基于智能提示自动完成算法的体育比赛战术信息采集分析

原文作者 Deping Gu

单位 Department of Physical Education, Shanghai University of Financial and Economics, Shanghai, China

摘要：在这一阶段，技术和战术信息获取技术已经成为提高运动员成绩的关键因素。本文选择“手工 自动化”的信息采集方式。同时，为了提高信息采集的速度，设计并提出了一种智能提示自动完成算法。在算法中，针对原算法收敛性差的问题，对优化算法进行了改进，进一步提出了限制性更强的智能补全算法。该算法通过收集动态标准信息的标准文档并嵌入基本视频文件，有利于算法在视频检索和分析中自动完成和智能提示的视觉特征。此外,在技术方面,视频进行语义描述基于AVI格式,视频检索和视频分析基于体育竞争战术,从而为教练员和运动员提供完整的技术支持，提高运动员的技能和战术水平。

关键词:智能算法，信息采集，视频检索

1. 介绍

近年来，体育竞赛水平已成为衡量一个国家和民族发展进步水平的一个指标。为了最大限度地提高国家竞技水平，许多国家采用先进的科学技术，帮助运动员和教练员实时分析比赛数据。运用信息技术分析运动员的技术指标能力已成为未来发展的趋势。此外，许多技术团队通过计算机辅助技术对运动员和教练员的决策训练水平进行了综合评价，以提高运动员和教练员的决策能力，运动员综合竞技水平。未来，体育计算将成为体育发展领域的研究热点。针对体育竞争和管理,引入的新的计算机技术，可以根据应用对象的特点。因此先进的计算机技术可以用来解决体育应用程序中遇到的各种技术问题,以提高运动员的运动能力[3]。在体育视频领域，主要研究方向是场景类和事件的检测。一些研究人员已经使用神经网络工作检测技术来收集运动视频[4]中激动人心场景的信息。根据定位与检测视频技术，建立了信息提取与分数识别的研究技术。

对网球视频进行了重复性研究和对比分析。在规则方面，定义了技术动作的状态，在概率和统计方面，进行了融合分析。并根据足球比赛的具体情况，提出了一种足球比赛的分离方法，并根据研究对象的特点，分析了射门或得分的技术动作。虽然许多研究公司已经开发了体育研究软件，但出于商业目的，在体育竞赛中投入的人力和物力不足。目前，Dartfish软件只能用于视频游戏的实时剪切，需要在不同的视频中进行分解。因此，为了比较和分析人为因素的应用，应同时播放视频进行比较分析。这样的研究方法不能与视频分析的要求同步，也不能对游戏的真实信息进行统计。本文采用实时采集运动员技术动作和战术动作信息的方法，采用人工输入和自动信息采集的方法来描述运动员[7]的微小动作。自动完成智能提示算法可以提高数据信息获取的速度，恢复游戏的战术分析细节，辅助运动员和教练员进行战术分析。

1. 关键技术分析

2.1体育竞赛战术信息的收集方法

本文的研究对象是现场视频，基本信息是运动员的基本战术动作。一般来说，在乒乓球比赛中，运动员拍手和打球的方式，以及击球后的反应和效果都会受到关注。运动员运用赛前训练设计技术，如篮球比赛中的“2 3”联合防守战术、乒乓球射击和射击战术等。基本信息的收集对运动员的动作分析和教练员的训练指导具有积极的意义。本研究中体育游戏的语义信息比较复杂，现有的技术还不能满足这一要求，自动从体育信息中提取信息。然而，语义信息描述的准确性将决定未来数据统计的可行性。为了准确定义和表达比赛过程中的语义信息，以乒乓球比赛为例，阐述了乒乓球比赛的战术意义，建立了信息收集的基本结构模型。并通过对实际乒乓球比赛语言脚本的描述，从辅助语言工具[9]的角度收集运动项目的语义事件信息。在乒乓球实际比赛中，对技术动作进行分类后，根据基本路线的分类方法对战术信息进行分类，并提出了战术动作的编码和分类方法。在信息对比模型中，乒乓球战术分为击球风格、完成基本动作、击球效果、球的运动轨迹等。而乒乓球战术信息分为发球类、击球类、相持类、技击类等。乒乓球的战术动作是指战胜对手的战术。战术与策略的基本区别:战术是研究以往比赛中获得的指导意义的分析策略，而策略是指导比赛全局的规律。一般来说，乒乓球的战术核心是获得整体优势。而乒乓球技术是比赛动作的基本方法，属于技术问题。只有合理运用战术，才能充分发挥运动员的技术特点。乒乓球的区域划分如图1所示。乒乓球专业划分方法是:在网的垂直方向进行区域划分，其中，表内区域为“4、5、6区”，表外区域为“1、2、3区”。本文对区外乒乓球台的定义包括乒乓球的介绍，“出界”和“落网”都是错误的。“7、8、9区”为禁区，“0区”为禁区。乒乓球战术进攻路线分为“001”系列号路线名称为“1区6区”，“002”路线名称为“1区7区”。在描述了乒乓球的技术动作之后，有必要对乒乓球的基本动作和球拍[11]的作用进行编码。

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图1所示。乒乓球台分区

在基本动作别名中，给出了相应的动作代码。汉语拼音是被编码的符号，编码规则由汉语拼音定义，但不区分大小写。过程编码是运动员动作过程的记录，记录和描述运动员完成的每一个动作。

例如，当一个运动员打10个篮板球时，从记录的角度来看，有10个编码词应该被记录下来。该方法能直观地描述和学习，同时也能揭示出每个动作需要注意的问题。因此，操作员的测试相对较强，现场数据采集的压力也相对较大。游戏后录像方便了数据的采集，当数据采集速度跟不上[12]时可以暂停。例如，球员在比赛中执行技术动作时所使用的脚本语言如下:ZX16.FB66。zh23 62.英尺。ZH33.ZH33.ZH31.ZH33.ZH31。通过这种方式,

脚本语言可以记录游戏的基本动作，而对于家庭游戏的脚本语言，是在脚本的末尾添加的。该过程代码用于收集比赛的技术和战术信息，最后得到一个包含比赛、球和脚本基本信息的比赛语义事件场。ZX15.ZC52.ZC25.BB51。TG11 CS的

对应主队和客队的动作以及其他战术信息，而乒乓球的语义信息依赖于外部定义，外部定义由乒乓球的专业知识决定。从而全面、准确地描述乒乓球比赛的语义信息。

2.2体育竞赛视频文件格式的探讨

对于AVI视频文件调用，可以随机选择图像质量和压缩标准，也是一种广泛使用的视频文件格式。而一般的视频采集设备也是针对AVI文件格式的。本文对AVI视频文件格式进行了转换，并对AVI文件格式进行了分析。最后，在文件格式字节级进行详细解析，为AVI文档解析最终嵌入视频[14]做准备。AVI视频文件格式是音频和视频数据的交叉编码RIFF文件，视频格式名称中较常见的后缀是“AVI”或“divx”。在windows操作系统中，AVI是视频应用程序中比较常用的格式，也是视频捕获设备中比较适合视频存储的文件格式。标准的AVI格式文件应该包含音频和视频流。

常用的AVI格式文件分为“AVI1.0”和“OpenDML”格式，“OpenDML”文件格式通常包括视频流和音频流两种数据流。然而，只有一个视频流和音频流是相对合法的工作。在“AVI1.0”格式文件中，有一个DV数据流，文件存在于一个单独的数据流中，主要优点是存储空间相对较小的[15]。“AVI1.0”文件支持“DirectShow”过滤器。虽然“OpenDML”更常用，但“AVI1.0”文件更容易接受软件市场上最新的技术支持，因此在未来可能会更受欢迎。但是这两个格式文件是基于RIFF格式文件[16]的。在实际使用过程中，数据的格式略有不同，主要体现在文档的两个模块，即“Strh”和“STRF”文件类型。转换AVI格式的方法如图2所示。

AVI RIFF文件格式是各种数据类型文件在排列上的相似性特征，它指定了在一定情况下文档的组合。对于文件中的数据，没有编码格式的限制，例如“MPEG-1, Dvix”完全可以成为一种基本的文档编码数据格式。而对数据的要求是:数据可以不经过一定的压缩，而AVI数据被认为是数据的存储容器，文件本身的格式知识为简单的格式添加了数据。

图2所示。标准的AVI文件结构图。

图3所示。十六进制AVI文件的基本视图。

对于数据，在编码和格式化[17]方面没有基本的限制。在本研究中，我们对一个随机的AVI文件进行了详细的数据结构分析，然后，分流算法和混流算法可以使用给定的数据结构图。图3是AVI文件16进制的基本视图。整个文件是后来的RIFF数据块，4个字符数据块作为标记的字符段。数据块的实际大小代表真实大小情况下的数据。

“00000 - 0003”字节数表示“RIFF块标记”，其值为“52494646”，“0004-0007”字节数表示整个文件大小为43096字节，其值为“58 A8 0000”[18]。字节数“0008-000A”表示“AVI”标志，其值为“415649”。然后，“6864726C”字节数表示随机的“hdrl”块，信息块为“LIST”块，实际上包含多个“avih”和“Strl”模块。Hdrl模块中的块为avih块，代码为“61766968”，将所有信息记录在avi视频文件中，如数据流的数量、视频图像、宽高层数据等。“MainAVIHeader”的基本数据结构用于记录avi文件[19]的所有信息。

数据是一个表示列表描述信息的列表块，然后解释文件的基本信息，文件将是不同列表块对应的不同数据流。“strh”和“strd”块存储中有一个“strl”文件列表，用于在解码器中保存配置信息。保存的流的名称应该保证处于可选状态。通过上述数据分析过程，可以得到一个完整的avi格式文件。同时，文件具有一定的数据组合，需要组成音频和视频数据[20]的基本数据。

3.运动视频数据采集系统的设计与算法研究

体育视频信息采集系统的设计是为体育比赛过程中视频语义分析提供充分的准备。系统的数据采集系统主要完成场景数据的提取，建立脚本数据与视频制作时间的基本关系，建立脚本信息的嵌入功能。为了实现信息采集和视频注释功能，对步数数据进行了初步分析，增加了视频比对后的编辑功能。图4是数据采集的端口图。

图4所示。数据采集端口图。

根据系统的设计要求，系统结构分为数据采集与恢复模块、游戏信息数据采集模块、数据脚本设计与编辑模块信息管理模块。重点分析了现场数据采集模块。利用视频采集的基本功能，将游戏的特定视图转换为计算机显示，通过智能采集数据，还可以根据比赛的视频回放来采集数据。根据乒乓球比赛的特点，有必要收集战术信息。在脚本编辑模块中，需要构建一个嵌入视频基础数据的编辑平台。将脚本时间调整为基本功能模块，并以关键帧作为基准。根据Windows平台，建立了通用的AVI格式信息嵌入式模块，并保留了系统接口的格式扩展功能。图5为系统架构。

为了获得基本战术数据,根据体育视频语义的信息系统分析,以及每个系统采集模块的技术研究,希望可以同步脚本数据和视频捕捉描述语言和视频的同步状态分析,以避免这个问题,脚本的数据是不完整的。另外还可以在游戏结束后进行视频采集。图6是视频战术数据采集过程的结构图。

视频输入和输出设备包括摄像机和摄像机。过滤器将摄像机传输的视频文件格式化，并通过显卡进行显示。通过视角切换基本视频角度，大大降低了操作者在视图采集时的总疲劳感。同时，将现场采集的图像输出到存储设备中，并在此过程中输出有用的运动员比赛数据。

图5所示。本文所设计的系统架构。

图6所示。视频战术数据采集过程结构图。

最后，将这些信息输入到数据库中，教练可以根据比赛情况分析策略的执行和在实际比赛中的应用。根据设备管理对象和视频信息采集设备对象的应用现状，将工作时间分为视频回放、视频预览和视频捕获三部分。工作模式初始化后，对音频设备进行打包处理。相应的视频采集和回访的时序图如图7所示。在实际竞争过程中，自动完成智能提示模块应进行分析根据运动员技能数据库，与基本技能信息库提供的信息进行比对，然后将脚本信息重新输入数据库。在收集了不同比赛的战术信息后，对技能数据库的编辑功能需要对每场比赛的脚本数据进行提取和分析，从而实现自动完成和智能服务。本研究采用人工视频输入和自动完成智能提示算法来收集数据信息，从而保证运动员战术信息的完整性，尽可能提高信息获取的速度。

图7所示。视频采集及回访时序图。

图8所示。数据采集模块结构图。

采集完全依赖于团队成员的基本信息库和技能库的支持。图8是数据采集模块的结构图。在体育项目战术信息的收集和分析过程中，有必要分析运动员技术表现的差异。输入提示时，搜索运动员技术信息库。如果“技能库”不存在，就没有达到相应的查询结果，那么查询运动员的技能数据库就会给出具体的提示。为了收集乒乓球运动员的信息，有必要对乒乓球单打板球的脚本进行描述。首先提取运动员的技能信息，基本的采集源是运动员的基本信息数据库。同时，采用战术组合和技能风格来完成信息库中不完整的功能信息描述。图9是自动完成和提示功能的算法流程图。

图9所示。本算法实现了流程图的自动完成和提示功能。

为了提高体育战术信息获取速度，设计了一种智能提示自动完成算法，并通过聚类分析达到了本研究的目的。数据被划分为多个对象的类别，使得同一类的许多对象具有高度的相似性，而不同的类具有较低的相似性。在本研究中，给定对象的数量为N，组合为D。定义相似距离，相似度为Dtimes;D→R，正整数为K。聚类分析的过程如下:将数据集分为未连接部分(Cli, Cl2，hellip;，ClK)为整数，计算表达式为:

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