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现代信息技术在篮球运动技战术分析中的应用研究

作　者: 陈健
导　师: 姚颂平
学　校: 上海体育学院
专　业: 体育教育训练学
关键词: 现代信息技术篮球技战术分析应用多媒体数据库数据挖掘非线性编辑
分类号: G841
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

1研究目的随着2008年北京奥运会的临近,国家体育总局篮球管理中心提出中国男篮在本届奥运会上的目标名次为进入世界篮球第2集团,即获得从第4名到第6名以内的名次,然而中国男篮在历届奥运会上的最好名次为第八名,显然理想与现实之间还存在着较大的距离。根据田麦久博士的项群理论,篮球归属于技战能主导类同场对抗性项群,技战术水平是篮球运动竞技水平的决定性因素;尽管中国男篮由于拥有姚明、王治郅、巴特尔、易建联等一批高大运动员而在内线具有较大的优势,所以在亚洲的赛事中经常一骑绝尘,但是客观地说,中国篮球的技战术竞技水平在世界篮球整个链条中还处于较低的层次,因此本研究认为中国篮球要实现历史性的突破就必须加大对其科研保障与攻关的力度,其突破口应该放在技战术研究上。现在人类社会已经进入IT(Information Technology——信息技术)时代,其显著标志就是不仅信息的数量呈指数级增长,而且人类对信息的管理与处理的方式也完成了从人工到主要依赖于包括计算机、网络、通讯等信息技术的转变。IT技术应用于篮球运动的技战术分析是一种必然趋势,然而本研究通过问卷调查与实地走访发现在我国篮球运动实践中对技战术的分析研究的手段与方式比较落后,这在一定程度上影响了中国篮球快速发展,因此实现中国篮球技战术分析方法与手段的变革是一项必要而又迫切的课题。2研究方法本研究旨在调查中国篮球技战术分析手段与方法现状的基础上,提出将现代信息技术应用于篮球技战术分析中的工作原理和工作方法,为此分别采用了文献检索法、专家访谈法、观测法、软件工程法等科学研究方法。3研究假设在基本掌握了教练员、运动员在实战中对技战术分析需求的基础上,本研究提出如下工作假设:(1)提出基于现代信息技术的篮球技战术分析模式(BTT)对篮球运动的实践而言,是必要的也是可行的。(2)篮球技战术分析模式(BTT)适用于赛前的准备阶段,同时也适用于赛中的临场技战术分析。4研究任务为了对上述工作假设进行验证,本研究必须完成以下研究任务:(1)运用数据库技术建立篮球技战术多媒体数据库系统。(2)将数据挖掘技术初步应用于篮球技战术分析之中,实现分析结果的可视化和定量化。(3)将计算机平面动画技术初步应用于篮球战术分析之中,实现篮球战术演示的无遮挡、连续化和动态化。(4)将非线性编辑技术初步应用于篮球技战术分析之中,放大图像和视频在篮球技战术分析中的作用与价值。(5)将篮球技战术分析模式(BTT)应用于实践之中。5研究结论本研究顺利地完成了原定的工作任务,基本上证实了工作假设,主要结论分述如下:(1)提出基于现代信息技术的篮球技战术分析模式(BTT),该模式包括“一体四翼”,其中:①“一体”是指基于数据库技术的篮球技战术多媒体数据库系统;②“四翼”分别是运用关联规则和可视化技术对篮球技战术统计进行数据挖掘,运用计算机动画技术对篮球战术的平面仿真,运用数字媒体非线性编辑技术对篮球技战术视频数据进行处理,以现代网络和通讯技术为媒介实现数据实时和及时的远程传输。(2)设计了篮球技战术多媒体数据库系统,该系统具有强大的数据查询功能,支持多条件查询,可以满足教练员和运动员的实战需求。(3)运用数据挖掘的关联分析和可视化两种技术对篮球技战术统计进行数据挖掘,取得了初步成果(球队的核心队员的技术统计以及其连续上场比赛的时间与球队的获胜概率之间存在的关联关系,球队进攻与防守的单位时间曲线图;以可视化的方式解释运动员投篮得分方式、区域及其命中率)。(4)通过制作虚拟的篮球场地、篮球和运动员,实现了篮球战术无遮挡、连续的和动态的演示。(5)运用非线性编辑技术对篮球技战术图像及视频数据进行预处理(图像与视频格式的统一化,图像的切割与合成,视频数据的物理分割,视频数据的特效处理等预处理),放大了该数据的使用价值。(6)篮球技战术分析模式(BTT)不仅适用于赛前准备和赛后总结,而且适用于赛中的临场技战术分析。6研究创新(1)本研究初步确立了将现代计算机信息技术应用于篮球技战术分析中的工作原理和工作方法,提出了篮球技战术分析模式(BTT)。(2)本研究建立了篮球技战术多媒体数据库;对篮球技战术统计资料进行数据挖掘,发现了若干关联规则;应用非线性编辑技术对篮球技战术数据进行处理,并用于篮球训练比赛实践。7研究建议由于本研究受时间、精力、资金以及数据的完整性的原因,同时数据库的研究与开发本身也是一个长期的渐进过程,不可能一蹴而就,随着对教练员和运动员需求和实际数据的不断了解,本篮球技战术多媒体数据库系统还有待于进一步改进和完善。在数据挖掘方面,本研究尝试运用了关联分析和可视化技术对篮球技战术数据背后的信息进行了初步的挖掘,就挖掘手段的广度和挖掘内容的深度而言,这还远不够,因此这些不足将是后续研究的方向和任务。

全文目录

中文摘要  2-4
Abstract  4-10
第一章导论  10-30
  1.1 研究背景  10-12
  1.2 研究范畴  12
  1.3 研究现状  12-26
    1.3.1 目前世界篮球及战术发展出现的新特点  12-13
    1.3.2 关于篮球技战术分析的研究  13-19
    1.3.3 其它运动项目对其技战术分析最新方法  19-21
    1.3.4 数据库系统及其发展现状  21-23
    1.3.5 数据挖掘的基本知识及发展现状  23-25
    1.3.6 多媒体技术的发展现状  25-26
  1.4 研究意义  26-27
  1.5 研究假设  27
  1.6 研究任务  27
  1.7 研究方法  27-28
    1.7.1 文献检索法  27
    1.7.2 专家访谈法  27-28
    1.7.3 观测法  28
    1.7.4 软件工程法  28
  1.8 论文结构  28-29
  1.9 本章小结  29-30
第二章篮球技战术多媒体数据库系统的设计  30-54
  2.1 运用数据库系统管理篮球技战术数据的价值  30-31
  2.2 设计篮球技战术多媒体数据库的技术难点  31-33
    2.2.1 对非格式化数据的录入与识别  31-32
    2.2.2 对视频数据的存储管理  32-33
  2.3 篮球技术多媒体数据库系统的框架结构  33
  2.4 篮球技战术多媒体数据库系统的开发平台  33-34
    2.4.1 硬件环境的选择  33
    2.4.2 软件环境的选择  33-34
  2.5 篮球技战术多媒体数据库系统的主要功能  34
  2.6 篮球技战术多媒体数据库系统的需求描述  34-39
    2.6.1 赛前准备篮球战术分析的数据需求描述  35-36
    2.6.2 赛中临场篮球战术分析的数据需求描述  36
    2.6.3 赛后总结篮球战术分析的数据需求描述  36
    2.6.4 系统的全局数据流图  36-38
    2.6.5 系统的细化数据流图  38
    2.6.6 系统的数据字典  38-39
  2.7 篮球技战术多媒体数据库系统的概念设计  39-42
    2.7.1 构成系统的实体及其属性  39-40
    2.7.2 系统局部E----R 图  40-42
    2.7.3 合成全局E----R 图  42
  2.8 篮球技战术多媒体数据库系统的逻辑设计  42-43
    2.8.1 将全局图转化为关系数据模型  42-43
    2.8.2 数据库表的结构  43
  2.9 篮球技战术多媒体数据库系统的物理设计  43-46
    2.9.1 定义数据库  43-44
    2.9.2 创建表  44-45
    2.9.3 创建索引  45-46
  2.10 篮球技战术多媒体数据库系统的界面设计  46-52
    2.10.1 登录窗体  46-48
    2.10.2 篮球技术多媒体数据库界面  48
    2.10.3 篮球队战术多媒体数据库界面  48-49
    2.10.4 运动员技术图像数据库界面  49
    2.10.5 运动员技术视频资料数据库界面  49
    2.10.6 运动员技术统计数据库界面  49
    2.10.7 运动员基本情况数据库界  49-50
    2.10.8 篮球队战术视频资料数据库界面  50-51
    2.10.9 篮球队基本情况数据库界面  51
    2.10.10 篮球队技战术统计数据库界面  51
    2.10.11 篮球队战术平面解析数据库界面  51-52
  2.11 篮球技战术多媒体数据库系统的数据载入  52-53
  2.12 篮球技战术多媒体数据库系统的试运行与维护  53
    2.12.1 数据库试运行  53
    2.12.2 数据库维护  53
  2.13 篮球技战术多媒体数据库的数据更新  53
  2.14 本章小结  53-54
第三章数据挖掘在篮球技战术多媒体数据分析中的应用  54-64
  3.1 基于篮球技战术多媒体数据库的数据挖掘的价值  54-55
    3.1.1 关联规则在篮球技战术分析中的价值  54-55
    3.1.2 可视化技术在篮球技战术分析中的价值  55
  3.2 关联规则在篮球技战术数据分析中的应用  55-58
    3.2.1 关联规则的形式化描述  55
    3.2.2 关联规则挖掘的一般步骤  55-56
    3.2.3 关于 Apriori 算法假设  56
    3.2.4 关于Apriori 算法的优化问题  56
    3.2.5 关联规则在篮球技战术统计数据分析中的实现  56-58
  3.3 可视化技术在篮球技战术多媒体数据分析中的应用  58-63
    3.3.1 技战术临场统计比较可视化  58-59
    3.3.2 运动队比赛阵容战术可视化  59-60
    3.3.3 运动员投篮得分方式、区域及其命中率可视化  60-61
    3.3.4 运动队进攻与防守质量比较可视化  61-63
  3.4 本章小结  63-64
第四章计算机动画技术在篮球战术平面仿真中的应用  64-68
  4.1 篮球战术平面仿真的价值  64-65
  4.2 基于计算机动画技术的篮球战术配合平面仿真  65-67
    4.2.1 计算机软硬件要求  65-66
    4.2.2 研发过程  66-67
  4.3 本章小结  67-68
第五章非线性编辑技术在篮球技战术图像视频处理中的应用  68-76
  5.1 非线性编辑技术在篮球技战术分析中的作用  68-70
  5.2 非线性编辑技术在篮球技战术图像处理中应用  70-72
    5.2.1 Adobe Photoshop 7.0 软件介绍  70
    5.2.2 非线性编辑技术对篮球技战术图像处理的过程  70-72
  5.3 非线性编辑技术在篮球技战术视频处理中的应用  72-75
    5.3.1 非线性编辑软件介绍  72
    5.3.2 篮球技战术视频格式的标准化处理  72
    5.3.3 篮球技战术视频比赛片段的物理切割  72-73
    5.3.4 篮球技战术比赛视频片段的非线性编辑  73-75
  5.4 本研究与体育比赛视频分析系统DartTrainer 的比较  75
  5.5 本章小结  75-76
第六章篮球技战术分析模式（BTT）的实践应用  76-89
  6.1 赛前准备的篮球技战术分析  76-83
    6.1.1 球队比赛阵容及其攻防效率的可视化  77-79
    6.1.2 球员进攻得分方式及其命中率的可视化  79-80
    6.1.3 球员技战术行动的合理化选择  80-81
    6.1.4 球员高效比赛时限的确定  81-82
    6.1.5 球队战术配合平面仿真  82-83
  6.2 赛中临场的篮球技战术分析  83-85
    6.2.1 比赛对手主要球员技战术特点的可视化  84-85
    6.2.2 比赛对手技战术视频资料的预处理  85
  6.3 赛后总结的篮球技战术分析  85-88
    6.3.1 比赛双方攻防质量的可视化  86-87
    6.3.2 全场比赛单位时间（分钟）视频资料的预处理  87-88
  6.4 本章小结  88-89
第七章全文总结  89-90
  7.1 研究结论  89
  7.2 研究创新  89
  7.3 研究建议  89-90
参考文献  90-94
致谢  94-95
附录  95-101

现代信息技术在篮球运动技战术分析中的应用研究

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