CN105561562A - 一种视觉运动追踪训练系统及其追踪训练方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视觉运动追踪训练系统，包括显示模块，用来显示追踪训练画面；画面控制模块，用来生成追踪训练画面，并将追踪训练画面传输至显示模块进行显示；目标面积调整模块，用来控制追踪训练画面中目标体的面积；目标速度调整模块，用来控制追踪训练画面中目标体的移动速度；目标落点调整模块，用来控制追踪训练画面中目标体的落点区域；目标附加信息控制模块，用来控制目标体上附加信息的显示；眼动仪，用来捕捉使用者的眼部动作；数据处理模块，用来对眼动仪采集到的数据和追踪训练画面进行分析处理。本发明还提供了一种视觉运动追踪训练系统的追踪训练方法。本发明能够改进现有技术的不足，提高运动员的运动决策能力。

Description

一种视觉运动追踪训练系统及其追踪训练方法

技术领域

本发明涉及运动训练技术领域，尤其是一种视觉运动追踪训练系统及其追踪训练方法。

背景技术

网球运动作为开放性运动项目，具有运动情景复杂多变、时间压力巨大、不确定性强、独自处理比赛时间长、比赛间隔与击球回合多、球在空中飞行时间变化大等特点。研究发现，男子运动员大多数击球的反应时介于0.7s-1.7s之间，而接发球和网前截击的反应时更短，仅有0.46s和0.31s，与此同时运动员每一分球的争夺平均要打约3-5个回合(女子比赛平均约7个回合)。这就要求练习者要在复杂的运动情景中利用视觉快速搜索、识别相关视觉信息，并将注意力持续稳定地专注于视觉信息，从而对对手的快速来球进行线路、落点预测，做出合理、准确且连续的运动决策。研究者曾提出，网球运动的专项知觉主要包括：球感、线路感和预判感等。球感即个体对球拍击球瞬间的知觉，除了对球拍的重量、特性、球速和旋转度等客观物质的感知外，还综合了视觉判断、本体运动感觉和触觉等。线路感是个体对彼此所处位置和采取攻守行动的距离感知，是一种综合化的空间知觉。良好的线路感能快速决策自己进攻的最佳击球线路、判断对手的防守距离以及自身应调整击球的距离，从而在线路上控制、制约对手。预判感是个体通过视觉信息加工，准确判断对手击球线路和防守意图的感知能力。其中，个体的球感和线路感是基础，预判感是制胜的关键。因此，预判感不仅仅是知觉层面的心理能力，更是观察和判断的思维能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种视觉运动追踪训练系统及其追踪训练方法，能够解决现有技术的不足，有利于个体对训练和比赛中网球飞行路线的追踪、击球点的判断(选择性注意能力的提升和优化)，提高击球的准确性和稳定性，提升网球运动员在复杂运动情景中的专注程度以及对追踪目标客体表征的连续性，使运动员的线路感和预判感更加准确，运动决策能力更加合理优化。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种视觉运动追踪训练系统，包括，

显示模块，用来显示追踪训练画面；

画面控制模块，用来生成追踪训练画面，并将追踪训练画面传输至显示模块进行显示；

目标面积调整模块，用来控制追踪训练画面中目标体的面积；

目标速度调整模块，用来控制追踪训练画面中目标体的移动速度；

目标落点调整模块，用来控制追踪训练画面中目标体的落点区域；

目标附加信息控制模块，用来控制目标体上附加信息的显示；

眼动仪，用来捕捉使用者的眼部动作；

数据处理模块，用来对眼动仪采集到的数据和追踪训练画面进行分析处理，得到使用者的追踪训练结果；

目标面积调整模块、目标速度调整模块、目标落点调整模块、目标附加信息控制模块和显示模块分别与画面控制模块相连接，画面控制模块和眼动仪与数据处理模块连接。

一种使用上述的视觉运动追踪训练系统的追踪训练方法，包括以下步骤：

A、根据使用者的需要，画面控制模块生成相应的追踪训练画面，并将追踪训练画面传输至显示模块进行显示；

B、使用者通过显示模块观察追踪训练画面，眼动仪对使用者的眼部动作进行捕捉；

C、数据处理模块对眼动仪采集到的数据和追踪训练画面进行分析运算，得出追踪训练结果。

步骤A中，通过目标面积调整模块对目标体的面积进行调整。通过目标速度调整模块对目标体的移动速度进行调整。通过目标落点调整模块对目标体的落点区域进行调整。

步骤C中，对眼动仪采集到的眼部运动数据和追踪训练画面中目标体的运动轨迹进行归一化处理，然后求得眼部运动数据和目标体的运动轨迹之间的偏差值f(x)，然后得到第一同步值L₁，

L₁＝∫|f(x)|dx

第一同步值L₁越大代表训练结果越差。

进一步的，步骤C中，对眼动仪采集到的眼部运动数据和追踪训练画面中目标体的运动轨迹进行归一化处理之后，求得其曲线变化率，然后求得眼部运动数据和目标体的运动轨迹的变化率的偏差值g(x)，然后得到第二同步值L₂，

$L_2=\underset{(a_1,a_2)}{\max }\left|g\left(x\right)\right|/{\∫}_{a_1}^{a_2}\left|g\left(x\right)\right|dx$

L₁*L₂的结果越大代表训练结果越差。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：

(1)本训练系统可以帮助训练者提高集中注意力的能力和专注度，从而促使网球初学者更好地养成“盯球”的习惯，使网球运动员“盯球”更加准确，比赛沉浸度更高，确保运动员在复杂运动情景中、高速度、高时间压力下，击球准确性和稳定性得以提升。

(2)在提高网球练习者选择项注意和专注度的同时，提高运动员的决策速度、时空预判准确率等行为学指标。

(3)本训练系统设计美观、使用便捷、操作简单易学、富有一定的趣味性，视觉追逐目标的大小、速度、训练时间等可根据训练者水平的不同进行调整，满足不同层次训练者的要求，为不同层次网球运动员运动决策的提高提供了崭新的训练辅助手段。

(4)训练结束后结合教练员的指导语进行内部视觉训练，内外结合促进运动员的专注能力以及运动决策能力。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的原理图。

具体实施方式

本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。

参照图1，本发明一个具体实施方式包括，

显示模块1，用来显示追踪训练画面；

画面控制模块2，用来生成追踪训练画面，并将追踪训练画面传输至显示模块1进行显示；

目标面积调整模块3，用来控制追踪训练画面中目标体的面积；

目标速度调整模块4，用来控制追踪训练画面中目标体的移动速度；

目标落点调整模块5，用来控制追踪训练画面中目标体的落点区域；

目标附加信息控制模块6，用来控制目标体上附加信息的显示；

眼动仪7，用来捕捉使用者的眼部动作；

数据处理模块8，用来对眼动仪7采集到的数据和追踪训练画面进行分析处理，得到使用者的追踪训练结果；

目标面积调整模块3、目标速度调整模块4、目标落点调整模块5、目标附加信息控制模块6和显示模块1分别与画面控制模块2相连接，画面控制模块2和眼动仪7与数据处理模块8连接。

一种使用上述的视觉运动追踪训练系统的追踪训练方法，包括以下步骤：

A、根据使用者的需要，画面控制模块2生成相应的追踪训练画面，并将追踪训练画面传输至显示模块1进行显示；

B、使用者通过显示模块1观察追踪训练画面，眼动仪7对使用者的眼部动作进行捕捉；

C、数据处理模块8对眼动仪7采集到的数据和追踪训练画面进行分析运算，得出追踪训练结果。

步骤A中，通过目标面积调整模块3对目标体的面积进行调整。通过目标速度调整模块4对目标体的移动速度进行调整。通过目标落点调整模块5对目标体的落点区域进行调整。

步骤C中，对眼动仪7采集到的眼部运动数据和追踪训练画面中目标体的运动轨迹进行归一化处理，然后求得眼部运动数据和目标体的运动轨迹之间的偏差值f(x)，然后得到第一同步值L₁，

L₁＝∫|f(x)|dx

第一同步值L₁越大代表训练结果越差。

进一步的，步骤C中，对眼动仪7采集到的眼部运动数据和追踪训练画面中目标体的运动轨迹进行归一化处理之后，求得其曲线变化率，然后求得眼部运动数据和目标体的运动轨迹的变化率的偏差值g(x)，然后得到第二同步值L₂，

$L_2=\underset{(a_1,a_2)}{\max }\left|g\left(x\right)\right|/{\∫}_{a_1}^{a_2}\left|g\left(x\right)\right|dx$

L₁*L₂的结果越大代表训练结果越差。

进一步的，画面控制模块2在原追踪训练画面上加入目标体的有阻尼自由振动，振动曲线为，

将采样区间(a₁，a₂)选定在目标体发生有阻尼自由振动的区间内，求得眼部运动数据与目标体的运动轨迹之间的延时度h(x)，并对L₂进行修正，

$L_2=\underset{(a_1,a_2)}{\max }\left|g\left(x\right)\right|/{\∫}_{a_1}^{a_2}\left|\frac{g\left(x\right)}{h\left(x\right)}\right|dx$

使用上述修正后的第二同步值L₂进行计算，可以提高对于使用者瞬时反应能力的评定准确度。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种视觉运动追踪训练系统，其特征在于：包括，

显示模块(1)，用来显示追踪训练画面；

画面控制模块(2)，用来生成追踪训练画面，并将追踪训练画面传输至显示模块(1)进行显示；

目标面积调整模块(3)，用来控制追踪训练画面中目标体的面积；

目标速度调整模块(4)，用来控制追踪训练画面中目标体的移动速度；

目标落点调整模块(5)，用来控制追踪训练画面中目标体的落点区域；

目标附加信息控制模块(6)，用来控制目标体上附加信息的显示；

眼动仪(7)，用来捕捉使用者的眼部动作；

数据处理模块(8)，用来对眼动仪(7)采集到的数据和追踪训练画面进行分析处理，得到使用者的追踪训练结果；

目标面积调整模块(3)、目标速度调整模块(4)、目标落点调整模块(5)、目标附加信息控制模块(6)和显示模块(1)分别与画面控制模块(2)相连接，画面控制模块(2)和眼动仪(7)与数据处理模块(8)连接。

2.一种使用权利要求1所述的视觉运动追踪训练系统的追踪训练方法，其特征在于包括以下步骤：

A、根据使用者的需要，画面控制模块(2)生成相应的追踪训练画面，并将追踪训练画面传输至显示模块(1)进行显示；

B、使用者通过显示模块(1)观察追踪训练画面，眼动仪(7)对使用者的眼部动作进行捕捉；

C、数据处理模块(8)对眼动仪(7)采集到的数据和追踪训练画面进行分析运算，得出追踪训练结果。

3.根据权利要求2所述的视觉运动追踪训练系统的追踪训练方法，其特征在于：步骤A中，通过目标面积调整模块(3)对目标体的面积进行调整。

4.根据权利要求2所述的视觉运动追踪训练系统的追踪训练方法，其特征在于：步骤A中，通过目标速度调整模块(4)对目标体的移动速度进行调整。

5.根据权利要求2所述的视觉运动追踪训练系统的追踪训练方法，其特征在于：步骤A中，通过目标落点调整模块(5)对目标体的落点区域进行调整。

6.根据权利要求2所述的视觉运动追踪训练系统的追踪训练方法，其特征在于：步骤C中，对眼动仪(7)采集到的眼部运动数据和追踪训练画面中目标体的运动轨迹进行归一化处理，然后求得眼部运动数据和目标体的运动轨迹之间的偏差值f(x)，然后得到第一同步值L₁，

L₁＝∫|f(x)|dx

第一同步值L₁越大代表训练结果越差。

7.根据权利要求6所述的视觉运动追踪训练系统的追踪训练方法，其特征在于：步骤C中，对眼动仪(7)采集到的眼部运动数据和追踪训练画面中目标体的运动轨迹进行归一化处理之后，求得其曲线变化率，然后求得眼部运动数据和目标体的运动轨迹的变化率的偏差值g(x)，然后得到第二同步值L₂，

$L_2=\underset{(a_1,a_2)}{\max }\left|g\left(x\right)\right|/{\∫}_{a_1}^{a_2}\left|g\left(x\right)\right|dx$

L₁*L₂的结果越大代表训练结果越差。