Программно-аппаратный комплекс мониторинга соревновательной готовности группы спортсменов Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС МОНИТОРИНГА СОРЕВНОВАТЕЛЬНОЙ ГОТОВНОСТИ ГРУППЫ СПОРТСМЕНОВ К.Г. Короткое, О.И. Белобаба, Б.А. Крылов

В работе рассматриваются основные идеи, положенные в основу программно-аппаратного комплекса, используемого при анализе соревновательной готовности спортсменов. Комплекс прошел апробацию и позволил существенно расширить возможности функциональной диагностики в спорте высших достижений.

Концепция развития физической культуры и спорта в Российской Федерации на период до 2005 г. особое внимание уделяет использованию передовых научных технологий в практике подготовки высококвалифицированных спортсменов [1]. Не вызывает сомнений факт, что новейшими научно-техническими достижениями в настоящее время являются технологии квантовой биофизики и медицины [2, 3].

На основе синтеза знаний квантовой биофизики и информационных технологий был разработан программно-аппаратный комплекс мониторинга соревновательной готовности спортсменов. В основе комплекса лежит метод газоразрядной визуализации (ГРВ) [4, 5].

Основным объектом исследования состояния человека в методе ГРВ являются пальцы рук. Это связано, прежде всего, с большим количеством рецепторных каналов, расположенных на руках. В соответствии с принципами китайской медицины, на пальцах рук находятся информационные проекции всех основных систем и органов. В рецепторных областях головного мозга проекционные зоны рук занимают непропорционально большое место по сравнению с другими системами. Поэтому руки могут являться источником информации о состоянии как отдельных внутренних систем, так и организма в целом.

При разработке системы нас интересовало общее состояние испытуемых, а не состояние отдельных органов, поэтому был разработан специфический для данной задачи комплекс программ обработки изображений свечения газового разряда вокруг пальцев рук (БЭО-грамм).

Компьютерный образ ГРВ свечения пальца представляет собой изображение в виде кольца с переменной плотностью (рис. 1). Предварительная фильтрация в программах позволяет очистить изображение от фона и ввести псевдоокрашивание. Центральная зона изображения является отпечатком пальца. Ее геометрические размеры связаны с размером и положением пальца на оптической линзе ГРВ прибора. Следовательно, эта область характеризует индивидуальные свойства испытуемого.

Рис.1. Изображение ГРВ свечения пальца (БЭО-грамма).

Обработка изображений БЭО-грамм спортсменов осуществляется по следующему алгоритму:

- математически находится «центр тяжести» центральной зоны внутреннего овала;

изображение делится на 6 равных секторов относительно горизонтальной оси координат;

программа вычисляет площадь засветки Б; (количество элементов изображения -пикселей) в каждом секторе и площадь внутреннего овала для каждого сектора; аналогичные вычисления проводятся для усредненного изображения калибровочного цилиндра;

для каждого сектора вычисляется коэффициент в соответствии со следующей формулой:

= 1п

Г ^ 1 - 1п

_ ^гва _ о к _ ° гва _

(1)

где значок 1 относится к данному сектору конкретного пальца левой или правой руки; 1п - обозначение натурального логарифма; - площадь свечения в данном секторе; 8;во - площадь внутреннего овала данного сектора; - площадь свечения калибровочного цилиндра в данном секторе; 8к;во - площадь внутреннего овала калибровочного цилиндра в данном секторе.

Таким образом, после вычислений мы получаем 6 коэффициентов для каждого пальца, т.е. 30 коэффициентов для каждой руки, 60 коэффициентов для двух рук.

Затем вычисляется коэффициент ^^ как среднее арифметическое ^ для каждого пальца правой руки и 18Ь; для каждого пальца левой руки.

После этого вычисляется коэффициент 18Я для всей правой руки и 18Ь для левой

руки.

Вариация коэффициентов 18; для каждой руки оценивается коэффициентом дисперсии 518Ь и 518Я.

Все полученные данные представляются графически в виде круговой диаграммы. Диаграмма имеет 5 секторов, соответствующих 5 пальцам рук. Внутри сектора расположены 6 векторов, на которых обозначены значения 18; для данного сектора данного пальца. Диаграммы строятся отдельно для правой и левой руки (рис. 2).

1.2 1.3

3.6 3.5

3.6 3.5

Рис. 2. Диаграммы параметров ^ пальцев левой и правой руки.

Подобный метод обработки имеет целый ряд преимуществ:

- вычисления основаны на принципах теории обработки компьютерных изображений и не связаны с какими-либо гипотезами о корреляции зон пальцев с системами организма;

- использование данных изображения калибровочного металлического цилиндра позволяет учесть влияние изменения геофизических условий, метеорологической и энергетической обстановки в месте проведения измерений;

- результаты мало чувствительны к вариациям положения пальца, размера пальца, силы давления на электрод;

- метод позволяет исследовать испытуемых при отсутствии одного или нескольких пальцев на руках;

- ряд оценок может проводиться при съемке только одного пальца каждой руки; обычно это используется при необходимости оперативно оценить изменение состояния в процессе динамических испытаний, тренировок, соревнований, реабилитационных мероприятий;

- получаемые результаты стабильны, легко интерпретируемы, понятны и высоко информативны.

Далее на основе полученных значений вычисляется набор индексов. Все индексы рассчитываются в процентах.

Общий функционально-энергетический индекс (ОФЭИ). Вычисляется как отношение - количество векторов находящихся в пределах нормы, деленное на общее количество векторов (по обеим рукам, 60) и умноженное на 100.

Индекс билатерального функционально-энергетический баланса (ИБФЭБ). Рассчитывается по формуле:

УЛЦ -Уля

ИБФЭБ = ф^-!—^-- * 100. (2)

у Шг ^

Общий уровень энергодефицита (ОУЭ). Вычисляется как сумма всех векторов, имеющих значения, соответствующие состоянию энергодефицита левой и правой рук, деленное на количество векторов. Рассчитывается по формуле:

ОУЭ = #/60*100 , (3)

где N - количество векторов, находящихся в энергодефиците по обеим рукам

Индекс симметрии парциального энергодефицита (ИСПЭ). Вычисляется как сумма всех совпадений по правой и левой руке по каждому сектору, находящиеся в энергодефиците, деленное на количество векторов одной руки. Рассчитывается по формуле:

30

У N

ИСПЭ = —*100 , (4)

30

где N - количество совпадающих векторов, находящихся в энергодефиците по обеим рукам.

Система позволяет комплексно оценить персонифицированный психофизический потенциал человека и, если необходимо, построить рейтинговую оценку изучаемого контингента по психофизическому потенциалу на основе вычисленного интегрального коэффициента рейтинга (рис. 3).

Интегральный коэффициентрейтинга (ИКР). Интегральный коэффициент рейтинга рассчитывается по формуле:

ИКР = (ОФЭИ + ИБФЭБ) - (ОУЭ + ИСПЭ). (5)

Программно-аппаратный комплекс прошел широкую апробацию в научных и практических учреждениях Северо-Западной Олимпийской академии России. В исследованиях приняли участие чемпионы олимпийских игр и высококвалифицированные

спортсмены училищ олимпийского резерва № 1, 2 и Центра олимпийской подготовки Санкт-Петербурга, среди них 15 мастеров спорта международного класса, 26 мастеров спорта и 42 кандидата в мастера спорта (средний возраст - 18 лет). Всего в комплексных исследованиях было проведено более 630 человеко-обследований в видах спорта, в которых тренировка на выносливость является доминирующей: современное пятиборье, триатлон, лыжные гонки, конькобежный спорт, академическая гребля и плавание.

N I 1<Ы РаЧтг«- дар ОФЭИ ИЕФЭ5 ОУЭ ИСПЭ

1 6 1 Ж 0Э57 1152 освд 0 ООО

2 5 2 Эй □ 350 2ЭВВ а ген а от

3 3 й 7 Э 39 3 зэ и,".. 06*? 1'.945 У-Ш агет а.ззэ □ то ове?

5 2 4 13 0.650 2.529 0.350 0133

Ъ 4 5 Б 0.550 &.43Э 0 450 0 233

1 * 6 -12 0,533 4 46$ 0 467 0233

Рис. 3. Таблица рейтингов

Результаты апробации программно-аппаратного комплекса дают основание считать, что данный подход существенно расширяет возможности функциональной диагностики в спорте высших достижений.

Литература

1. Концепция развития физической культуры и спорта в Российской Федерации на период до 2005 года // Теория и практика физической культуры. 2001. № 4. С 2-10.

2. Покровский В.Н. Квантовая медицина - медицина завтрашнего дня // Материалы конференции «Медэлектроника - 2002», Минск, 2002. С 28-35.

3. Бундзен П.В., Загранцев В.В., Назаров И.Б. и др. Генетическая и психофизическая детерминация квантово-полевого уровня биоэнергетики организма спортсмена // Теория и практика физической культуры. 2002. № 6. С 40-44.

4. Короткое К.Г. Основы ГРВ-биоэлектрографии. СПб, 2001 350 с.

5. Бундзен П.В., Короткое К.Г., Белобаба О.И., Крылов Б.А. и др. Разработка инновационных технологий функционирования диагностики в системе подготовки олимпийского резерва // Материалы VII международного конгресса по ГРВ-биоэлектрографии «Наука, Информации, Сознание». 2003. С. 17-19.