基于PHP的乒乓球在线技战术分析系统的理论构建研究

计算机工程应用技术
本栏目责任编辑：梁
书
基于PHP 的乒乓球在线技战术分析系统的理论构建研究
宋兰玉
（西华师范大学计算机学院，四川南充637009）
摘要：目前从体校到地方基础乒乓球训练基地俱乐部，教练对学生平时训练和比赛都采用的是经验主义来进行相关技术
指导。

该文目的是利用现在高新视频捕捉科技运动目标分析（包括目标的检测、识别、跟踪和理解）对比赛中的运动员的各项技术使用进行捕捉转化成参数在后台数据库中通过算法分析，得出每项技术的使用、得分率和从发球到最终得分之间的相关性分析。

为此，该文将对基于PHP 技术的乒乓球比赛在线技战术分析系统进行理论分析与设计。

该系统分为多个模块：前台首页设计，后台首页设计，模拟竞赛模块，现场竞赛分析模块等[1]。

构建系统应当以win7操作系统为基础，目的是提高各模块之间的兼容性，使用了PHP 和Smarty 等技术，同时以面向对象的程序开发方式，结合MySQL 数据库与Ja⁃vaScript 来实现该系统的开发，希望该系统的理论构建可以帮助到后续开发人员，并推进未来乒乓球智能化分析时代，有利于省、市地方基础乒乓球训练基地和俱乐部的教练对学员的比赛指导以及今后训练。

关键词：运动目标分析；技战术；相关性分析中图分类号：TP311
文献标识码：A
文章编号：1009-3044(2021)07-0233-02
开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：
1前言
从体校到地方基础乒乓球训练基地俱乐部，教练对学生平时训练和比赛都采用的是经验主义来进行相关技术指导。

其教学优点在于即时性和针对性，但是在无论是训练还是比赛中乒乓球节奏、速度、落点、弧线这些要点都难以通过肉眼来测定和分析，尤其是比赛中还有技战术的使用率、得分率等复杂竞技结构，教练员想要在短时间内进行精准分析难度是很难的，绝大多数的教练都是选择通过录下运动员比赛视频在后期对视频做细致的数据分析。

而在国际大赛中，比赛日程的紧密和高强度下，如果不能快速解决上一场运动员的技战术使用问题，必然导致后续比赛的进行。

中国队目前还使用着十几年前的教练分配方法一对多，即一个教练负责4、5个队员，日本队的主力队员都是多个教练负责一个运动员，并且他们的教练员在比赛中就在做笔记进行分析，充分利用了局间休息时间，从理论上这是在为运动员提供及时性的理论指导。

因此介于其优点进行分析，是否可以通过动作捕捉技术，将运动员所使用的技战术进行算法拟合并收集处理为技术参数，通过后台数据库的相关性等分析，达到准确估值运动员在这场比赛的各项技术的使用率和得分率并建立相关分析得出是否能继续此技战术的使用。

2乒乓球在线技战术分析系统构建框架
构建乒乓球在线分析系统，以帮助教练以及比赛运动员提
高比赛中的技战术得分效率为目的，其系统框架为：视频录像—视频图像的运动捕捉—提取动作参数—对应相应技术—建
立数据分析模式—结论显示。

2.1系统开发环境
为了提高适用性和操作便捷性，我们在乒乓球在线技战术分析系统中使用B/S 的环境结构，不需要特定客户端，只需要采用浏览器即可。

同时综合各方面考虑（安全性、稳定性、成熟性），例如目前Simi Shape3D —无标志点运动捕获和分析系统仅可在Windows7操作系统下运行，因此系统应当以Windows7操作系统为基础。

同时利用Apache 服务器和MYSQL 数据库共同搭建系统，使用PHP 语言快速优质的完成系统搭建。

2.2系统功能结构设计
当用户进入系统首页后可以进行各种操作，比如视频录像，比赛分析。

也可以登录进行乒乓球专项训练，乒乓球模拟比赛，训练结果分析等相关操作。

例如如果要进行比赛分析，教练或运动员要先点击视频录像，再开始比赛，在一场比赛结束后，可以提交视频，同时系统自动返回比赛结果分析。

当教练员登录后可以进行技术训练管理，比赛成绩管理等。

2.3前台功能结构设计
乒乓球在线技战术分析系统前台主要功能结构如图1所示。

前台主要包括首页，专项技术分析，比赛模拟，训练成绩查询以及相应的日志记录各项操作。

其中包括各项主要模块，从而可以支持并实现乒乓球运动中视频录像，分析等主要功能。

收稿日期：2020-11-06
作者简介：宋兰玉（1995—），女，四川内江人，在读研究生，主要研究方向：机器学习、数据分析。

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计算机工程应用技术Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术第17卷第7期(2021年3月
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图1前台功能结构
2.4后台功能结构设计
后台主要是用于支持前台各项功能模块的正常运行而提
供的一些管理员角色才可以操作管理的功能，主要由数据库以及数学模型运算对其进行技术支持，提供类别、用户、视频、训练以及相应的成绩管理，保证整个系统从输入，分析计算，到输
出显示的完整路径顺利达成。

图2后台功能结构
3系统主要功能模块设计
3.1即时比赛分析模块设计
首先此模块采用的主要技术是无标记的光学动作捕捉技术，乒乓球在线技战术分析系统构建应该从现实问题出发。

目前对光学动作捕捉技术使用场景主要分两种，一种是现实化基于摄像头的光学动作捕捉技术，其精度最高，但是缺陷也极为明显，需要使用到多个摄像头，每个摄像头视场也有限。

并且人身体主要关节需要粘贴Marker 点，只能在一个比较狭小的、室内的环境中使用导致了很多场景中不能使用并且成本极高。

所以这种标记式光学动作捕捉技术只在国家队乒乓球运动员的动作技术分析应用广泛。

第二种是无标记式光学捕捉，其中共有三种方式：（1）基于普通视频图像的运动捕捉，通过二维图像人形检测提取关节点在二维图像中的坐标，在根据多相机视觉三维测量计算关节的三维空间坐标[2]。

（2）热能式动作捕捉，经过热源从固定方向照射，导致动作捕捉时人体运动方向受限。

（3）三维深度信息的运动捕捉，系统基于结构光编码投射实时获取视场内物体的三维深度信息，代表产品是微软公司的kinect 传感器。

介于目前提出了一种将图像拓扑稀疏编码与动态时间扭曲算法相结合的视频语义特征学习方法，该方法将视频特征学习分为半监督视频特征学习和视频序列特征监督优化两个阶段[3]。

其次，利用基于距离加权的动态时间扭曲算法和K-最近邻算法对手势进行识别[4]。

在乒乓球视频数据集上进行了比较实验[5]。

实验结果表明，该方法对视频特征的识别能力更强，能够有效地提高运动视频中手势的识别率。

因此得力于这些关键技术的发展，使得此系统构建的可行性大大提高。

3.2模拟比赛分析模块设计
有学者提出了一个建立良好的二阶马尔可夫链模型来描述和模拟乒乓球比赛过程。

与现有的方法相比，他们的方法是第一个支持有效模拟战术的方法，它代表了乒乓球的高水平竞争策略。

提出了一种基于模拟视觉分析模型的可视化分析系统Tac-Simur [6]。

TAC-Simur 使用户能够根据各自在比赛中的表现轻松地导航不同的玩家和他们的战术，以识别玩家和感兴趣的战术，以供进一步分析。

然后，用户可以利用该系统交互式地探索各种仿真任务，并直观地解释仿真结果。

3.3专项技术训练分析模块设计
此模块是用于指导运动员平时训练，由教练员设定训练模式，模式分为三大领域：正手、反手、结合技术。

正手模式下分为正手攻球、正手拉球、正手摆短、正手搓长、正手拉等正手技术，反手模式亦然。

4结论
本文在理论上构建了乒乓球在线技战术分析系统各部分模块及其功能，通过视频录制+动作捕捉+数据分析，提出的概念型乒乓球训练比赛系统，在具体实施细节上还缺乏关键技术的实现。

此前kinect 这样的传感器得到的数据经常会出现关节丢失的问题，如今通过模块化和层次化的设计结合Kinect 动作捕捉技术和动作重定向技术，开发一个稳定、实时性较好的动作捕捉系统是有可能的[7]，如果今后随着动作捕捉技术的完善化，拟合乒乓球各项技术动作，不仅可以将动作转化为参数进行分析，还可以对失分技术动作进行检验得出失误原因。

随着数据量的增大，对数据的处理，不断优化模型权重参数，最终可以得到运动员最优的技术结构和技战术使用模式，这不仅在比赛中可以即时进行指导，还可以在平常训练中指导乒乓球运动员或者业余爱好者。

参考文献：
[1]秦霞.基于B/S 结构的NCRE 管理系统的设计[J].广西教育,
2015(39):189-192.
[2]传感器技术mp_discard.详解超逼真动作背后的技术——动作捕捉[EB/OL].https:///a/161836606_468626,2017-08-03.
[3]王松涛.基于特征融合的RGB-D 图像视觉显著性检测方法研究[D].哈尔滨理工大学,2018.
[4]Shuping Xu,Lixin Liang,Chengbin Ji.Gesture recognition for human –machine interaction in table tennis video based on deep semantic understanding [J].Signal Processing:Image Communication,2020,81.
[5]李海波.基于视频检测的乒乓球自动计分方法研究[D].哈尔滨工业大学,2016.
[6]Wang Jiachen,Zhao Kejian,Deng Dazhen,Cao Anqi,Xie Xiao,Zhou Zheng,Zhang Hui,Wu Yingcai.Tac-Simur:Tactic-based Simulative Visual Analytics of Table Tennis[J].IEEE transac⁃tions on visualization and computer graphics,2020,26(1).
[7]相梦.基于Kinect 运动捕捉的乒乓球基本技术动作测评系统的设计研究[D].河北师范大学,2019.
【通联编辑：代影】
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