运动中的立体视觉：专业与非专业运动员的视觉技能和视觉运动整合模型

摘要

视觉技能，尤其是立体视觉（深度感知），对运动表现至关重要，特别是在快速判断距离和动态变化的竞技场景中。立体视觉帮助运动员准确感知三维空间中的距离，从而优化动作编程。然而，目前关于立体视觉在不同运动类型中的具体作用研究仍不全面。
本文综述了立体视觉在运动表现中的研究进展，探讨了专业与非专业运动员在视觉-运动整合上的差异。结果表明，动态立体视觉在拦截类运动（如棒球、网球）中尤为重要，而策略性运动则更依赖周边视觉和空间感知。通过训练，非专业运动员可以提高反应能力，而专业运动员则能更好地将视觉输入与运动经验整合，形成复杂的视觉-运动响应模式。

1. 研究背景

在 1980 年代，Stine 等人首次发现运动员的视觉能力显著优于非运动员，并提出了“运动视觉可训练性”的概念，即某些视觉技能可以通过训练优化，以适应特定运动需求。自此以后，许多研究开始探讨不同视觉技能对运动表现的影响，包括眼-手协调、静态和动态视觉敏锐度、周边视觉和空间专注力等。在这些视觉技能中，立体视觉，即深度感知，尤为关键。并且，立体视觉的缺失可能会导致动作时机的错误，从而影响比赛表现。

2. 视觉技能在不同运动中的作用

2.1 拦截类运动

图1：棒球（A）和网球（B）场地、球员和比赛发展的代表性模型。箭头表示视觉负担：（A）投手和击球手之间的双向箭头显示投手投球动作前和投球过程中的相互视觉焦点；外场球员等待投球发展（从外场球员指向投手的箭头）；（B）视觉负担仅限于球和对手的动作（从球员指向球的箭头和从击球手指向球的箭头）。

在棒球、网球等拦截类运动中，立体视觉有助于预测物体速度和轨迹。例如，Lenoir（1999）和 Mazyn（2004, 2007）等研究发现，高水平的立体视觉可显著提高接球表现。此类运动中，运动员需快速整合视觉信息和运动经验，以完成精准的动作。

2.2 静态目标运动

高尔夫、射箭等静态目标运动则更依赖静态立体视觉。Tanaka（2018）和 Kim（2019）研究表明，在这些运动中，运动员对目标距离的判断、动作规划高度依赖视觉技能，专家表现优于新手。

2.3 团队战略性运动

图 2： 足球 (A) 和排球 (B) 场地、球员和比赛发展的代表性模型。模糊的光线面板 (A、B) 显示球员的视觉焦点（深度视觉）；红色箭头显示击球手对球的视觉焦点。

在足球、篮球等团队运动中，运动员需要整合多方位的视觉信息以支持决策过程。例如，Basevitch（2015）发现，经验丰富的运动员在快速视觉扫描和决策上表现更优，并具备更好的周边视觉和反应速度。

3. 视觉训练的有效性

视觉技能训练可通过感官训练站和光板系统实现。Clark（2015）研究指出，经过视觉训练后，立体视觉、反应时间等技能都有显著提升，尤其对缺乏运动经验的非专业运动员而言更为明显。此外，Burris（2020）通过 Nike SPARQ 系统对 2000 多名运动员进行测试，发现视觉技能与运动表现呈正相关。

4. 视觉-运动整合模型

我们提出一个假设：视觉技能，如同运动技能一样，可以影响运动表现。文献证实了这一点，显示出视觉技能对表现的影响在不同程度上取决于运动员的专业水平和训练程度 [18–20,34,35]。

基于这一假设，我们提出了一个视觉-运动整合模型，该模型区分了专业运动员和非专业运动员在视觉信息处理上的差异。

图3：专业组（A）和非专业组（B）运动员的视觉运动整合模型建议方案。

专业运动员

专业运动员能够将视觉输入与运动经验高度整合，形成复杂的视觉-运动响应模式，进而在快速决策中保持优势。

非专业运动员

非专业运动员主要依赖视觉输入来弥补运动经验的不足。他们在动作编程中更依赖视觉信号，而缺乏运动经验的支持。

5. 讨论与结论

本研究表明立体视觉在运动表现中的作用极为重要，不仅在拦截类运动中帮助运动员准确判断物体速度和方向，还在策略性运动中支持快速决策和反应。通过科学的视觉训练，如使用光板系统、感官训练站等设备，可以有效提升运动员的视觉技能，无论是非专业还是专业运动员均能受益。

尽管如此，关于视觉技能与运动表现的关系仍需进一步研究。例如，不同类型运动中的视觉技能需求差异如何进一步量化？视觉技能的提升是否会直接转化为运动表现的改善？此外，如何针对不同运动员的特点，制定个性化的视觉训练方案，依然是未来的重要研究方向。

总体而言，立体视觉作为一种核心视觉技能，对运动表现的影响不可忽视。在未来，随着视觉训练设备和技术的发展，视觉技能训练或将成为提升运动表现的重要手段。

原文：《Stereopsis in Sports: Visual Skills and Visuomotor Integration Models in Professional and Non-Professional Athletes.》
作者: Valentina Presta, Costanza Vitale, Luca Ambrosini, Giuliana Gobbi
发表时间: 2021 年 10 月 27 日
来源: International Journal of Environmental Research and Public Health

关键词：深度感知、运动视觉、运动表现、视觉训练

文献引用

References

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