Validation of wearables for technical analysis of tennis players

Abstract

The aim of the study was to study the validity of two well-known commercial sensors (Zepp and Qlipp) by comparing the speed data they provide with those of a speed radar and a 3D photogrammetric system. Four tennis players of different levels were part of the present study: one was of competition level (male; 29 years old; 1.89 m; 79 kg) and the other three were of initiation level (20-30 years old and a 24-year-old female). They performed a total of 77 strokes after receiving through a ball machine at a speed of 70 km/h and with the minimum lift effect allowed by the machine. The ball speed measured with the Zepp sensor and with the Qlipp sensor was compared with the speed recorded by a radar (Stalker Pro II, USA) and with a photogrammetric system composed of 4 USB cameras (ELP, China) recording at 100 Hz. The ball and the end of the racket were digitized on the video using the freeware Kinovea and their real 3D coordinates were obtained by applying the DLT algorithm, using the Kinemat tool in the mathematical analysis software GNU Octave. The velocity was calculated by deriving the 3D coordinates using a fifth-degree spline. The data of the present work indicate that the hitting kinematics of each player affects the accuracy of the sensor, so we consider that further studies are required to evaluate the error in players of different levels and playing styles. The inertial sensors evaluated in this work seem adequate to measure ball speed in intra-subject studies and the Lin CCC values in the first study and the adjusted values in the second study were almost all greater than 0.75.

El objetivo del estudio fue analizar la validez de dos sensores comerciales conocidos (Zepp y Qlipp) comparando los datos de velocidad que proporcionan con los de un radar de velocidad y con los de un sistema fotogramétrico 3D. Cuatro tenistas de diferentes niveles formaron parte del presente estudio: uno era de nivel de competición (varón; 29 años; 1.89 m; 79 kg) y los otros tres eran de nivel iniciación (20-30 años y una mujer de 24 años). Estos realizaron un total de 77 golpes después de recibir a través una máquina lanzapelotas a una velocidad de 70 km/h y con el mínimo efecto liftado permitido por la máquina. La velocidad de la pelota medida con el sensor Zepp y con el sensor Qlipp se comparó con la velocidad registrada por un radar (Stalker Pro II, USA) y con un sistema fotogramétrico compuesto por 4 cámaras USB (ELP, China) grabando a 100 Hz. La pelota y el extremo de la raqueta fueron digitalizados en el vídeo utilizando el freeware Kinovea y se obtuvieron sus coordenadas 3D reales aplicando el algoritmo DLT, usando la herramienta Kinemat en el software de análisis matemático GNU Octave. La velocidad fue calculada derivando las coordenadas 3D mediante un spline de quinto grado. Los datos del presente trabajo indican que la cinemática de golpeo de cada jugador afecta sobre la precisión del sensor, por lo que consideramos que se requieren más estudios para evaluar el error en jugadores de diferentes niveles y estilos de juego. Los sensores inerciales evaluados en este trabajo parecen adecuados para medir la velocidad de pelota en estudios intra-sujeto y los valores Lin CCC en el primer estudio y los valores ajustados en el segundo estudio fueron casi todos mayores de 0.75.