[发明专利]一种艺术体操个人棒操器械难度空间利用检测方法

说明书

本发明的目的是提供一种艺术体操个人棒操器械难度空间利用检测方法，通过水平空间区域划分、垂直层次划分、提取器械难度时空分布特征、确定不同时刻器械难度空间差异、比较不同运动员器械难度空间利用的熵值，实现器械难度动作空间利用检测。本发明创新提出了艺术体操个人棒操器械难度空间利用检测，通过构造器械难度时间序列的空间分布来判断空间利用的复杂程度，实现了该项目器械难度空间利用情况的量化测定。可以随时适应规则变化，有利于运动员的身体技术稳定发挥与难度提高。

技术领域

本发明属于体育领域，涉及一种艺术体操个人棒操器械难度空间利用检测方法。

背景技术

艺术体操是一项在自然体操的基础上，融入音乐、舞蹈、轻器械等元素，在一定空间和时间内，完美表现女性身心美与气质美的体育运动项目。其中，个人棒操是艺术体操个人项目中唯一运用双器械的项目。随着规则的不断修订，对运动员器械难度的运用有着更高层次的视觉要求，器械难度空间变化的多样性对运动员的身体技术稳定发挥与难度提高带来了新挑战。2017版艺术体操国际评分规则对运动员器械难度动作的运用提出了更高的要求。目前，在检测艺术体操个人棒操器械难度动作空间运用的过程中，相关量化的分析指标不完善。

发明内容

本发明的目的是提供一种艺术体操个人棒操器械难度空间利用检测方法，通过以下步骤实现：

1.水平空间区域划分：

将比赛区域划分为16个等面积的区域；

2.垂直层次划分：

将垂直空间分为低、中、高三个层次，在地面为低层次，地面至运动员直立身高为中层次，运动员腾空地面时为高层次；

3.提取器械难度时空分布特征：

棒操器械难度动作会在不同时间出现在不同地面空间区域、地面空间方向、垂直空间层次，利用地面空间区域、地面空间方向、垂直空间层次三个维度的时间序列来描述棒操器械难度的时空分布特征，用X_i(k)＝[x_i1(k)，x_i2(k)，x_i3(k)]，(i＝1，2，…，m；k＝1，2，…，n)分别表示第i个运动员在第k个单位时间所处的地面空间区域、地面空间方向、垂直空间层次，m为运动员个数，n为时间长度。

4.确定不同时刻器械难度空间差异：

空间特征涉及多个维度，考虑到地面空间区域、地面空间方向、垂直空间层次为不同量纲，先做归一化处理：

其中min(x_ij)表示，x_ij(k)(j＝1，2，3；k＝1，2，…，n)的最小值，max(x_ij)表示x_ij的最大值。可以用归一化后的难度动作地面空间区域、地面空间方向、垂直空间层次时间序列之间的距离来评估不同时刻运动员完成难度动作空间特征的差异。第i个运动员在a、b两个时刻空间特征的差异可以表示为其空间特征差值的p范数：

其中d_i(a，b)表示第a个时刻和第b个时刻在特征空间上的距离。当d_i(a，b)＞∈(∈＞0)，认为其难度动作的空间分布差异是显著的。

5.器械难度动作空间利用检测