وفي السعي إلى تحديد حجم الحركة الإنسانية من أجل الأداء الرياضي والوقاية من الإصابات، ظهرت اثنتان من التكنولوجيات المهيمنة: استخلاص الحركة البصرية والأخذ بالحركة غير المباشرة، وكل نهج يفسر الحركة من خلال مبادئ مادية مختلفة اختلافا جوهريا، مما يؤدي إلى مبادلات متمايزة في الدقة، والقابلية للتنقل، والتكاليف، والقيود البيئية، وفهم هذه الاختلافات أمر حاسم بالنسبة للعلماء والرياضة، والمدربين، ومديري المعدات الذين يجب عليهم اختيار الأداة الصحيحة لسياق التحليل المعا، وهذا الإطار الموسع للتبادل التقني.

نظم التقاط الصور الضوئية

ويعتمد التقاط الصور الضوئية على مجموعة من كاميرات المراقبة أو المرئية التي تتبع المواقع الثلاثة الأبعاد التي تستخدم علامات الارتداد التي تلحق بجسد رياضي، والمبدأ الأساسي هو التثليث: فكل آلة تصوير تلتقط عرضا ثنائي الأبعاد للعلامات، وتعيد فرز أجهزة البرمجيات المسجلة في ثلاثة ديم عن طريق فرز أجهزة التصوير القياسية.

نظم مرئية - ذات قاعدة مميّزة

وتعتمد النظم التقليدية القائمة على العلامات - مثل النظم التي تستخدم فيكون، والعقيدات، والمتطلبات الضوئية - على وضع 39 إلى 54 علامة انعكاسية على علامات قياسية رئيسية من الطراز (مثل نظام المعلومات المسبقة عن علم، ونظام المعلومات المسبقة عن علم، والمراكز المشتركة) وتضع مواقف هذه العلامات نموذجاً للجسم الصلب لكل جزء، مما يتيح إحداث اختلالات في الكينماتيكيات، وحسابات الزاوية المشتركة().

غير أن النظم البصرية القائمة على العلامات تفرض قيوداً كبيرة، حيث يمكن أن يحد حجم التقاط الصور من المجال التصويري وعمق التركيز؛ ويتسبب الانتقال إلى المناطق المعايرة في فقدان علامات القياس، وعندما يحجب جزء من الجسم علامة أخرى من الثغرات في البيانات التي تصيب المشاهدين للكاميرات، والتي تتطلب حركات فرز الثغرة أو وضع علامات يدوية، يجب أن يضع أخصائيو عملية متدربون علامات قياسية على الترسبات.

نظم بديلة غير معروفة

فالتطورات الأخيرة في الرؤية الحاسوبية قد أسفرت عن نظم بصرية غير واضحة )مثلا، الرياضيون، والاختبار، أو النهج القائمة على أساس التعلم العميق باستخدام كاميرات السلع الأساسية( وتستعمل هذه النظم الخوارزميات المدربة على مجموعات كبيرة من البيانات التي تحمل علامات على الإنسان لتقدير المتغيرات المشتركة وقطع الجسم من الفيديو العادي، وتقضي على الحاجة إلى علامات مادية، وتقليص الوقت اللازم للتصوير، وتسمح بتحسين الحركة غير المرخصة.

نظم التقاط الصور

- استخدامات أجهزة الاستشعار ذات الصبغة الاصطناعية، والجهاز المغناطيسي، والجهاز المغناطيسي، والضغط على أجهزة الاستشعار، والضغط على العجلات، والسرعات الفوقية، والتوجهات الميدانية المغناطيسية، وبإدخال هذه الإشارات من خلال جهاز كهرباء مدمج (يشمل عادة تصفية متكاملة أو نهج يعقوب)

والمزايا الرئيسية للنظم غير الداخلية هي استقلالها عن الهياكل الأساسية الخارجية، ويمكن لرياضي أن يرتدى أجهزة الاستشعار في أي مكان على المسار الجاري، أو حقل كرة القدم، أو محكمة كرة السلة، أو حتى تحت الماء مع المساكن المقاومة للمياه، مما يتيح جمع بيانات صحيحة من الناحية الإيكولوجية في بيئة التدريب الطبيعي للرياضيين، كما أن وقت الإنشاء أقصر: إذ يستغرق إرفاق 17 جهازا استشعاريا مدة تتراوح بين 10 و15 دقيقة.

القيود الرئيسية على النظم الداخلية

وعلى الرغم من ملاءمتها، فإن النظم غير الداخلية تعاني من عدة أوجه قصور أساسية، وأكثرها أهمية هو ]الخطابات المتدفقة[ ]الخطابات المتحركة: ١-٥[:[: أخطاء في السرعة الافتراضية تدمج على مر الزمن في أخطاء في الاتجاه، وبدون تصحيح دوري من إشارة معروفة )مثلاً، عوامل تعزيز الجاذبية من المقياس المغناطيسي خلال فترات الارتداد الافتراضية(

وثمة تحد آخر هو الانقسام الجزئي : لأنه لا يمكن أن تكون أجهزة الاستشعار غير الداخلية مرتبطة بالجلد (أو فوق الملابس الضيقة) ويمكن أن تتحول إلى العظم الذي تقوم عليه، لا سيما أثناء الأنشطة ذات الأثر الكبير أو عندما تُعقد العضلات، وهذا النسيج المعروف بعلامات النسيج الناعم (STA) وهو أكثر وضوحاً في النظم غير الثابتة.

نوعية البيانات وإمكانية الاعتماد عليها

وعند مقارنة جودة البيانات، من الضروري التمييز بين ] الدقة ] (كم يقترب القياس من القيمة الحقيقية)، ] الدقة (قابلية القياسات للاختبار]، [التغيرات غير المباشرة] [التغيرات غير القابلة للكشف: 5] (التغيرات المتوقعة).

(أ) تختلف معدلات أخذ العينات [(FLT:1]: حيث تلتقط النظم البصرية العالية بـ 200 إلى 000 1 هرتز، بما يكفي لتحليل التحركات العالية التردد مثل التأرجح في التنس (تتجاوز السرعة العادية ما يصل إلى 2000 درجة/درجة)، وتتجاوز معظم أجهزة الاستشعار غير المميتة الترددات 100-240 هرتز، وهو ما يكفي لأنماط الحركة الإجمالية ولكن قد تضيع.

]Noise characteristics] vary: optical marker trajectories contain high-frequency noise from the camera sensor (typlteredically at 6-20 Hz for biomechanics). Inertial raw signals contain both high-frequency noise from the accelerometer and low-frequency

متطلبات الإنشاء والمعايرة

فالنظم البصرية تتطلب بيئة مختبرية خاضعة للمراقبة، إذ يجب ترتيب علامات الفلور والآلات التصويرية الثلاثية والإضاءة لتغطية الحجم المرغوب فيه من دون ظل أو سطح مظهر، ويمكن أن يستغرق إجراء المعايرة )استخدام مجموعة من الطول المعروف أو إطار معايرة( ١٠-٣٠ دقيقة، ويتطلب أفرادا مهرة، وينتهي حجم التقاط الصور، ويتجاوز عدد الكاميرات المتزامنة ١٠-١٥ )أي أكثر تعقيدا(.

وتبسط النظم الداخلية المعايرة: بعد أن تسرع أجهزة الاستشعار في الرياض، يؤدي هذا الموضوع إلى إجراء اختبارات بسيطة وربما بضع خطوات، وينسق البرنامج تلقائياً أطر الاستشعار في أجزاء الجسم، ولا يلزم تحديد معايرة خارجية، ويمكن استخدام النظام في الهواء الطلق أو في الهواء الطلق أو في الماء أو في الأماكن المحصورة، غير أن الدقة تتوقف على تحديد مواقع الرش المرجعية الصحيحة (توجيهات موحّدة).

قضايا الاستخدام السريع للرياضة

بحوث الدقائق العالية (الأفضليات المعيّنة)

(ب) لا يمكن أن تُستحوذ على ثلاثة نماذج مختصرة في إطار نظام التناوب الداخلي، أو في إطار نظام التناوب الداخلي، أو في إطار نظام التناوب السريع (الدرجة الأولى) أو في نظام التناوب الداخلي (الدرجة الأولى)

الرصد الميداني (الأفضلية)

() لاعب مشغل للسيارات الحيوية (((Narft))) على دورة تدريبية كاملة (90 دقيقة) غير عملي في مختبر ما، أما أجهزة الاستشعار غير المجهزة بالأشعة تحت الحمراء فهي توفر مقاييس ثابتة (طول الخط، والكادر، وتواتراً أرضياً، ودرجة الارتداد الرأسي) أثناء دورة التطابق الفعلية.

النُهج الهجينة

* [يبين أفضل العالمين، بعض مجموعات البحوث والنظم التجارية تُظهر الآن بيانات بصرية وغير مباشرة، مثلاً يمكن أن يستخدم أجهزة الاستشعار غير المباشرة لتتبع اتجاه الشرائح أثناء كاميرا البيسبول والبصرية لالتقاط مواقع الذراع العالمية وسرعة الكرة.

اعتبارات التكاليف والقابلية للاشتراك

ويكلف نظام للقبض على الطلبات البصرية نظاما مكلفا، إذ يمكن أن يكلف نظاما مهنيا من عيار ١٢٥ ألف دولار - ٠٠٠ ٣٠٠ دولار، بما في ذلك الكاميرات والبرامجيات ومعدات المعايرة ومعدات حاسوبية مخصصة، ويضاف الصيانة )وحدات التخزين، وأجهزة التصوير المقطعية، ورسوم تحديث المعايرة( ٥ - ١٠ في المائة سنويا، وتستعمل نظما غير معروفة تستخدم كاميرات قياسية ذات عمق تجاري )مثلا، رقم كاميرا " إنتيل ريسا " ، أو " ألف " ، و " ، و " ، و " ، و " ، و " ، و " ، و " ، و " ، و " مجموعة " ، و " ، و " ، و " ، و " ، و " مجموعة " ، و " ، و " ، و " ، و " ، و " ، و " ، و " ألف، و " ، و " ، و " ، و " ، و "

أما النظم غير المواتية فهي أكثر تكلفة: فتكون مجموعة من أجهزة الاستشعار الـ 17 من طراز XSens MVN Awinda تُكلف نحو 000 15 دولار - 000 25 دولار، بينما تبدأ خيارات أقل تكلفة مثل برنامج " بيرسبيسون " (0) بحوالي 500 1 دولار لمجموعة من أجهزة الاستشعار العشرية، ويمكن تجهيز الرياضيين المتعدديين بملفات منفصلة، كما أن البرامجيات تجهز بسرعة 000 30 مجرى.

التكامل مع أطر البيانات الأخرى

وكثيرا ما يتطلب التحليل الحديث للألعاب الرياضية تزامنا مع لوحات القوة، والتصوير الإلكترومي، وعسر الأحذية، أو رصد معدل ضربات القلب، وتوفر النظم البصرية تزامنا محليا عن طريق مدخلات محفزة للصوت، مما يجعلها مثالية لدراسات مختبرية متعددة الوسائط، وتعتمد النظم الداخلية عادة على تعيين الوقت أو تزامن مع نظام NTP، مما يمكن أن يتيح استخدام أجهزة مضافة للتشغيلان

الاتجاهات المستقبلية في مجال استيعاب الحركة من أجل الرياضة

ومن الواضح أن المسار يتجه نحو حلول مختلطة تجمع بين الدقة المطلقة البصرية والتنقل غير المباشر، وتُستخدم نماذج التعلم في مجال الآلات لتصحيح الانجراف غير المباشر عن طريق تحديد أنماط الحركة المعروفة (مثل دورات القمار) وتقديرات التوجهات السائدة.

وثمة اتجاه واعد آخر هو ] شبكات الاستشعار الموزعة ] التي تجمع بين التمركز في النطاقات فوق النطاقات مع وحدات القياس غير المباشر، ويمكن لهذه النظم أن تتبع موقع رياضي وتنقل في نفس الوقت عبر ميدان كامل، مما يتيح إجراء تحليل دقيق للرياضة الجماعية (أنماط النشر، والتغطية الدفاعية)

إطار القرار المتعلق باختيار نظام للتعبئة

  1. (ه) هل تقوم بقياس الزوايا المشتركة أو مواقع الشرائح أو القياسات التافهة؟ بالنسبة للخطابات المشتركة العالية الدقة (مثل فحص مخاطر الإصابة بمرض الإدمان على الكحوليات) فإن النظم البصرية غير قابلة للتفاوض، بالنسبة للتغييرات النسبية في مقاييس الحركة على الزمن أو عبر الظروف (مثلاً، فرز مخاطر الإصابة بمرض الإدمان).
  2. Consider the environment:] Indoor controlled setting with clear line-of-sight? Optical. Outdoor, changing lighting, contact sports, or constrained space? inertial (or hybrid).
  3. Assess subject burden:] How much time and tolerance does the athlete have for setup? A 45- minutes marker application is acceptable only for elite athletes in a dedicated session; inertial suits are faster and less invasive.
  4. Budget and scalability:] single athlete or team? Laboratory or field-based? Initial purchase price plus annual maintenance. Inertial systems scale better for multiple athletes, but optical systems are superior for research-grade multi-athlete capture in a laboratory.
  5. Future data integration:] Will you need to integrate with force plates, GPS, or video? Plan for coincidehronization requirements. Optical systems offer the most robust built-in coincide capabilities.
  6. Data processing pipeline:] Is your team have the expertise to clean and filter inertial data (gap filling, drift correction) or does a turnkey optical solution with automated marker tracking better fit your work flow?

ولا توجد تكنولوجيا واحدة أعلى من المستوى العالمي، ويتوقف الاختيار على القيود المحددة للرياضة، ومسألة البحث، والسياق التشغيلي، وبما أن النُهج الهجينة تصبح أكثر سهولة ودقة، فإن العديد من الممارسين سيعتمدون نظماً متلازمة تستخدم فيها الاستراتيجية من أجل التحقق الدوري وتحليل الحركة بدقة، ونظماً غير مباشرة للرصد المستمر في مجال التدريب والمنافسة.

خاتمة

فالنظم البصرية توفر الدقة غير المتطابقة في البيئات الخاضعة للمراقبة، مما يجعلها ضرورية للبحث في الميكانيكيات الحيوية، وتشخيص الطب الرياضي، وتحقيق الاستخدام الأمثل للأداء، كما أن النظم الداخلية توفر القدرة على الانتقال غير المتناظرة وقدرات التغذية غير المرتدة في الوقت الحقيقي، مما يتيح جمع البيانات بطريقة سليمة بيئياً عبر مختلف التكاليف الرياضية.