳以馬上要進行抬腳、扭轉與抬手動作，使運動員能順利將水平速度轉換為垂直速度，因此額外以該第四肌電54偵測腰部的肌電訊號與該第五肌電55偵測手臂的肌電訊號，能進一步分析蹬地後是否立即銜接下個動作，以及身體扭轉動作與手臂上抬動作是否迅速完成，藉此判斷扭轉動作與抬手動作需不需要加強訓練，並透過該彈性臂環551達到容易穿戴目的，綜上所述，該分析裝置10整合該空拍機20、該側拍機30、該力板40及該肌電裝置50的影像與數據，且由該分析裝置10將直線助跑速度、弧線助跑軌跡、騰空水平位移軌跡、蹬地發力順序、肌肉持維發力時間及蹬地壓力值進一步數據圖表化，即能透過數據圖表方式精準的提升運動員的垂直騰空高度，藉此精準的調整運動員進行田徑跳高項目的肢體動作與訓練方法。
另請由圖1連續至圖6所示觀之，該分析裝置10包括有一顯示介面11，該顯示介面11顯示有一水平比例尺12與一垂直比例尺13，該空拍機20騰空拍攝影像時，以影像辨視方法搜尋該跳高橫桿A位置，並由該空拍機20自動保持該顯示介面11之該水平比例尺12重疊該跳高橫桿A，透過該跳高橫桿A的長度比例進行影像分析，即該分析裝置10由該水平比例尺12與該垂直比例尺13分析獲得直線助跑速度、弧線助跑軌跡及騰空水平位移軌跡的數據化資料。該分析裝置10之該顯示介面11於畫面中呈現有一十字座標14，且該側拍機30於組裝時將該十字座標14對準該跳高橫桿A，又該分析裝置10結合影像辨視方法與畫面比例計算獲得運動員的垂直騰空高度，綜上所述，運動員的直線助跑速度能透過時間、運動員位置變化及畫面比例計算出速度，並將弧線助跑軌跡、騰空水平位移軌跡與垂直騰空高度以畫面比例方式轉換為對應數值，即能將影像數據化達到容易判讀之目的。
其中，如圖1與圖7所示，該空拍機20更包括有一頭帶21，且該頭帶21裝設有一LED燈22，該LED燈22輔助該空拍機20拍攝運動員頭部的動態位置，進而提高移動軌跡的辯識度。該分析裝置10更連線有一陀螺儀60，該陀螺儀60固定於運動員的非起跳腳，量測跳高運動時運動員非起跳腳的X軸、Y軸與Z軸的相對擺動量，藉此獲得非起跳腳於起跳腳蹬後的上抬速度。
再請由圖1所示，該分析裝置10連線於架設在網路上的一數據彙整平台15，該數據彙整平台15利用物聯網(Internet of Things,IoT)技術，蒐集與分析大量的運動員身體特徵資料與訓練數據圖表，讓運動員能直接以自身的特徵資料查詢對應的最佳決策模型，而運動員的身體特徵資料包括有性別、身體各肢段長度、身高體重年齡、訓練年齡、最佳成績及慣用腳，令運動員更快找到最適合自已的田徑跳高方式。另一方面，該數據彙整平台15會記錄運動員每一次的跳高記錄，透過跳高記錄的分析比對能得知每次基礎訓練對運動員造成的提升效果，進而兼具高效訓練與漸進式提升之目的。
唯以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能以之限定本發明實施之範圍；即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
［本發明］
10:分析裝置
11:顯示介面
12:水平比例尺
13:垂直比例尺
14:十字座標
15:數據彙整平台
20:空拍機
21:頭帶
22:LED燈
30:側拍機
40:力板
50:肌電裝置
51:第一肌電
52:第二肌電
53:第三肌電
54:第四肌電
55:第五肌電
551:彈性臂環
56:襪體
57:貼片
60:陀螺儀
A:跳高橫桿
圖1 係本發明之設備示意圖。
圖2 係本發明肌電裝置之安裝位置示意圖。
圖3 係本發明顯示空拍機影像之示意圖。
圖4 係本發明顯示側拍機影像之示意圖。
圖5 係本發明顯示肌電裝置量測畫面之示意圖。
圖6 係本發明顯示數據化圖表畫面之示意圖。
圖7 係本發明另一實際使用狀態示意圖。
10:分析裝置
15:數據彙整平台
20:空拍機
30:側拍機
40:力板
50:肌電裝置
Claims (10)
- 一種田徑跳高技術智能化分析系統，包括： 一分析裝置；一空拍機，其連線該分析裝置並於運動員頭頂的上空進行影像拍攝，該分析裝置以影像辨視方法辨視運動員頭部的動態位置，又該分析裝置以運動員頭部繪製直線助跑速度、弧線助跑軌跡及騰空水平位移軌跡；一側拍機，其連線該分析裝置並架設於一跳高橫桿側方進行影像拍攝，該分析裝置以影像辨視方法辨視運動員與該跳高橫桿的相對位置，且由該分析裝置分析獲得運動員的垂直騰空高度；一力板，其連線該分析裝置並放置於跳高橫桿前方的地面區域，該力板由運動員的起跳腳蹬地產生蹬地壓力值與蹬地時間點，又該分析裝置以蹬地時間點判斷為騰空水平位移軌跡的啟始點；一肌電裝置，其連線該分析裝置並以無線方式連接一第一肌電、一第二肌電及一第三肌電，該第一肌電固定於運動員起跳腳的大腿後方肌肉，該第二肌電固定於運動員起跳腳的小腿後方肌肉，且該第三肌電固定於運動員起跳腳的大腿前方肌肉，該肌電裝置由蹬地時間點開始產生肌電訊號，並由該分析裝置分析肌電訊號獲得蹬地發力順序與肌肉持維發力時間；該分析裝置將直線助跑速度、弧線助跑軌跡、騰空水平位移軌跡、蹬地發力順序、肌肉持維發力時間及蹬地壓力值進一步數據圖表化，即能透過數據圖表方式精準的提升運動員的垂直騰空高度，藉此精準的調整運動員進行田徑跳高項目的肢體動作與訓練方法。
- 如請求項1所述的田徑跳高技術智能化分析系統，其中該分析裝置連線於架設在網路上的一數據彙整平台，該數據彙整平台利用物聯網(Internet of Things, IoT)技術，蒐集與分析大量的運動員身體特徵資料與訓練數據圖表，讓運動員能直接以自身的特徵資料查詢對應的最佳決策模型，而運動員的身體特徵資料包括有性別、身體各肢段長度、身高體重年齡、訓練年齡、最佳成績及慣用腳，令運動員更快找到最適合自已的田徑跳高模式。
- 如請求項1所述的田徑跳高技術智能化分析系統，其中該分析裝置包括有一顯示介面，該顯示介面於畫面中呈現有一十字座標，且該側拍機於組裝時將該十字座標對準該跳高橫桿，又該分析裝置結合影像辨視方法與畫面比例計算獲得運動員的垂直騰空高度，即能將影像數據化達到容易判讀之目的。
- 如請求項1所述的田徑跳高技術智能化分析系統，其中該分析裝置包括有一顯示介面，該顯示介面顯示有一水平比例尺與一垂直比例尺，該空拍機騰空拍攝影像時，以影像辨視方法搜尋該跳高橫桿位置，並自動保持該顯示介面之該水平比例尺重疊該跳高橫桿，又該分析裝置由該水平比例尺與該垂直比例尺分析獲得直線助跑速度、弧線助跑軌跡及騰空水平位移軌跡的數據化資料。
- 如請求項1所述的田徑跳高技術智能化分析系統，其中該肌電裝置係將該第一肌電、該第二肌電及該第三肌電安裝於一襪體上，運動員穿戴該襪體讓該第一肌電、該第二肌電及該第三肌電直接接觸起跳腳的對應肌肉皮膚位置。
- 如請求項1所述的田徑跳高技術智能化分析系統，其中該肌電裝置之該第一肌電、該第二肌電及該第三肌電皆固定於一貼片上，且該肌電裝置直接由貼片貼附於運動員起跳腳的對應肌肉皮膚位置。
- 如請求項1所述的田徑跳高技術智能化分析系統，其中該肌電裝置更包括有一第四肌電與一第五肌電，該第四肌電設置於運動員的腰部位置，且該第四肌電量測運動員於起跳腳蹬地後的轉身狀態，該第五肌電設置於運動員起跳腳的相對側手臂處，且該第五肌電量測運動員於起跳腳蹬地後的手臂上抬狀態。
- 如請求項7所述的田徑跳高技術智能化分析系統，其中該第四肌電以貼附方式黏貼於運動員腰部，且該第五肌電裝設於一彈性臂環上。
- 如請求項1所述的田徑跳高技術智能化分析系統，其中更包括有一頭帶，且該頭帶裝設有一LED燈，該LED燈輔助該空拍機拍攝運動員頭部的動態位置，進而提高移動軌跡的辯識度。
- 如請求項1所述的田徑跳高技術智能化分析系統，其中更包括有一陀螺儀，該陀螺儀連線該分析裝置，且該陀螺儀固定於運動員的非起跳腳，藉此獲得非起跳腳於起跳腳蹬後的上抬速度。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW112106910A TWI814682B (zh) | 2023-02-24 | 2023-02-24 | 田徑跳高技術智能化分析系統 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI814682B true TWI814682B (zh) | 2023-09-01 |
Family
ID=88965945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW112106910A TWI814682B (zh) | 2023-02-24 | 2023-02-24 | 田徑跳高技術智能化分析系統 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI814682B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110276153A1 (en) * | 2010-04-06 | 2011-11-10 | Allen Joseph Selner | Method and system for facilitating golf swing instruction |
| WO2017055080A1 (en) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | Koninklijke Philips N.V. | System and method for supporting physical exercises |
| CN108211311A (zh) * | 2017-05-25 | 2018-06-29 | 深圳市前海未来无限投资管理有限公司 | 健身动作的运动效果显示方法及装置 |
| US11318350B2 (en) * | 2016-12-29 | 2022-05-03 | BioMech Sensor LLC | Systems and methods for real-time data quantification, acquisition, analysis, and feedback |
| US11504582B2 (en) * | 2020-01-21 | 2022-11-22 | Topgolf Sweden Ab | Three dimensional object tracking using combination of radar data and two dimensional image data |
-
2023
- 2023-02-24 TW TW112106910A patent/TWI814682B/zh active
Patent Citations (5)
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