Přechod na menu, Přechod na obsah, Přechod na patičku
     

Operace 1



Aritmetické operace


Přidat konstantu

Přidává konstantu ke každému vzoru záznamových dat [A+c]

Parametry: Záznamová data a sčítanec (desetinné číslo)

Příklad: Běžec na běžícím pásu, rychlost běžícího pásu je přičtena k rychlosti běžce.

Násobit konstantou

Násobí každý vzor záznamových dat konstantou [A*c]

Parametry: záznamová data a činitel (desetinné číslo)

Příklad: Převod z m/s na km/h (činitel = 3.6)

Dělit konstantou

Vydělí každý vzor záznamových dat konstantou [A/c]

Parametry: záznamová data a dělitel (desetinné číslo)

Příklad: Převod z N na kg (dělitel = 9.81)

Sečíst záznamová data

Sečte odpovídající vzorky dvou záznamových dat [A+B].

Parametry: dvoje záznamová data

Příklad: Sečtení výsledků levé síly a pravé síly pro dosažení celkové síly.

Odečíst záznamová data

Odečte odpovídající vzorky dvou záznamových dat [A–B]

Parametry: dvoje záznamová data

Příklad: odečte výšku levého ramene (souřadnice Z) od výšky pravého ramene pro získání sklonu ramene.

Násobit záznamovými daty

Násobí odpovídající vzorky dvou záznamových dat a činitele [A*B*c]

Parametry: dvoje záznamová data a činitel (desetinné číslo)

Příklad: výpočet momentu síly (síla*vzdálenost).

Dělit záznamovými daty

Dělí odpovídající vzorky dvou záznamových dat (a dělitele) [A/(B*c)]

Parametry: dvoje záznamová data a dělitel (desetinné číslo)

Příklad: poměr dvou sil (levé a pravé)

Absolutní hodnota

Vytvoří absolutní hodnotu pro každý vzorek [|A|]

Parametry: záznamová data

Příklad: korigování EMG signálu.

Procento celkových dat

Stanovuje poměr dvou záznamových dat v procentech [(A/B)*100]

Parametry: dvoje záznamová data

Příklad: procento síly pravé nohy z celkové síly.

Procento souhrnných dat

Stanovuje poměr záznamových dat a součet těchto dat s dalšími v procentech [(A/(A+B)*l00]

Parametry: dvoje záznamová data

Příklad: procento síly pravé nohy z celkové síly (když jsou pravá a levá síla zadány)

Tečna

Vytváří nová data, která se dotýkají dat v daném místě.

Parametry: záznamová data, pozice X (pozice, kde musí být tečna vypočítána, desetinné číslo) a počátek a konec časového intervalu (používaný ke kreslení čáry, desetinné číslo)

Příklad: znázornění sklonu

Funkce (y = m*x+c)

Vytváří nová záznamová data pomocí funkce [y = m*x+c]

Parametry: m (sklon) a c (konstantní vyrovnání), desetinné číslo

Příklad: znázornění půlící čáry v grafu (m= 1, c = 0)


Úhly a vzdálenosti


Úhel (3 body)

Vypočítá úhel, který je definován jedním bodem na každém rameni a vrcholem.

Parametry: bod ramene, vrchol, bod ramene

Příklad: Úhel mezi kotníkem, kolenem a kyčlí (úhel lomu kolena).

Poznámka: ve 3D prostoru nejsou úhly orientovány (např. proti směru hodinových ručiček).

Výsledkem je proto vždy nejmenší úhel (menší než 180 stupňů).

Úhel (4 body)

Vypočítá úhel, kde obě ramena jsou definována dvěma body. Ramena se nemusí protínat, místo toho je použito promítnutí.

Parametry: Rameno 1 (body 1+2), Rameno 2 (body 3+4)

Příklad: Úhel mezi pravým zápěstím/loktem a levým zápěstím/loktem (úhel mezi předloktími).

Poznámka: ve 3D prostoru nejsou úhly orientovány (např. proti směru hodinových ručiček).

Výsledkem je proto vždy nejmenší úhel (menší než 180 stupňů).

Úhel s rovinou X/Y, X/Z, Y/Z

Vypočítá úhel mezi rovinou a přímkou definovanou dvěma body.

Parametry: dva body

Příklad: úhle oštěpu v okamžiku jeho kontaktu se zemí.

2D úhel (3 body)

Vypočítá úhel, který je definován jedním bodem na každém rameni a vrcholem.

Parametry: bod ramene, vrchol, bod ramene

Příklad: Úhel mezi kotníkem, kolenem a kyčlí (úhel lomu kolena).

Poznámka: V úvahu se berou pouze souřadnice X a Y. Úhel se měří proti směru hodinových ručiček a výsledný úhel je mezi 0 a 359 stupni.

2D úhel (4 body)

Vypočítá úhel, kde obě ramena jsou definována dvěma body. Ramena se nemusí protínat, místo toho je použito promítnutí.

Parametry: Rameno 1 (body 1+2), Rameno 2 (body 3+4)

Příklad: Úhel mezi pravým zápěstím/loktem a levým zápěstím/loktem (úhel mezi předloktími).

Poznámka: V úvahu se berou pouze souřadnice X a Y. Úhel se měří proti směru hodinových ručiček a výsledný úhel je mezi 0 a 359 stupni.

Pozor: Tento výpočet je ve 2D často problémový.

2D úhel s horizontálou

Vypočítá úhel, který je definován dvěma body a horizontálou.

Parametry: dva body

Příklad: Úhel mezi kotníkem/kolenem a horizontálou (úhel spodní končetiny a podlahy)

Poznámka: V úvahu se berou pouze souřadnice X a Y. Úhel se měří proti směru hodinových ručiček a výsledný úhel je mezi 0 a 359 stupni.

2D úhel s vertikálou

Vypočítá úhel, který je definován dvěma body a vertikálou.

Parametry: dva body

Příklad: úhel mezi kyčlí/ramenem a vertikálou.

Poznámka: V úvahu se berou pouze souřadnice X a Y. Úhel se měří proti směru hodinových ručiček a výsledný úhel je mezi 0 a 359 stupni.

2D/3D vzdálenost

Vypočítá třírozměrnou vzdálenost mezi dvěma body (také možno pro 2D)

Parametry: dva body

Příklad: vzdálenost mezi míčkem a tenisovou raketou

Vzdálenost ve směru X

Vypočítá vzdálenost mezi dvěma body vzhledem k ose X (také možno pro 2D analýzu).

Parametry: dva body

Příklad: vzdálenost mezi míčkem a tenisovou raketou ve směru hraní.

Vzdálenost ve směru Y

Vypočítá vzdálenost mezi dvěma body vzhledem k ose Y (také možno pro 2D analýzu).

Parametry: dva body

Příklad: vzdálenost mezi míčkem a tenisovou raketou kolmo na směr hraní.

Vzdálenost ve směru Z

Vypočítá vzdálenost mezi dvěma body vzhledem k ose Z.

Parametry: dva body

Příklad: výškový rozdíl mezi pravou a levou kyčlí (pozice pánve).

3D vzdálenost od konstantního bodu

Vypočítá vzdálenost mezi bodem a konstantním bodem (také možno pro 2D)

Parametry: jeden bod a tři souřadnice (X,Y,Z desetinné číslo)

Příklad: vzdálenost mezi špičkou prstu a tyčí (pro skok o tyči).

Úhel arkustangens (A/B)

Výpočet úhlu pomocí arkustangens podílu [arctan (A/B)]

Parametry: dvoje záznamová data

Příklad: výpočet odrazového úhlu při skoku dalekém, při zadané horizontální a vertikální rychlosti.

2D vzdálenost

Vypočítá vzdálenost opsanou bodem v rovině X/Y.

Parametry: záznamová data

Příklad: Pohyb ruky během plaveckého stylu prsa.

3D vzdálenost

Vypočítá vzdálenost opsanou bodem ve 3D prostoru.

Parametry: záznamová data

Příklad: opsaná vzdálenost hmotného středu během běhu, včetně vertikálních a bočních pohybů.


Filtrace a vyhlazení


Vyhlazení pomocí proměnlivého průměru

Poloměr vyhlazení udává počet přilehlých bodů (na obou stranách), které jsou zahrnuty ve výpočtu (např. poloměr 3 = vyhlazení pomocí 7 bodů)

Parametry: záznamová data a poloměr vyhlazení (celé číslo)

Příklad: Úprava záznamových dat pro odstranění šumu (poloměr vyhlazení 1 nebo 2).

Low-pass filtrace

Dvojtá Low-pass filtrace, Low-pass filtrace druhého řádu

Části frekvencí vyšší než frekvenční filtr (prahová hodnota) budou utlumeny, nebo eliminovány pomocí Butterwothova filtru.

Parametry: záznamová data a frekvenční filtr (desetinné číslo)

Příklad: filtrace 3D souřadnic (lidský pohyb), filtrační frekvence např. 10 Hz

Low-pass filtrace (procentuelně)

Dvojtá Low-pass filtrace (procentuelně), Low-pass filtrace druhého řádu (procentuelně)

FFT (Fast-Fourier-Transformation) bude vypočítána a integrována za účelem vymezení filtrační frekvence, která odpovídá zadaným procentům. Data jsou potom pomocí této frekvence odfiltrována. Tato procedura je provedena pro každá záznamová data samostatně (tzn. pro X, Y a Z).

Parametry: záznamová data a procentuální hodnota (desetinné číslo)

Příklad: vyhlazení 3D dat (např. 85 %)

High-pass filtrace

Části frekvencí nižší než frekvenční filtr budou utlumeny, nebo eliminovány.

Parametry: záznamová data a frekvenční filtr (desetinné číslo)

Příklad: eliminace nízkých frekvencí v EMG signálech

Band-pass filtrace

Používá Low-pass i High-pass filtraci ve stejný okamžik. Frekvence mimo daný rozsah budou utlumeny, nebo eliminovány.

Parametry: záznamová data, spodní a horní hranice filtrační frekvence (desetinná čísla)

Příklady: zpracování EMG: eliminuje pohyby (velmi nízké frekvence) a šum (vysoké frekvence) zároveň.

Spline filtrace

Křivky pátého stupně jsou použity pro popis dat a dovolují mírné odlišení od původních dat. Výsledná křivka je hladká a může být několikrát derivována.

Parametry: záznamová data, odchylka (desetinné číslo). Odchylka je číslo mezi 0 (bez filtrace) a 1 (neurčitá filtrace), obvykle mezi 0.1 a 0.0001. Záporné hodnoty umožňují systému automaticky určit optimální odchylku.

Příklad: vyhlazení 3D dat


Div


Kopírování (identické zobrazení)

Vytváří identická záznamová data.

Parametry: záznamová data

Příklad: vytvoření několika kopií, za účelem srovnání rozdílných operací na ně aplikovaných.

Časový posun

Posouvá záznamová data v čase.

Parametry: záznamová data a časový posun (desetinné číslo)

Příklad: Kinetika a kinematika nebyly zaznamenány synchronně. Použijte tuto operaci pro posun jednoho souboru dat v čase tak, aby došlo k synchronizaci obou měření.

Úprava hodnot

Upravuje data tak, aby odpovídala novému intervalu.

Parametry: záznamová data, nová minimální a maximální hodnota (desetinné číslo)

Příklad: Standardizovat data za účelem srovnání rozdílných vzorků, nebo předmětů.

Vložení chybějících hodnot

Vloží chybějící hodnoty pomocí kubické interpolace. Zaplněny jsou pouze takové mezery, které jsou menší nebo rovny maximálnímu interpolačnímu intervalu. Tento způsob však neumožňuje použít matematicky správné interpolace, které nemají žádný vztah k realitě. Parametry: záznamová data a interpolační interval (celé číslo)

Příklad: někdy je během 3D nahrávání pravá ruka vidět pouze na jedné kameře. Pro 3D výpočty je ale zapotřebí informací ze dvou kamer. Takže mezery ve výpočtech z druhé kamery jsou doplněny (matematicky) smysluplnými hodnotami. Dávejte pozor, protože výsledek je pouze přibližný, nikoli reálné měření!

Oddělení části (o stejné frekvenci)

Vyjímá určitou část ze záznamových dat. Zadané časové hodnoty jsou automaticky zaokrouhleny na nejbližší vzorek.

Parametry: záznamová data, počáteční a konečný čas (v sekundách, desetinné číslo)

Příklad: silová báze přenáší data pouze během podpůrné fáze. Všechna ostatní data mohou být vyřazena.

Poznámka: tato dílčí část přenáší své časové informace aj e proto stále synchronní s ostatními daty.

Převzorkování

Převádí část záznamových dat na jinou frekvenci.

Parametry: záznamová data, počáteční a konečný čas (desetinné číslo) a počet vzorků (celé číslo)

Příklad: silová báze byla vzorkována pomocí 1000 Hz. Pro redukci dat je zvolen časový úsek od 2.3 do 4.3 sekund a převzorkována 500 vzorky. Výsledná data trvají 2 sekundy a mají frekvenci 250 Hz.

Oblasti minimálních / maximálních / průměrných hodnot

Vypočte minima / maxima / průměrné hodnoty a vytvoří nová záznamová data s těmito hodnotami.

Parametry: záznamová data a velikost bloku (celá čísla)

Příklad: vypočet minimální a maximální oblasti pro získání přehledu o rozsahu pohybu v každé jeho fázi.

Záznamová data X/Y

Vytvoří speciální záznamová data, která nejsou zobrazena v závislosti na čase, ale v závislosti na jiných záznamových datech.

Parametry: dvoje záznamová data

Příklad: Promítání pohybu tenisové rakety na zem (X záznamová data = raketa X; Y záznamová data = raketa Y)

Příklad: schéma s grafem „síla vs. akcelerace“

Derivace d/dt

Vypočítá první derivaci času [d/dt]

Parametry: záznamová data

Příklad: z daného úhlu vypočítá úhlovou rychlost

První/druhá derivace (křivka)

Vypočítá první nebo druhou derivaci času [d/dt]. Odchylka určuje vyhlazení původních dat (více informací viz Spline Filtr)

Parametry: záznamová data a odchylka

Příklad: Výpočet rychlosti, respektive akcelerace souřadnice.

Integrál

Vypočítá oblast mezi křivkou a osou X.

Parametry: záznamová data

Příklad: Integrační silová data přenášejí impuls (síla × čas)

Integrál (A–B) oblasti mezi grafy

Vypočítá oblast mezi dvěma grafy

Parametry: dvoje záznamová data

FFT (odvzorkování pomocí křivek)

FFT (doplnění nulami)

Vypočte FFT daných záznamových dat. Počet vzorků musí být dostačující, jinak bude doplněn nulami nebo interpolován křivkami.

Příklad: frekvenční spektrum signálu EMG

Akumulovaná FFT (odvzorkování pomocí křivek)

Akumulovaná FFT (doplnění nulami)

Vypočte FFT daných záznamových dat. Počet vzorků musí být dostačující, jinak bude doplněn nulami nebo interpolován křivkami. Rozsahy frekvencí jsou shrnuty a normalizovány na 100 %.

Parametr: záznamová data

Příklad: Stanovení 80 % / 85 % / 90 % limitu (hodnota frekvence) pro pozdější použití v Lowpass filtrech.

3D zakřivení

Vypočítá poloměr zakřivení trojrozměrných pohybů.

Parametry: záznamová data

Příklad: rotace při hodu kladivem. Kdyby bylo možné posunout kladivo na ideální kruhovou dráhu, poloměr by byl konstantní. Výsledným grafem by byla vodorovná čára.

Poloměr kruhu

Souřadnice (X) středu kruhu, Souřadnice (Y) středu kruhu

Vypočítá poloměr, respektive střed kruhu daný třemi body v rovině.

Parametry: troje záznamová data (2D)

Příklad: tři body páteře (krční obratel, hrudní obratel, bederní obratel) podávají informaci o zakřivení páteře.

Nová pozice souřadnicového systému

Posune data (nebo souřadnicový systém) v prostoru.

Parametry: záznamová data, posun ve směru X, Y, Z (desetinné číslo)

Příklad: souřadnicový systém by měl být posunut tak, že osa X je shodná s přešlapovou hranicí u skoku do dálky (např. Y větší než 0 znamená, že bylo přešlápnuto)

Plynulý posun souřadnicového systému

Během pohybu plynule posune souřadnicový systém v prostoru (vzdálenost mezi místem pohybu a souřadnicovým systémem se mění).

Konstanty: záznamová data, posun (v mis) ve směru X, Y, Z (desetinné číslo)

Příklad: Je nahráván běžec na běžícím pásu. Rychlost pásu je 3 mis. Na videozázmanu je běžec stále ve stejné pozici. Když je souřadnicový systém posunut o 3 m/s na opačnou stranu, vypadá to jakoby běžec běžel skutečnou rychlostí.

Otočení souřadnicového systému kolem os X, Y, Z

Otočí data v prostoru kolem osy (respektive otočí souřadnicový systém)

Konstanty: záznamová data, otočení (ve stupních, desetinné číslo)

Příklad: souřadnicový systém by měl být otočen takovým způsobem, aby byla osa X shodná se směrem pohybu.

Mgr. Martin Sebera, Ph.D.kolektiv |
Fakulta sportovních studií, Masarykova univerzita |
Návrat na úvodní stránku webu, přístupnost |
Stránky Fakulty sportovních studií MU
| Technická spolupráce:
| Servisní středisko pro e-learning na MU
| Fakulta informatiky Masarykovy univerzity, 2012

Technické řešení této výukové pomůcky je spolufinancováno Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.