AI 기반 플라잉디스크 얼티미트 경기분석을 통한 던지기 코칭툴 개발

Abstract

본 연구에서는 AI 기술을 적용한 얼티미트 경기분석 시스템을 개발하고, 플라잉디스크의 주요 요소인 던지기 기술을 향상할 수 있는 코칭툴을 개발하여 선수(학생)들의 경기력 향상 및 지도자를 위한 효과적인 코칭법을 제공하고자 하였다. 선행 연구에서 IoT, AI 기반의 IT 기술이 접목된 플라잉디스크 관련 원천기술 개발이 이루어져 있어, 본 연구에서는 학교스포츠클럽 활동이나 생활체육 현장에서 바로 적용할 수 있도록 기존 기술을 응용·고도화하여 코치용 디지털 교육 콘텐츠를 개발·제공하고자 하였다. 연구목적을 달성하기 위해 다음의 두 가지 연구 문제를 설정하였다. 첫째, 경기의 패스 네트워크를 분석하고 수행 기록의 시각화 및 포지션 예측 알고리즘을 적용한 GUI 개발을 통해 AI 기반 얼티미트 경기분석 프로그램을 개발한다. 둘째, 기술별 원반 비행 데이터를 수집하고 궤적의 시각화 및 기술훈련 GUI 개발을 통해 던지기 코칭툴을 개발한다. 본 연구를 위해 2016년부터 2019년까지 전국학교스포츠클럽대회와 2017 KUL(Korea Ultimate League) 대회의 경기 수행 기록 자료를 사용하였으며, 연구 문제를 해결하기 위한 연구 방법은 다음과 같다. 첫째, 경기분석을 위하여 입력기 GUI로 경기기록을 입력하고 GPS의 위치 데이터가 자동으로 기록되도록 하였다. 선수와 경기 수행내용을 함께 분석하기 위하여 경기중 일어난 수행내용을 네트워크 분석을 위한 기본단위인 노드화하여 분석하였다. 또한, 경기포지션 예측을 위하여 훈련 데이터와 검증 데이터를 8:2로 하고 별도의 테스트 데이터를 사용하였다. 둘째, 던지기 코칭툴 개발을 위하여 플라잉디스크 던지기 실험을 실내와 실외로 구분하여 실시하였다. 거리의 제약이 있는 체육관 등의 실내에서는 센서 모듈과 광학식 카메라를 사용하여 예측궤적을 활용한 입문용 코칭 프로그램 구성을 위한 실험을 하였으며, 실외에서는 전문 코칭용 프로그램을 구성하기 위하여 센서 모듈과 GPS를 통해 정밀한 비행궤적 데이터 획득을 위한 실험을 하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 경기 수행 결과와 GPS 기반의 데이터가 서버를 통하여 관계형 데이터로 자동 변환된 데이터가 DB로 저장되며, 패스 네트워크 분석과 GPS 데이터를 조합하여 시간 흐름에 따라 재현 가능한 경기기록 시각화 GUI를 개발하였다. 경기포지션 예측을 위하여 AI 기반의 선수 포지션 예측 알고리즘을 개발하였고, 2016년부터 5년간의 전국학교스포츠클럽대회 경기 결과를 학습시켜 KUL리그 경기 데이터에 대한 예측 결괏값 확보를 통해 경기분석 프로그램을 개발하였다. 둘째, 코칭툴 개발을 위해 플라잉디스크 비행궤적을 기술별로 2D와 3D 그래프로 시각화하고 openGL 기술로 인터렉티브 그래프를 제작하여 모바일 기기 및 pc 등의 환경에서 코칭용 콘텐츠로 사용할 수 있도록 하였다.원반던지기 기술에 따라 플라잉디스크 비행 데이터를 확보하고 원반의 기술 분류를 5개의 구간 자세 각을 플래그로 정의하여 코칭툴을 개발하였다. 본 연구를 통하여 개발된 IT 기술 및 AI 기반 경기분석 프로그램 및 실시간 문자중계 시스템은 학교스포츠클럽대회나 생활체육대회의 활성화에 큰 역할을 할 것으로 기대된다. 또한, 던지기 코칭툴 개발은 플라잉디스크 수행 동작과 비행궤적에 대한 과학적 데이터를 제공함으로써 선수의 경기 수행 능력 및 코칭 기술 고도화에 기여할 것으로 기대된다.