一种足球阵型时空变化的可视化分析系统技术方案

本发明专利技术公开了一种足球阵型时空变化的可视化分析系统，包括：数据获取及处理模块，数据中的属性包括：球员每帧的位置数据、两队每帧的阵型数据、球每帧的位置数据、两队每秒对球的压迫值数据、整场比赛的事件数据和两队每帧的球权数据；还包括比赛事件可视化模块、阵型变化可视化模块、球权转换可视化模块、阵型站位可视化模块和球员位置变化可视化模块；本发明专利技术的足球阵型时空变化的可视化分析系统，适用于细粒度的足球比赛分析，考虑多种属性变化，加入阵型变化时的多种环境信息，可理解性高，可以快速找出阵型的时空变化特征。

A Visual Analysis System for Spatio-temporal Change of Football Formation

The present invention discloses a visual analysis system for temporal and spatial changes of soccer formation, which includes data acquisition and processing module. The attributes of the data include position data of players per frame, formation data of two teams per frame, position data of a ball per frame, pressure data of two teams per second, event data of the whole match and weight data of two teams per frame. Visualization module, formation change visualization module, ball weight conversion visualization module, formation position visualization module and player position change visualization module; The football formation space-time change visualization analysis system of the present invention is suitable for fine-grained football match analysis, considering multiple attribute changes and adding multiple environmental information when formation changes, and has high comprehensibility and can be fast. Quickly find out the space-time change characteristics of the formation.

【技术实现步骤摘要】
一种足球阵型时空变化的可视化分析系统
本专利技术设计足球阵型变化分析领域，特别涉及一种足球阵型时空变化的可视化分析系统。
技术介绍
足球分析技术在过去的几年被广泛研究过，其中出现过许多优秀的工作，如基于距离的统计方法，基于区域的统计方法以及基于轨迹的统计方法。其中，球队阵型分析一直受到相当大的关注，因为阵型对球队的整体表现有着显著的影响。有人曾用最小熵数据划分方法来检测球队在不同时间段的阵型以及球队行为的主客观模式。也有人根据检测到的阵型发现了一场比赛中表现最好的进攻和防守。然而这些工作都忽略了阵型的时空特性，因此不能直接用于阵型的连续模式的分析与探索。此外，还有人开发了一系列阵型分析工具，他们分别使用统计表和折线图来显示并说明阵型的分布和连续变化。而唯诺图则被用于显示每个队伍的覆盖空间，来评估阵型的质量。这些分析工具解决了部分阵型变化分析中的问题。但是，它们将阵型格式化为折线图中的类别数据，从而使其丢失了固有的空间信息。而且这些工具不能支持阵型与其他多远足球数据之间的关系分析。因此需要提出了一种新颖的时空设计来可视化阵型变化，可供全面的阵型变化分析。可视化技术在过去几年已经陆陆续续被广泛运用到体育分析中，像乒乓球、篮球、网球、冰球等。而在足球方面，可视化技术也被应用于各类可视化分析系统中。例如，有将球员的运动运动轨迹集成到比赛视频中的可视化工作，有在不同比赛阶段使用新颖视图观看足球比赛的可视化系统，也有针对球或球员所受压迫值的可视化工作等等。这些工作都从不同方面提升了足球分析的效果和效率。然而，在这些足球的可视化工作中，很少有人关注队伍阵型这一团队战术中最重要的部分。
技术实现思路
本专利技术是一种足球阵型时空变化的可视化分析系统，可以查看阵型在时空两个维度的关联变化模式，同时提供不同的比赛事件和球员行为的环境信息，配合特定的交互方式，便于阵型的解读和分析。一种足球阵型时空变化的可视化分析系统，其特征在于，包括：数据获取及处理模块，数据中的属性包括：球员每帧的位置数据：两队的每位球员每帧在场上的位置信息；两队每帧的阵型数据：每个阵型中各个球员所担任的位置；该数据根据两队每帧的位置数据通过最小熵数据划分法计算得到。球每帧的位置数据：球每帧在场上的位置信息；两队每秒对球的压迫值数据：计算两队每秒钟离球最近的四个人所围成的面积大小；面积越小，对球压迫效果越好。该数据根据球员每帧的位置数据和球每帧的位置数据计算所得。整场比赛的事件数据：红牌、黄牌、换人、死球以及进球；其中进球进一步分为：运动战进球和定点球进球。两队每帧的球权数据：队伍内的人员传球数据和对队伍间的球权转换数据；比赛事件可视化模块：根据所述数据获取及处理模块中的两队每秒对球的压迫值数据和整场比赛的事件数据，通过在时间轴上放置对应的特定图标，来展示比赛中发生的事件在时间上的分布，同时使用条形图展示队伍对球的压迫效果；从而为分析阵型变换提供环境信息。阵型变化可视化模块：根据所述数据获取及处理模块中的两队每帧的阵型数据和整场比赛的事件数据，使用流的形态表示阵型中不同位置(前锋、中场(进攻型中场、防守型中场)、后卫)的人员变化；从而表现出不同阵型之间的变化趋势。球权转换可视化模块：根据所述数据获取及处理模块中的两队每帧的球权数据，将球权用球的图标表示，通过将球的图标放在阵型变化可视化模块中对应的位置上来表现球权在队内不同位置之间的转换，以及球权在不同队之间的轮换，同时使用虚线表示同一队的连续控球时间，从而使得用户更容易观察到两队在控球上的时间长短；阵型站位可视化模块：根据所述数据获取及处理模块中的两队每帧的阵型数据，按照选中时间段的阵型，将该阵型中每个球员的相对位置展示在各自半场上；球员位置变化可视化模块：根据所述数据获取及处理模块中的两队每帧的阵型数据，通过使用一条贯穿在阵型变化可视化模块中的高亮的曲线，来表现特定球员所担任的位置在整场比赛中的变化，从而为队员在队伍中的个人表现提供评价参考。为了帮助用户快速联想事件的具体内容，优选的，所述时间轴上对应的事件图标都是根据具体事件内容定制的，利用了事件隐喻的来进行可视化图标设计，将事件本身所涉及的代表性的食物抽象到图标中。使用户能够在看到图标的同时进行同步联想，快速反应出某个图标代表的具体事件。当然，如果用户不能立刻反应过来的话，可以将鼠标悬浮到特定的图标上，此时会有提示框弹出，来提示用户该图标表示的具体事件信息，尤其是进球图标，提示框会显示该进球的来源，是运动战进球还是定点球进球。由于阵型的变化比较频繁，原始形态的阵型流无法支持持续时间较短的阵型流的详细查看，优选的，当在比赛事件可视化模块和阵型变化可视化模块中使用鼠标滚轮操作时，横向的伸长或压缩视图模块内的展示内容，用来支持阵型流在不同观察尺度(宏观与微观)的探索和分析。为了帮助用户快速理解阵型流，优选的，当鼠标悬停在阵型变化可视化模块中的某一队的某一段阵型上时，该段阵型以及与其对抗的阵型会高亮显示每条流所代表的人数。除此之外，阵型站位可视化模块也会同时显示该阵型中两队队员的相对站位，帮助用户进一步理解该时段的阵型。当出现换人情况时，会存在两种情况：对位换人和非对位换人，当换人是对位换人时，阵型不会因此改变，但当换人是非对位换人时，阵型会根据换人情况进行调整，优选的，当出现换人情况时，会在阵型变化可视化模块中对应流的位置放置定制的换人图标，提醒换人的信息。该图标使用分流的隐喻，体现了人员流动对阵型造成的影响。优选的，当鼠标悬停在阵型变化可视化模块中的某一队的某一段阵型上时，阵型站位可视化模块会同时显示该阵型中两队队员的相对站位。由于阵型流只展示了队伍阵型的变化，并没有提供球员在阵型变化中的行为变化模式，优选的，当鼠标点击阵型站位可视化模块中的球员时，对应球员的球员位置变化可视化模块会显示出来。优选的，当多个球员的球员位置变化可视化模块同时展现时，会自动使用不同颜色的曲线来高亮显示，且同一队的球员的颜色色调与其所属队伍的颜色相似。除了球员和球队的时空变化信息之外，还需要配合球权的信息，当鼠标点击绘有曲线的按钮时，球权转换可视化模块会显示出来。本专利技术的有益效果：本专利技术的足球阵型时空变化的可视化分析系统，适用于细粒度的足球比赛分析，考虑多种属性变化，加入阵型变化时的多种环境信息，可理解性高，可以快速找出阵型的时空变化特征。本专利技术的足球阵型时空变化的可视化分析系统，可以快速掌握比赛概览；可以快速定位需要分析的阵型变化时间段；可以找出阵型变化的时空特征；可以评估具体阵型的表现效果；可以找出球员在阵型变化中的行为变化特征；可以查看球权的时空变化特征；探寻找到的模式的原因，寻求可能的解释和假设；发现以上了这些模式以及现象以后，利用交互进行更细致的挖掘，还可以结合自身经验，提出一些假设。附图说明图1是本专利技术的足球阵型时空变化的可视化分析系统的展示示意图。图2是图1中B部分的放大示意图。图3是图1中C部分的放大示意图。图4是本专利技术系统中的可视设计对比示意图。具体实施方式如图1～4所示，本实施例的足球阵型时空变化的可视化分析系统包括：数据获取及处理模块，其中的所有的数据都是通过一个半自动的数据采集系统从原始的比赛视频中采集，数据属性包括：两队每帧的位置数据：两队每位球员本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种足球阵型时空变化的可视化分析系统，其特征在于，包括：数据获取及处理模块，数据中的属性包括：球员每帧的位置数据：两队的每位球员每帧在场上的位置信息；两队每帧的阵型数据：每个阵型中各个球员所担任的位置；球每帧的位置数据：球每帧在场上的位置信息；两队每秒对球的压迫值数据：计算两队每秒钟离球最近的四个人所围成的面积大小；整场比赛的事件数据：红牌、黄牌、换人、死球以及进球；两队每帧的球权数据：队伍内的人员传球数据和对队伍间的球权转换数据；比赛事件可视化模块：根据所述数据获取及处理模块中的两队每秒对球的压迫值数据和整场比赛的事件数据，通过在时间轴上放置对应的特定图标，来展示比赛中发生的事件在时间上的分布，同时使用条形图展示队伍对球的压迫效果；阵型变化可视化模块：根据所述数据获取及处理模块中的两队每帧的阵型数据和整场比赛的事件数据，使用流的形态表示阵型中不同位置的人员变化；球权转换可视化模块：根据所述数据获取及处理模块中的两队每帧的球权数据，将球权用球的图标表示，通过将球的图标放在阵型变化可视化模块中对应的位置上来表现球权在队内不同位置之间的转换，以及球权在不同队之间的轮换，同时使用虚线表示同一队的连续控球时间；阵型站位可视化模块：根据所述数据获取及处理模块中的两队每帧的阵型数据，按照选中时间段的阵型，将该阵型中每个球员的相对位置展示在各自半场上；球员位置变化可视化模块：根据所述数据获取及处理模块中的两队每帧的阵型数据，通过使用一条贯穿在阵型变化可视化模块中的高亮的曲线，来表现特定球员所担任的位置在整场比赛中的变化。...

【技术特征摘要】
1.一种足球阵型时空变化的可视化分析系统，其特征在于，包括：数据获取及处理模块，数据中的属性包括：球员每帧的位置数据：两队的每位球员每帧在场上的位置信息；两队每帧的阵型数据：每个阵型中各个球员所担任的位置；球每帧的位置数据：球每帧在场上的位置信息；两队每秒对球的压迫值数据：计算两队每秒钟离球最近的四个人所围成的面积大小；整场比赛的事件数据：红牌、黄牌、换人、死球以及进球；两队每帧的球权数据：队伍内的人员传球数据和对队伍间的球权转换数据；比赛事件可视化模块：根据所述数据获取及处理模块中的两队每秒对球的压迫值数据和整场比赛的事件数据，通过在时间轴上放置对应的特定图标，来展示比赛中发生的事件在时间上的分布，同时使用条形图展示队伍对球的压迫效果；阵型变化可视化模块：根据所述数据获取及处理模块中的两队每帧的阵型数据和整场比赛的事件数据，使用流的形态表示阵型中不同位置的人员变化；球权转换可视化模块：根据所述数据获取及处理模块中的两队每帧的球权数据，将球权用球的图标表示，通过将球的图标放在阵型变化可视化模块中对应的位置上来表现球权在队内不同位置之间的转换，以及球权在不同队之间的轮换，同时使用虚线表示同一队的连续控球时间；阵型站位可视化模块：根据所述数据获取及处理模块中的两队每帧的阵型数据，按照选中时间段的阵型，将该阵型中每个球员的相对位置展示在各自半场上；球员位置变化可视化模块：根据所述数据获取及处理模块中的两队每帧的阵型数据，通过使用一条贯穿在阵型变化可视化模块中的高亮的曲线，来...

【专利技术属性】
技术研发人员：巫英才，谢潇，王伽臣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33