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计算机技术的迅猛发展,大大增强了利用数学工具解决实际问题的能力,并已逐渐渗透到各个领域。自1973年美国应用数学家凯尔勒和计算机专家艾斯特把数学及计算技术引入竞技体育以来,竞技体育便被带入了一个新的发展阶段。利用数学建模和计算技术,对运动过程进行优化,分析训练中的影响因素,从而以科学的方法指导训练。
在早期的体育科研中,由于人的行为模型难以建立,所以在体育科研领域仿真技术应用的不是太多。随着现代数学的发展,为人的行为仿真在模型上提供了算法上的可能,诸如模糊神经网络、遗传算法等,在人工智能领域得到了很好的验证;另一方面,面向对象可视化编程技术的出现,在开发友好的人一机接口方面提供了有利的工具。这一切都为利用系统仿真技术解决体育领域的问题提供了理论上和技术上的保证。
作为《运动技术可视化实时生物力学诊断与运动仿真指导系统》课题下的子课题,考虑到体育运动包含多个不同的项目,本研究主要从铅球运动入手,来建立“教练员一运动员”专家评价系统。
该系统主要运用现代计算机技术,以科技奥运和提高我国体育科研与运动员的训练水平为背景,以目前运动技术诊断三维录像分析系统为平台,来构造基于运动员三维运动信息和运动参数数据库、知识库,以系统的观念来分析人体运动行为,通过人体运动行为的输入输出关系来研究运动员技术动作,利用模糊数学、数理统计、人工智能等研究手段,综合和借鉴运动生物力学、图形图像学、人体解剖学以及专家系统等学科的研究方法,解决从信息提取、推理、到多目标参数融合与决策等一系列理论与应用的关键问题,设计开发铅球运动技术的运动学评价系统。
本研究采用文献资料法、测量法、专家访谈法、软件工程法和数学建模等研究方法,以河北女子铅球运动员为研究对象,利用遗传算法的参数适应性和随机权重方法,对铅球运动员的技术动作进行建模。
本论文主要从软件的构建与使用、系统构建模块、软件的设计以及软件开发的可行性等方面进行了论述。