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计算机图形/图像处理技术在乒乓球器材设计与检测中的应用研究

作　者: 周光明
导　师: 赵会群
学　校: 北方工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 乒乓球拍胶粒分布计算机辅助工业设计计算机图形学
分类号: G846
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

为了提高乒乓球拍胶皮的性能,设计更具有性能特点的胶皮,使之满足不同技术特点的运动员的需要,本课题把胶皮上的胶粒作为研究对象。系统分析了胶粒属性与球拍性能之间的关系,并对它们的关系进行量化分析,初步得出数学模拟。利用OpenGL函数库,在计算机上实现胶粒布局的自动生成与展示,并对设计出的胶粒分布情况做出性能估计,通过运动仿真模型,直观反应球拍的性能。课题中涉及到的研究内容以及课题难点,包括以下几个方面。第一,球拍性能定义。目前,乒乓球拍生成行业没有对乒乓球拍的性能做出明确定义,本课题试图在球拍在速度、旋转、控制等方面的表现能力,对球拍的性能进行定义。第二,胶粒属性与球拍性能之间的关系映射。胶粒物理属性包括胶粒高度、胶粒直径、胶粒分布密度等三项指标,其中的每一项指标都会对球拍的性能产生影响,课题中通过力学分析,对胶粒物理属性与球拍性能的关系进行量化。第三,胶粒的计算机辅助设计与图形展示。如何唯一确定一款胶粒的排列分布?如何将设计好的胶粒分布图直观的、形象的展现给用户?这都是我们要在课题中需要解决的问题。通过OpenGL函数库,我们在所形成的系统中很好的解决了这些问题。第四,球拍性能的直观展示。如何直观的展示一款球拍的性能?在课题中,我们通过对球拍所击打出的乒乓球运动曲线,来反应球拍的性能。具体的实现方法在本文中给出了详细的介绍。课题中所得出的有关胶粒属性对球拍性能影响的结论,对于乒乓球运动员和爱好者们在选择球拍的时候都具有参考价值,他们可以根据自身的技术特点选择更适合自己的球拍。课题中所形成的乒乓球拍计算机辅助设计系统,对于乒乓球器材厂家在套胶胶粒的设计与制造中也具有指导意义,在这套系统的帮助下,厂家可以设计出更具性能特点的胶片,并能够通过系统仿真模块仿真出该款胶皮的击球曲线,从而使得厂家在套胶的设计和生产上更具有针对性。本课题中所涉及到的有关胶粒分布图的直观展示、性能估计、运动仿真等方面的技术难点,在本文中都给出了相应的解决方案。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 引言  9-17
  1.1 研究背景  9-13
    1.1.1 研究目的和意义  11
    1.1.2 研究现状  11-13
  1.2 研究内容  13
  1.3 研究方法  13-15
  1.4 本文结构  15-17
2 相关理论及技术简介  17-25
  2.1 计算机图形学的研究内容  17
  2.2 计算机图形学的应用领域  17-22
    2.2.1 计算机辅助设计与制造  17-19
    2.2.2 计算机仿真和模拟  19-20
    2.2.3 计算机辅助动画设计  20-22
  2.3 计算机图形常用软件开发包  22-25
    2.3.1 OpenGL概述  22
    2.3.2 OpenGL高级功能  22-23
    2.3.3 DirectX概述  23
    2.3.4 OpenGL与DirectX比较  23-25
3 胶粒布局与球拍性能关系研究  25-41
  3.1 球拍性能定义  25-26
    3.1.1 加速能力  25
    3.1.2 旋转能力  25-26
    3.1.3 控制能力  26
  3.2 胶粒属性与球拍性能的关系  26-31
    3.2.1 胶粒高度对球拍性能的影响  26-28
    3.2.2 胶粒直径对球拍性能的影响  28-30
    3.2.3 胶粒密度对球拍性能的影响  30-31
  3.3 力学分析  31-34
    3.3.1 乒乓球中的力学原理  31-33
    3.3.2 胶粒布局对乒乓球拍的性能影响概述  33-34
  3.4 实验  34-35
    3.4.1 测试对象与方法  34
    3.4.2 图像采集与分析  34
    3.4.3 图像分析与实验结果  34-35
  3.5 乒乓球运动仿真  35-41
    3.5.1 乒乓球运动仿真概述  35-36
    3.5.2 乒乓球运动仿真模型  36-37
    3.5.3 乒乓球运动仿真实现  37-41
4 乒乓球拍胶粒的计算机辅助设计系统实现  41-57
  4.1 系统需求分析  41-42
    4.1.1 系统需求概述  41
    4.1.2 问题的提出与解决  41-42
  4.2 系统设计  42-45
    4.2.1 系统构架设计  43
    4.2.2 子系统设计  43-45
  4.3 系统实现  45-55
    4.3.1 系统主框架实现  45-46
    4.3.2 胶粒展示子模块实现  46-48
    4.3.3 胶粒布局设计子模块实现  48-49
    4.3.4 球拍性能估计子模块实现  49-52
    4.3.5 球拍性能仿真子模块实现  52-55
  4.4 系统功能测试与评价  55-57
    4.4.1 功能测试  55-56
    4.4.2 系统评价  56-57
5 结论  57-59
  5.1 总结  57
  5.2 后续工作  57-59
参考文献  59-61
申请学位期间的研究成果及发表的学术论文  61-63
致谢  63

计算机图形/图像处理技术在乒乓球器材设计与检测中的应用研究

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