一种乒乓球战术挖掘可视化分析方法
阅读说明：本技术 一种乒乓球战术挖掘可视化分析方法 (Visual analysis method for tactical excavation of table tennis ) 是由 巫英才 吴江 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种乒乓球战术挖掘可视化分析方法,包括以下步骤：(1)导入乒乓球比赛信息；(2)对所述乒乓球比赛信息进行统计分析,筛选获得战术序列,并按照一定筛选条件对所述战术序列进行聚类,获得战术类；(3)采用总览视图并以列表的形式对战术类信息进行可视化；(4)采用细节视图对战术类中选定的回合信息进行可视化；(5)基于分析人员选择的比赛回合,连续播放视频。该乒乓球战术挖掘可视化分析方法便于分析人员快速找到优胜的策略、有效的战术。(The invention discloses a visual analysis method for tactical excavation of table tennis, which comprises the following steps: (1) importing table tennis game information; (2) carrying out statistical analysis on the table tennis match information, screening to obtain tactical sequences, and clustering the tactical sequences according to certain screening conditions to obtain tactical classes; (3) visualizing tactical information in a list form by adopting an overview view; (4) visualizing the selected turn information in the tactical class by adopting a detailed view; (5) the video is played continuously based on the race turn selected by the analyst. The visual analysis method for the table tennis tactical excavation is convenient for an analyst to quickly find out a winning strategy and effective tactics.)
技术领域
本发明涉及数据挖掘与数据可视化分析技术领域，特别涉及一种乒乓球战术挖掘可视化分析方法。
背景技术
乒乓球是世界上最流行的体育运动之一，它因为入门门槛低，竞技趣味性强，在日常生活中，深受各年龄段的群众喜爱。而在专业的乒乓球比赛中，参赛球员以其灵敏的反应、快速的进攻、精准的控制、牢固的防守，为观众带来了一场又一场令人叹为观止的紧张刺激的对决。虽然表面看来，乒乓球和其他体育运动类似，主要考验了运动员的身体素质，如眼脑手的同步协调，下盘的稳定性灵活性，腕部力量的爆发等等。但与其他运动不同的是，乒乓球运动更考验运动员对于技战术的使用，即在不同的情况下，使用怎样的技术回击，将球打到什么位置，更容易取得优势。
此前，许多乒乓球队的分析方法是，使用重复观看视频的方法，就球论球，探讨在各种情况下，应当使用什么样的战术。然而，这一方法存在两大弊端：第一是耗时耗力，一局比赛用时90分钟的话，赛后的分析可能会用去几个小时，甚至一天的时间；第二是缺少普适性，他们就球论球，讨论的战术往往只能适用于相似的少数情形，但无法与更多的普适情形相关联，找到类似的战术视频会消耗成倍的时间。
因此，近年来，越来越多的专业乒乓球队，开始引入计算机分析数据的方法，来辅助研究战术。常用的方法包括统计分析、数学建模等等。但他们常用的工具是Excel表格，使用一些Excel表格软件中已有的功能，进行分析。但这样做的也存在三大弊端：第一是当分析人员想要得到某个数据时，可能需要经历多次复杂的操作，而更换了一场比赛后，又要再重复一次，过程比较麻烦；第二是只能使用一些存在的、会用的功能，而不能根据自己的需要，定制一些功能，从而获得数据；第三是Excel表格中，没有丰富的图像，列表式的文字、数字会让人难以发现数据的重点，理解数据的特征。因此，使用Excel表格虽然能够提高分析的效率，但仍有很多掣肘之处。
发明内容
本发明的目的是提供了一种乒乓球战术挖掘可视化分析方法，通过使用数据挖掘的技术，找到连续三拍的战术序列，并统计其使用率和胜率，同时提供总览视图与细节视图，便于分析人员快速找到优胜的策略、有效的战术。
为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种乒乓球战术挖掘可视化分析方法，包括以下步骤：
(1)导入乒乓球比赛信息；
(2)对所述乒乓球比赛信息进行统计分析，筛选获得战术序列，并按照一定筛选条件对所述战术序列进行聚类，获得战术类；
(3)采用总览视图并以列表的形式对战术类信息进行可视化；
(4)采用细节视图对战术类中选定的回合信息进行可视化；
(5)基于分析人员选择的比赛回合，连续播放视频。
步骤(1)，导入的比赛信息既可以是单场乒乓球比赛视频与比赛数据数据，也可以是多场乒乓球比赛视频与比赛数据。其中，比赛视频需要包含完整的比赛过程，并且拥有足够令人辨识的清晰度。比赛数据是特定格式的数据文件，需要包含一场比赛中每个回合的开始结束时间点，且与比赛视频匹配，同时还需要包含每一拍的六项击球指标。
优选地，步骤(2)包括以下步骤：
(2-1)针对乒乓球比赛数据，以每连续三拍构建一个战术序列，形成备选战术序列集；
(2-2)按照战术序列筛选条件从所述备选战术序列集中筛选获得符合战术序列筛选条件的战术序列，形成战术序列集；
(2-3)按照击球指标项，将所述战术序列集中的战术序列聚类为不同的战术类，形成备选战术类集；
(2-4)按照战术类筛选条件从所述备选战术类集中筛选获得符合战术类筛选条件的战术类，形成战术类集；
(2-5)按照排序条件对所述战术类集中的战术类进行排序。
本发明中，战术序列筛选条件可以包括战术序列在回合中所在位置，战术序列的使用者，使用该战术序列的一方是否胜出，战术序列所在的比赛、局、回合等；战术类筛选条件可以包括战术类需要一致的指标项，战术类中特定拍特定指标项的值，战术类的使用率和获胜率等；排序条件可以包括按照使用率排序，以及按照获胜率排序两种。在实际应用中，由分析人员在实际分析的时候手动选择战术序列筛选条件、战术类筛选条件以及排序条件。
所述击球指标项共有六项，分别是击球落点、击球身位、击球技术、击球势态、击球效果、击球旋转。每个击球指标项对应的指标值如下：
击球落点：反手区发球、正手区发球、反手长球、反手半长球、反手短球、中路长球、中路半长球、中路短球、正手长球、正手半长球、正手短球、特殊球(擦网擦边)共12种。
击球身位：反手区发球、正手区发球、正手位、反手位、侧身位、反侧身共6种。
击球技术：发球技术(钟摆发球、砍式发球、逆旋转发球)、进攻性技术(弧圈球、快攻、扣杀、挑打、拧)、防守性技术(挡球、放高球、削球)、控制性技术(搓球、摆短、撇)、其他类技术(颗粒胶技术、其他技术)共16种。
击球势态：发球、接发球、相持、进攻、防御、控制共6种。
击球效果：一级效果(直接得分)、二级效果(使自己获得较好进攻机会)、三级效果(使双方均势)、四级效果(使对方获得较好进攻机会)、五级效果(直接失分)共5种。
击球旋转：强上旋、中上旋、不旋转、中下旋、强下旋、下沉、未触球共7种。
针对每拍，都会有六个击球指标项，针对三个连续拍形成的战术序列，可以根据一个击球指标项，或者多个击球指标项的组合对战术序列进行划分，形成多个战术类，也就是每个战术类是利用击球指标项进行描述的，根据击球指标项将战术序列划分到所述的战术类中，这样，每个战术类包含至少一个战术序列，每个战术序列包含三个连续拍。
针对战术类信息，本发明以通过总览视图以列表的形式进行可视化。优选地，每个战术类信息包括战术类的使用率、使用后获胜率、战术类的相同指标值以及战术类包含的战术序列，并形成一条战术类列表进行可视化。
所述战术类的使用率、使用后获胜率是个百分比类型的信息，优选地，在战术类列表中，所述战术类的使用率、使用后获胜率通过使用率饼图和获胜率饼图进行可视化。
具体地，所述使用率饼图是一个圆环，圆环的中心包含战术类包含的战术序列的个数和战术类的使用率，圆环按照战术类的使用率的大小呈现对应的弧度。由于战术类的使用率普遍较低，均值处于5％左右，本发明将使用率饼图上限调整为10％，超过10％时显示为满圆环，若使用率低于10％，则按照满圆环10％的标准，线性决定圆环的弧度。
所述获胜率饼图是一个包含通过颜色差异化显示胜出率和失败率的饼图，每个颜色区域上还显示胜出、失败的频次和频率。
在战术类列表中，所述战术类的相同指标值是通过文字进行展示，每一行为一个指标项，行头为击球指标项，行头后面是三拍对应的指标值。
在战术类列表中，所述战术类包含的战术序列通过战术序列表格进行展示，战术序列表格中每一行为一个战术序列，每一列为战术序列中的项信息，所述项信息包括战术序列所属的比赛、局、回合，战术序列包含的三拍、以及使用该战术序列的球员。
为了便于更好地观察战术序列的使用情景与发挥效果，优选地，本方法允许分析人员在总览视图中，选中若干战术序列，并通过细节视图观察战术序列及战术序列所在回合的回合信息。所述回合信息包括战术序列所在的比赛名、局序号、回合序号、比赛球员姓名、局比分，回合比分、胜出球员、战术序列在回合中所处的位置、回合中每一拍的各项击球指标值。
具体地，在所述细节视图中，战术序列以及战术序列所在回合的回合信息通过列表的方式进行可视化呈现。每个战术序列为一行，包括回合基本信息、击球落点可视化球桌图、击球指标图、以及击球属性信息序列图。
其中，所述回合基本信息包括战术序列所在的比赛名、局序号、回合序号、比赛球员姓名、局比分、回合比分、胜出球员。
所述落点可视化球桌图是一张模拟球桌上每拍落点的模拟图，以乒乓球桌的俯视视角呈现，每个击球落点在球桌上表示为一个圆点，相邻两次击球的击球落点对应的圆点使用直线相连。进一步优选地，若一个击球落点在回合内多次出现，该接球落点对应的圆点颜色会根据出现次数逐渐加深。
所述击球指标图是以列表呈现击球身位、击球技术、击球势态、击球效果、击球旋转的图表。
所述击球属性信息序列图是对回合内所有拍的属性信息图形成的序列，对于战术序列在回合中所处的位置在所述击球属性信息序列图中以高亮颜色进行呈现，即战术序列包含的拍对应的属性信息图以高亮颜色突出呈现，以显示战术序列在回合中所处的位置。
所述拍对应的属性信息图是一个大方格，大方格中记录有拍序号和击球球员姓名，在所述大方格内，沿方格的对角线以小方格序列的形式呈现其他击球指标项，每个小方格代表一个击球指标项，为了简化界面，减少冗余视觉干扰，小方格内包含有用于表示不同击球指标值的数字编码。
除此之外，所述乒乓球战术挖掘可视化分析方法还包括对可视化图进行可视化交互。当分析人员将鼠标悬停到某个大方格时，球桌上将减少落点的数目，只显示大方格代表的拍及其相邻拍的击球落点，并在接球落点的圆内标注拍序号。当分析人员将鼠标悬停到小方格上时，整个细节视图内，该指标项均显示为原本的指标值，而不使用数字编码。同时使用高亮的方法突出，以便于提供回合内的连贯性以及回合间的对比性。
为了具象分析结果，从抽象的指标回到实际的比赛情况，优选地，本方法还提供连续播放细节视图内所有战术序列视频的功能。分析人员可以通过细节视图中的播放按钮，观看比赛视频。本方法会根据数据中每个回合的开始/结束时间点，完成视频之间的跳转剪辑，连续不断地播放细节视图中所有回合的视频。
本发明中，分析人员指的是具有一定乒乓球领域专业知识的，并拥有一定数据分析能力的人员。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
本发明结合数据挖掘与数据可视化的手段对对乒乓球比赛信息进行统计分析，获得战术类与战术序列，并通过便于理解整体数据特征的总览视图和便于查看局部细节特征的细节视图对战术类信息与战术序列进行可视化，便于分析人员快速找到优胜的策略、有效的战术。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1是本发明乒乓球战术挖掘可视化分析方法的流程图；
图2是本发明乒乓球战术挖掘可视化分析方法中形成的总览视图；
图3是总览视图中的左侧筛选面板示意图；
图4是总览视图中右侧战术类列表示意图；
图5是战术序列表格示意图；
图6是本发明乒乓球战术挖掘可视化分析方法中形成的细节视图；
图7是当选择单项属性后的细节视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例提供的乒乓球战术挖掘可视化分析方法包括以下步骤：
S101，导入乒乓球比赛信息；
S102，对所述乒乓球比赛信息进行统计分析，筛选获得战术序列，并按照一定筛选条件对所述战术序列进行聚类，获得战术类。具体包括以下步骤：
S1021，针对乒乓球比赛数据，以每连续三拍构建一个战术序列，形成备选战术序列集；
S1022，按照战术序列筛选条件从所述备选战术序列集中筛选获得符合战术序列筛选条件的战术序列，形成战术序列集；例如，以比分状态、局序号作为战术序列筛选条件，筛选获得战术序列形成战术序列集。
S1023，按照击球指标项，将所述战术序列集中的战术序列聚类为不同的战术类，形成备选战术类集；例如，若两个战术序列，在分析人员指定的击球指标上，三拍均相同，且每一拍对应的球员都相同，则认为它们归属于同一战术类；
S1024，按照战术类筛选条件从所述备选战术类集中筛选获得符合战术类筛选条件的战术类，形成战术类集；例如，以战术类别的使用率、胜率等作为战术类筛选条件，从所述备选战术类集中筛选获得符合战术类筛选条件的战术类，形成战术类集；
S1025，按照排序条件对所述战术类集中的战术类进行排序；例如，可以分别使用使用率优先的排序，或胜率优先的排序；
S103，采用总览视图并以列表的形式对战术类信息进行可视化；
S104，采用细节视图对战术类中选定的回合信息进行可视化；
S105，基于分析人员选择的比赛回合，连续播放视频。
本实施例的乒乓球战术挖掘可视化分析方法中，存在一个基于本方法具体实施制作的一个软件工具，如图2所示。软件工具上方为功能模块的划分与切换功能栏，提供总览试图和细节视图的切换。左侧为筛选面板，为分析人员提供了筛选的接口，能够筛去部分不感兴趣的数据。中部是战术的可视化列表。切换到细节视图后，如图6所示，展示了每次战术发生的回合具体信息。
假设分析人员，导入了若干场比赛的数据，本方法会首先完成战术挖掘工作。工具会解析比赛数据，提取出每一拍的信息，并按照比赛、局、回合、拍的层级结构组合信息，最后每三拍构成一个战术序列。
接着，分析人员需要使用筛选面板，如图3所示，设定战术序列筛选的条件。本方法会执行S1022的工作，挑选出符合战术序列筛选条件的战术序列。
之后，分析人员需要通过筛选面板，如图4所示，勾选感兴趣的指标。本方法会执行S1023的工作，进行战术序列的归类合并，形成战术类。如图4所示，当分析人员同时勾选的击球落点和击球位置后，两项战术序列归于一类的条件变为，这两项战术序列的三拍中，拥有同样的击球落点、击球位置和击球者。
然后，分析人员可以通过筛选面板，如图3所示，针对战术类使用筛选功能。本方法会执行S1024的工作，选出符合战术类筛选条件的战术类。
最后，分析人员可以通过筛选面板，如图3所示，设定排序方式，本方法执行S105工作。
为了便于交互，分析人员设定筛选条件时，并没有如此明显的分界，而是同步进行的。每次分析人员添加一项针对某一步骤的筛选条件后，本方法会从受影响的那一步起，重新执行，直到最后一步，完成战术挖掘的工作。
完成战术挖掘的工作后，本方法使用数据可视化的技术，将战术类显示出来。如图4所示，每一个战术类会显示为一行。每一行的头部是两张饼图。左侧的空心饼图显示了该战术类的使用率，即其战术序列的个数占总战术序列个数的百分比。饼图的中心，上方的数字为战术序列的个数，下方的百分比为使用率。外层的圆环，若使用率达到10％以上，均为满环；若使用率低于10％，则按照满环10％的标准，线性决定圆环的弧度。这样做的原因是，比赛中，一项分析价值较高的战术，使用率在5％左右。右侧的饼图，则展示了该战术类使用后的胜率。红色的部分为胜出，绿色的部分为失败，相应部分上显示的数字分别是胜出/失败的频次和频率。两张饼图的右方，显示了这个战术类分类的依据，即这个战术类中，都满足怎样的三拍指标。
每一个战术类均可以点击展开，显示具体的回合信息，如图5所示。展开后显示的战术序列表格，每一行为该战术类里，一个战术序列的信息。每一列为战术序列的一条信息。如该战术序列出现在哪场比赛，哪一局，哪一回合，起始是第几拍，使用后胜出方是谁，使用后几拍结束的比赛等等。每一行的最右方为一个勾选框，选中后，能够在细节视图中，看到这一回合的细节信息，给出更详细的可视化视图，便于获得更细致的分析结果。
当分析人员勾选若干战术序列所在的回合后，可以切换到细节视图，如图6所示，每一行为一个选中的战术序列所在的回合。每一行从左至右，依次为回合基本信息、落点可视化球桌图、其他指标序列图、删除/播放视频按扭区。
回合基本信息显示了回合所在的比赛名，以及当时的局比分、回合比分，对战双方的姓名。其中胜出方使用红色标注。为分析人员了解回合的背景信息提供了渠道。
落点可视化球桌图与其他指标序列图，主要展示了本回合内，每一拍的指标，如图7所示。左侧的球桌上，每一次的落点使用一个圆表示，相邻两拍的圆会使用一根线相连。右侧则是其他指标的序列图，每一拍的其他指标，绘制成一个独占一列的大方格，左上角标注了拍序号，右下角为击球者的姓名，左下到右上有一列小方格，每一个小方格代表了一项指标，用数字代表不同的指标内容，指标项则与左方的列表一一对应。大方格的深色标注了该回合内战术序列所在的几拍。
此外，当分析人员将鼠标悬停在某一个小方格上时，细节页面所有对应的指标都将以不同的颜色，显示具体的指标内容，而不再抽象的数字。当分析人员将鼠标悬停在某一个大方格上时，左侧的球桌上，将缩小落点的显示范围，只显示悬停的一拍相邻一拍的落点，并在圆内标注拍序号。
此外，细节视图也有自身的调节面板。分析人员可以调节小方格显示哪几项指标。勾选击球技术、击球位置、击球旋转三项指标后，其他指标序列图中，每个大方格内，小方格都只有对应的三项了，可以方便分析人员更好地集中注意力到重点指标上。
若分析人员需要观察所有战术序列的视频，需要点击战术序列右侧的播放视频按钮，则系统会自动播放对应的视频，并根据数据中记录的回合开始/结束时间点，完成两段视频之间的无缝跳转。
以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。