Investigating technical skills of swimmers is a challenge for performance improvement, that can be achieved by analyzing multivariate functional data recorded by Inertial Measurement Units (IMU). To investigate technical levels of front-crawl swimmers, a new model-based approach is introduced to obtain two complementary partitions reflecting, for each swimmer, its swimming pattern and its ability to reproduce it. Contrary to the usual approaches for functional data clustering, the proposed approach also considers the information of the residuals resulting from the functional basis decomposition. Indeed, after decomposing into functional basis both the original signal (measuring the swimming pattern) and the signal of squared residuals (measuring the ability to reproduce the swimming pattern), the method fits the joint distribution of the coefficients related to both decompositions by considering dependency between both partitions. Modeling this dependency is mandatory since the difficulty of reproducing a swimming pattern depends on its shape. Moreover, a sparse decomposition of the distribution within components that permits a selection of the relevant dimensions during clustering is proposed. The partitions obtained on the IMU data aggregate the kinematical stroke variability linked to swimming technical skills and allow relevant biomechanical strategy for front-crawl sprint performance to be identified.


翻译:借助惯性测量单元(IMU)记录的多变量泛函数据分析游泳者的技术水平是提高竞技成绩的挑战。为调查自由泳游泳者的技术水平,本文提出了一种新的模型基础方法,能够得出反映每个游泳者游泳模式和其复制能力的两个互补分区。与通常处理泛函数据聚类的方法不同,本方法也考虑了从泛函基础分解中得出的残差信息。事实上,在对原始信号(测量游泳模式)和平方残差信号(测量复制游泳模式的能力)进行泛函基础分解后,本方法通过考虑两个分解相关性来拟合与两个分区相关的系数的联合分布。建立这种依赖关系的模型非常重要,因为复制游泳模式的难度取决于它的形状。此外,还提出了分量内的稀疏分解,以在聚类期间选择相关的维度。在IMU数据上得到的分区将与游泳技术技能相关的运动学划分聚合起来,可以确定与自由泳短跑竞技表现相关的重要生物力学策略。

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