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研究生:許凱中
研究生(外文):HSU,KAI-ZHONG
論文名稱:應用攝影測量提升運動分析的普遍性—以網球運動為例
論文名稱(外文):Application of Photogrammetry to Enhance The Universality of Motion Analysis in Tennis
指導教授:陳清標陳清標引用關係
指導教授(外文):CHEN,CHING-BIAU
口試委員:李樹莊李瓊武
口試日期:2017-06-14
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:土木工程學系
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2018
畢業學年度:106
語文別:中文
論文頁數:160
中文關鍵詞:直接線性轉換智慧型手機
外文關鍵詞:DLTSmartphone
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為了將進行運動分析的成本降低,以及操作方法簡單化,分析結果容易取得,可以更容易的去推廣,也希望可以將攝影測量有效的應用在其他領域。本研究之目的為透過近景攝影測量,使用容易操作並且容易取得的設備,以期提升運動分析之普遍性,本研究以網球的正手拍擊球為範例。
利用普通的智慧型手機之攝影功能,而使用的智慧型手機並非高階機種,其影片錄製規格為FHD (1920 x 1080),張數為每秒30 張,對網球運動員的正手拍擊球進行拍攝,再將其影像選取所需要的點,例如握把、拍頭、肘部…等等,運用直接線性轉換( Direct Linear Transformation ,DLT)解算成三維座標資訊,並對其結果進行計算分析。
本研究已建立一套運動分析的簡易型工作模式,使用普通的智慧型手機之攝影功能進行拍攝,並將其影像運用直接線性轉換解算成三維座標資訊。再利用轉換成果計算出拍頭以及持拍手部的速度、加速度以及利用持拍手部的加速度、力量等運動學參數,其中包含球拍重量已知。
使用之器材與方法相對傳統攝影測量或者是專業的運動分析,其成本降低、操作方法簡單化、分析結果容易取得。研究證明,解算出來的三維座標資訊,足以進行計算分析,藉此獲得一些初步的運動學參數。同樣的,可以根據所需要的目標參數,重新設計拍攝方式、角度等。在未來亦可依據運動、動作、地點等變數之差異性,來重新設計不一樣的拍攝方式及流程。
In order to reduce the cost of motion analysis and simplify the method of operation, the analysis results are easy to obtain and can be more easily
popularized. It is also hoped that photogrammetry can be effectively applied to other fields. The purpose of this study is to improve the universality of motion analysis by using close-range photogrammetry and easy-to-use and easily accessible equipment.In this study, we uses tennis forehand as an example.
In this study, we used the smartphone's photography function, and the smartphone is not a high-end model. The video recording specification is FHD (1920 x 1080) and 30FPS, to record the forehand shot of the tennis player, and then select the required points of the image, such as the racket grip, racket head and elbow. Using Direct Linear Transformation (DLT) to solve the 3D coordinate information, and result the calculation and analysis.
In accordance with this study, a simple work mode has been developed, which uses ordinary smart phones to capture images and uses DLT to convert them into 3D coordinate information. And then use the conversion results to calculate the speed and acceleration of the clapboard and the use of the acceleration of the holding hands to calculate the power the holding hands and other Kinematic parameters, including the racket weight be known.
Methodology and instruments in this research are lower costing, easier operating and more accessible of measurements compare to conventional geography survey or specific motion analysis. Spatial coordinates generated by the research result in three dimension are sufficient for calculation to obtain preliminary parameters of dynamics. On the other hand, we could re-design different shooting methods and angles according to required target parameters. Various shooting methods and processes could be achieved and re-designed based on different motions, postures and locations in the future.
第一章 緒論 .................................... 1
1.1 研究動機與目的 ............................. 1
1.2 論文架構 ................................... 3
第二章 文獻回顧 ................................ 4
2.1 攝影測量 ................................... 5
2.2 運動分析 ................................... 6
2.3 直接線性轉換 ............................... 8
第三章 研究方法與流程 .......................... 13
3.1 研究設備 .................................. 14
3.2 研究流程 .................................. 17
第四章 研究成果與分析 .......................... 29
4.1 研究成果 .................................. 32
4.2 動態分析 .................................. 37
4.3 控制點分析 ................................ 50
第五章 結論與建議 ............................. 56
5.1 研究結論 .................................. 56
5.2 研究建議 .................................. 59
參考文獻 ...................................... 60
附錄一 持拍手部轉換成果.......................... 63
附錄二 持拍手部速率/時間、力量/時間關係圖 ........ 81
附錄三 拍頭空間資訊 ............................ 114
附錄四 拍頭速率/時間關係圖 ...................... 132
附錄五 控制點的觀測 ............................ 150
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