[發明專利]一種對足球比賽陣型變化及人員流動的可視分析方法

有效

• 申請號: 201810858815.1
• 申請日: 2018-07-31
• 公開（公告）號: CN109101911B
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 巫英才;謝瀟;鄧達臻
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/44
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 徐敏

1.一種對足球比賽陣型變化及人員流動的可視分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)獲取數據，數據包括球員位置數據、足球位置數據、球場發生事件數據和控球信息；

(2)建立二維球場模型，將步驟(1)中的球員位置數據投射到球場中，并對位置數據進行平滑處理；

(3)對步驟(1)中的球員位置數據進行聚類，得到總體的陣型信息；

(4)將步驟(1)、(2)、(3)中得到的數據進行可視化，可視化圖像包括陣型可視化、比賽實時數據可視化以及比賽事件可視化；

步驟(1)中，使用了人機交互的方式對足球場上雙方球員位置數據進行采集：使用粒子濾波結合顏色直方圖的方法，選定場上球員，對所選定的球員進行自動追蹤；在多名球員位置發生重疊、交錯時，產生追蹤錯誤，此時結合人工矯正的方法，重新對場上的球員的位置進行采集；

步驟(2)中，二維球場數據是基于真實球場的尺寸，以球場一角為原點建立坐標系，建立全景視頻中球場與二維球場模型之間的映射關系，定義球場上的一系列關鍵點p₁,…,p_k以及目標點d₁,…,d_k,其x和y坐標為X＝(x₁,x₂,…,x_k)和Y＝(y₁,y₂,…,y_k)，建立單應矩陣映射如下：

步驟(3)中，得到總體的陣型信息的具體過程如下：

定義某一隊每一幀的球員位置信息為p_0,1,p_0,2,…,p_0,11，對其進行中心化處理，每一個位置信息減去該幀所有球員的平均位置，得到中心化后某一隊每一幀的球員信息為p₁,p₂,…,p₁₁；

陣型中一個位置的球員活動范圍符合高斯分布，具體算法如下：

3-1、初始化高斯分布，以第一幀的球員位置作為初始分布的均值，分布的方差采用隨機數生成方法；

3-2、遍歷下一幀，計算第i位球員的分配到第j個位置的代價為c_i,j＝-log(p_i,j)，其中，p_i,j為這位球員屬于第j個位置的情況下，第i位球員概率密度函數的大??；

3-3、更新分布信息，計算屬于某一個分布中的球員的位置的均值和方差，用以表示分布的期望和方差，作為下一幀迭代的基礎；

3-4、遍歷每一幀，將每一幀的球員分別歸類，得到第一輪迭代的分布結果，其中每一個分布都包含了期望和方差；

3-5、以上一輪迭代的結果作為第二輪迭代的初始值，遍歷每一幀，從而得到新一輪的迭代結果；

3-6、進行一輪一輪的迭代，直到分布穩定，差異小于閾值；

陣型可視化采用桑基圖的形式來表示整場比賽中陣型的變化以及球員的人員流動信息；

陣型可視化具體為運用流視圖對正常比賽中陣型的變化進行可視化，并可表示出人員在陣型中的流動情況。

2.如權利要求1所述的對足球比賽陣型變化及人員流動的可視分析方法，其特征在于，步驟(2)中，平滑處理運用了線性濾波器，對時序的位置信息進行均值濾波處理。

3.如權利要求1所述的對足球比賽陣型變化及人員流動的可視分析方法，其特征在于，比賽實時數據可視化具體為展示沿著時間線場上的數據變化，包括場上隊員的跑動距離、陣型覆蓋面積、傳球成功率、控球時間。

4.如權利要求1所述的對足球比賽陣型變化及人員流動的可視分析方法，其特征在于，比賽事件可視化具體為在時間線上展示關鍵事件，并在事件列表中展示出進球事件，點擊進球事件，可以播放進球視頻；用鼠標在時間線上移動，實時跳轉到視頻相應的時間點并進行播放。