[發明專利]一種基于沉浸式的羽毛球戰術可視分析系統

有效

• 申請號: 202110913603.0
• 申請日: 2021-08-10
• 公開（公告）號: CN113610010B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 巫英才;儲向童;謝瀟;葉帥男;魯昊霖;肖洪廣;袁澤清;陳竹天;張輝
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06V40/20
• 分類號: G06V40/20
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 曹兆霞

本發明公開了一種基于沉浸式的羽毛球戰術的可視分析系統，包括：戰術概覽模塊，用于通過虛擬現實技術為用戶展現羽毛球戰術的相應統計數據以及戰術中連續的拍序列之間的關系；戰術定制模塊，用于通過交互的形式為篩選符合用戶定制的篩選條件的戰術數據并展示；戰術解釋模塊，用于為用戶展示并解釋定制的戰術數據，包括戰術的執行過程、戰術的運動學特征以及戰術執行結果。將單個戰術中的連續拍序列視為一個單元，按照拍順序將它們分開并以其真實形態放置在連續的球場上，在保留拍與拍之間的關聯性的同時減少了視覺混亂，為體育可視化分析和相關的軌跡沉浸式可視化做出貢獻。

技術領域

本發明屬于可視化分析技術領域，具體涉及一種基于沉浸式的羽毛球戰術可視分析系統。

背景技術

戰術分析是體育數據研究的一個核心問題。它通過從事件序列中識別關鍵屬性來幫助教練員制定有效的獲勝策略，并通過可視化比賽動作序列來探索運動員的特點。在持拍隔網類項目中，雙方選手交替進行直到一方獲勝的連續擊球序列隱含著重要的戰術見解，三拍連續的擊球經常被放在一起進行研究，因為它們表明了最基本的球員的戰術行為，專家也會選擇其他多拍(大于等于三拍)戰術進行分析。近年來，從網球、乒乓球和羽毛球的研究中可以看出，持拍隔網對抗類項目的可視化收到了相當大的關注。序列模式挖掘的發展表明了使用統計學或機器學習算法尋找有價值的子序列的巨大潛力。這些方法試圖提取具有高頻率的子序列，或者在這些子序列和其結果之間有強烈的關系。通過展示序列模式，如每一拍的關鍵屬性(比如球的位置和擊球位置)的序列，可視化方法(如小倍數圖，流程圖，散點圖)可以進一步支持專家評估球員的戰術。有關乒乓球戰術分析的研究中利用可視化展示了不同戰術的使用率和得分率，以幫助分析人員評估運動員的表現，還有研究提出了一個二階馬爾科夫鏈模型來模擬戰術的關聯性。此外，還有研究提出了一個持拍類運動中事件序列數據的可視分析框架。

然而，這些應用字符和統計圖表的二維可視化來探索和分析的方法拋棄了運動軌跡的三維屬性，缺乏對擊球屬性的三維感知，從而使得擊球序列戰術的有效評估受到阻礙。例如，專家們對觀察相鄰擊球之間不同屬性的相關性(如高度和離網距離)來估計戰術的有效性。這些屬性本質上是三維的。引入抽象的視覺字符或統計圖表來揭示模式會失去上下文信息，這對認知球場上的情況造成困難。因此，專家們必須多次重放視頻，并在視頻之間反復比較，以論證所識別模式的正確性，這是很費力和費時的。

沉浸式技術(尤其是虛擬現實)的發展為羽毛球戰術的三維呈現提供了可能性。沉浸式可視化利用臨場感和具身交互提高用戶在物理數據和抽象數據之間的表現。體育數據中有許多空間數據，比如運動員的運動軌跡和關鍵事件的位置分布。已有的沉浸式工具包能夠在沉浸式環境中使用簡潔的編程語法和圖形用戶界面來快速建立原型和探索這些常見數據。然而，一般的沉浸式技術在為體育專家提供的情境決策和對復雜的異質數據的直觀分析方面存在不足。現有研究將籃球戰術的執行沉浸在多視角的虛擬現實中，以直觀地表達復雜的進攻戰術，近期一個沉浸式可視化工作為籃球自由投籃訓練設計了一個具有即時視覺反饋的情境時增強現實投籃軌跡可視化。

然而這些工作傾向于以簡潔的可視化方式呈現少數案例，而不是從大規模的數據中分析和發現模式。

已有的面向羽毛球軌跡分析的工作利用虛擬現實技術建立可視化分析系統探索了三維羽毛球軌跡的規律，它將軌跡分為多個類別，并應用周邊視覺和擊球隱喻，從第一人稱視角直觀地探索軌跡，這個工作也表明將三維軌跡以其實際形態可視化，并設計過濾互動，可以幫助用戶感知軌跡特征并有效地找到有趣的子集。

然而，這個研究是獨立考慮軌跡數據的，未能揭示連續拍序列之間關聯性。此外，考慮到相鄰拍的軌跡運行方向相反，將它們放在同一背景下很容易導致關鍵特征的重疊和交織。

發明內容

鑒于上述，本發明的目的是提供一種基于沉浸式的羽毛球戰術的可視分析系統，以協助專家對羽毛球戰術進行高效評估。

本發明的技術方案為：

一種基于沉浸式的羽毛球戰術的可視分析系統，包括：