随着我国体育锻炼人数的逐年增加,体育教练资源短缺的问题愈加明显。尤其是在中西部地区,基础体育教学尚未完全普及。动作捕捉作为一种数字化记录运动物体位置和姿态的手段,为体育运动的数字化提供了技术基础。基于动作捕捉技术的数字化体育训练有望减少训练过程中对教练员的经验依赖,实现更加普遍的体育基础教育。本文研究了适用于绝大多数运动项目的体育辅助训练问题,主要创新点如下:本文首先在归纳传统体育训练模式的基础上,提出了基于知识的通用体育辅助训练框架。框架包含领域知识、受训者、运动评价和控制器四个主要模块。领域知识模块是对该项运动的练习内容、改进指令、技能指标等知识的数字化表示;受训者模块是受训者对练习内容和改进指令的动作反应;运动评价模块使用动作捕捉技术获得受训者的原始运动数据,并进一步计算得到运动特征;控制器模块依据运动评价的结果,对受训者提出改进指令或使其练习新的内容,直到受训者达到预期目标。之后,研究了通用体育训练框架在具体运动中的实施方法,即,领域知识的表达和动作捕捉系统的搭建。本文乒乓球为例,描述了框架中练习内容、运动特征和技能水平的具体形式,明确了适合于乒乓球的动作捕捉方式及运动特征的计算方法。同时,为进一步提高惯性动作捕捉系统对受训者位姿的还原精度,本文从双脚接触判断和基于接触位置约束的位姿修正两方面对原有的惯性动作捕捉系统进行了改进。仿真结果显示,修正后的人体位姿具有良好的动作平滑性。最后,开展了通用框架在乒乓球领域的应用示范。本文搭建了基于混合动作捕捉技术的乒乓球辅助训练系统,并邀请不同水平的乒乓球爱好者参与实验。实验表明:针对同一套练习内容下的不同受训者,系统计算得到的受训者水平(回球质量和动作标准性)与实际情况一致。实验结果初步验证了搭建系统的有效性,为今后进一步研究高精度、交互式的体育辅助训练系统奠定了基础。