足球 EPTS 评估十年 （ 2024 年 ）

足球研究与标准 从评估足球电子性能和跟踪系统的十年中学习 2024年6月 Contents Introduction2 I.2017-2023年：从适度的开始到优秀的系统4 1.新系统和新指标：一个EPTS4 2.趋势：EPTS市场有所改善6 II.从这些第一次学习中得到什么？9 1.质量超过精度9 2.美女在旁观者的眼中10 3.作为指导因素的应用11 4.专注于未来是值得的-但也知道今天的需求12 结论13 Introduction 在2010年，光学跟踪系统在主要足球联赛中变得越来越普遍，而背带式全球导航卫星系统（GNSS）设备也在增加。这种增长首先在团队训练环境中观察到，然后在比赛中越来越多。 因此，考虑到国际足球协会理事会（IFAB）是一项新技术，但也可能为球员，教练和医务人员提供帮助，因此出现了如何在国际足球协会理事会（IFAB）中使用此类系统的监管问题。国际足球协会联合会（FIFA）和IFAB没有简单地禁止可能通过多种方式进行的这些系统，而是寻求一种更主动的方法，以更好地了解这些系统的好处，然后再对其进行任何结论性裁决。使用。在与联赛，足球利益相关者以及跟踪系统提供商进行磋商之后，在2016年确定了四个领域，国际足联将寻求澄清。 他们是： 1.玩家可穿戴设备的安全性 2.跟踪技术的有效性(准确性和可重复性) 3.数据格式-特别是确保互操作性 4.数据安全 虽然所有这些最终都将以某种形式得到解决，但本文特别关注第二个领域：电子性能和跟踪系统（EPTS）的有效性。这个总括术语被创造出来，包括当时可用的光学和可穿戴设备的集合。国际足联与维多利亚大学的研究人员合作，于2017年发布了一项关于EPTS质量的全球标准，此后开展了年度测试活动(除了COVID大流行的年份 )。在足球场内举行的这些测试事件将每个EPTS的输出与已建立的3D运动分析准则系统进行比较，以确定其准确性（图1）。 随着时间的推移，有了数百万个数据点，大量的系统测试，以及大量的重新测试，现在可以发布过去七年测试和验证EPTS技术的一些综合经验。本文首先分享了这一时期建立的一些经验发现，第二部分介绍了这个领域需要解决的一些新挑战。 图1.正在进行的FIFA质量计划EPTS测试活动 一、2017-2023年：从适度的开始到优秀的系统 自2017年以来，FIFA质量计划一直在评估足球EPTS的质量，旨在为最终用户提供有关这些系统的安全性和准确性的信息。自成立以来，该计划发生了重大变化；包括商业提供商数量的增加，以及向客户提供的指标的质量和范围的改进。这也导致了EPTS的新应用，使一系列足球利益相关者受益。以下是国际足联研究与标准部门在过去七年中的一些主要观察结果。 1.新系统和新指标：一个EPTS 自FIFAEPTS质量计划开始以来，出现了新类型的系统。从单一优势拼接光学跟踪和主要的GNSS和本地定位系统 ，值得注意的较新的例子包括基于传感器的下肢安装和其他利用光检测和雷达（LiDAR）。同时，除了传统报告的玩家位移和基于位置的指标（以及它们的许多衍生工具）之外的新措施也被添加到许多商业产品中。其中一些包括：。 球跟踪，包括XYZ位置，速度和轨迹 骨骼跟踪，包括与每个玩家和官方相关的多达30个或更多地标或身体部分的位置和速度 步态指标，包括估计的不对称性、步幅和方向变化 技术事件检测，包括球接触和财产 此外，采样率通常从10或25增加到50Hz 这种扩展的措施还导致了EPTS的新应用的出现。除了增强在工作负载和球员分析等表演领域已经建立的用例之外，它还导致了对球员，裁判和球的运动和动作的更深入的了解。 然而，这意味着，随着新措施和用例的数量继续增长，有能力提供一切的系统相对较少。为了解决这个问题，一些提供商希望通过扩展或合作来使用混合解决方案，通常利用在行业中已经很常见的计算机视觉或传感器融合的增强功能 。表1提供了关于该景观如何开始改变的示例。每个细胞。 包含“是”表示系统类型提供特定测量的潜在能力（GNSS和LPS球跟踪假定结合了链接的仪表球）。随着时间的推移，新系统将向右扩展表中的列数，可能会出现新的跟踪技术和混合解决方案（表的阴影部分）。新措施的产生将行数向下扩展，可能会扩展到以前没有的新领域。 认为可能，如球员和裁判的心理，沟通和更好的理解 伤害机制。当然，正如基于玩家位移的措施所做的那样，每个措施的有效性都需要在它们出现时建立起来。表格的某些单元格中出现的问号说明了每个新系统在服务中选择强调哪些措施还有待观察。 表1.当前EPTS类型的摘要以及现有和潜在未来产品的比较 随着公司扩展其产品，它将不仅为最终用户提供更大的选择，而且为组织内的多个功能使用给定系统的机会（i。 Procedres.、性能、粉丝参与度、媒体、战术分析)。因此，我们认为EPTS应该被视为一个包含所有这些类别的术语 ，而不是将系统视为可穿戴或光学的，或者能够提供质心或骨骼跟踪的系统。理想地,向用户通知系统对于给定目的的适合性应当至少部分地通过咨询类似于上表1中提供的信息来基于。 Summary: 过去七年的EPTS测试已经看到了新的测量手段，更高的采样率和更全面的数据集出现。因此，EPTS的格局已经发展到比最初的主要提供广播见解和通知播放器负载管理的目的更广泛。知道系统是有效的允许更多 今天的应用。 2.趋势：EPTS市场有所改善 自2017年以来，由28家EPTS提供商开发的86个EPTS系统已通过FIFA质量计划进行了评估。图2显示了在此期间测试的系统的细分情况，从2021年开始，光学产品显着增加，并引入了下肢可穿戴设备和LiDAR。 图2.自2018年以来测试的EPTS累积数量 分析了超过1150万个数据点，图3说明了在同一时期观察到的三种主要系统类型的精度累积变化。滚动均方根差（RMSD）是一种常用的精度度量，已显示出GNSS和光学系统的改进，同时在LPS中观察到较小的下降。值得注意的是,与3D运动捕捉相比,在玩家速度和增加的系统差异之间似乎没有线性关系。然而值得注意的是，这些结果可能不能代表更广泛的行业，获得。 横跨西班牙和英国的一系列体育场，并应界定为 参加了这次测试（在某些情况下，同一系统进行了重复测试）。 图3.自2018年以来按系统类型划分的EPTS速度精度变化。平均系统类型性能用黑色三角形表示，95%置信区间显示为红线。RMSD是均方根差，以米/秒表示，OPT是光学。 图4说明了相同的数据，但是表达的是位置而不是速度。GNSS设备总体上有了实质性的改善，从2018年的 3米以上发展到2米以下。许多提供商现在经常报告1米以下的值。 图4.自2018年以来按系统类型划分的EPTS位置精度变化。平均系统类型性能用黑色三角形表示，95%置信区间显示为红线。MAD为平均绝对偏差，以米为单位，OPT为光学。 这些数字的主要收获是： 1.总体而言，从2018年和2019年的首次测试到2022年和2023年的后期测试，趋势非常积极。尽管一些系统最初不会被认为具有足够的性能精度，除了一些异常值，速度测量的质量完全在有用的范围内 2.在2019年和2021年，正在测试的光学跟踪系统数量显着增加，部分原因是引入了多相机系统。这些类型的系统不断改进，显示平均速度误差远低于1m/s，使其成为市场上最准确的系统之一。 3.如上所述，新型系统已经进入市场。混合动力系统和 LiDAR显示出希望的迹象，但现在对其进行结论性评估还为时过早。 他们的一般表现。 4.还没有足够的验证周期来提供可靠的经验数据的快速发展的新兴EPTS类型是提供“广播跟踪”的那些。这些系统利用标准的广播或战术馈送，而不是定制的摄像机设置。过去三年进行的测试表明，这项技术的潜力巨大，特别是考虑到其比较成本较低。然而,应当注意的是,这种系统的性能高度取决于其接收的镜头的质量 。 这些要点提出了三个主要考虑因素。首先，这种改进绝对是足球的积极发展，并且在很大程度上有助于巩固EPTS在这项运动中的使用：EPTS及其数据将继续存在。其次，很明显，对于足球行业当前所需的许多用例，许多提供商现在已经足够准确（或将很快）跟踪球员的质量中心。此外,一些系统现在精确到与3D运动捕捉系统的水平如此相似的水平,使得两者之间的任何差异可以主要由测试环境或方法差异(诸如过滤方法以及如何跟踪对象的质心)来解释是合理的。 第三，这意味着对于想要从竞争对手那里找到进一步差异化的公司来说，它需要来自其他地方，而不仅仅是准确性。 II.从这些第一次学习中得到什么？ 根据经验确定，总的来说，EPTS已经发展到非常好，如上面的合并质量报告所示，问题出现了“下一步是什么” ？这个问题对于系统及其应用以及进一步的研究和验证都同样重要。准确性，可重复性，数据完整性和延迟的不断提高将是许多提供商的内在动力，但是足球中数据的无处不在的性质将需要一个更大的框架来评估“好”或“有用”，因为这些术语将。 开始对不同的用户意味着非常不同的东西。 1.质量大于精度 当FIFA着手评估EPTS为足球提供的附加价值时，准确性是首要关注的问题。系统测量的结果是否足以提供有用的见解？现在几乎可以肯定地说，公司可以通过哪些方式实现进一步的差异化？合适的价格点和良好的客户服务总是会受到消费者的重视，然而，在其他质量特征上表现出高水平的表现，如可靠性（在多个体育场工作得同样好），可扩展性（在国际赛事中提供实时数据作为训练中延迟数据交付的能力）和功能（运动员，教练和球迷的积极使用体验）可能越来越重要。当然，这些不是定义“质量”的新概念；对于许多EPTS用户来说，质量始终包括对这些功能的考虑。为了更全面地代表系统的标准，FIFA质量计划自2017年以来一直在迭代测试，以包括更多的质量功能。例如，2023年的报告包括报告数据报告中退出的比例，实时数据提交的真实测量延迟以及跨多个玩家的性能再现性。今后将需要评估更多方面。 其中一些变化是体育技术质量框架。该框架由体育技术研究网络开发，旨在提供一种标准化的，基于证据的工具 ，体育技术利益相关者可以采用该工具来评估技术的价值，可用性和质量。它包括23个质量特征，如可用性，数据所有权，隐私，甚至环境可持续性，最终用户在采用或获取新技术之前应该考虑这些特征。随着行业的不断发展，解决或强调这些功能可能是EPTS提供商的有益策略。此外，为了更好地告知最终用户并进一步提高行业标准，预计该框架中包含的更多功能将在未来几年内纳入FIFAEPTS质量计划。这方面的例子可能是组织内部的质量保证体系、生产足迹或数据安全评估。 2.美女在旁观者的眼中 EPTS质量本身只是在采用哪种系统的决策中考虑的一个因素。成本，提供商地理区域和人为因素（例如提供商与组织之间的个人关系）也都起作用。决策者的EPTS素养也可能在不同的FIFA成员协会或不同级别的比赛和 （半）专业俱乐部之间有所不同。在足球技术等快速发展的领域，也很难跟上最新的硬件开发和应用程序，使买家。 容易受到令人信服的推销。为了支持质量体系的推广，进一步 加强国际足联质量计划报告，结合应用资源，如 预期的EPTS买方指南将有助于在这方面创造公平的竞争环境。 然而，最终，当涉及到决策时，哪些质量特征的权重最大，组织之间可能会有所不同。用于大规模青年计划的系统可能会牺牲一些准确性，以换取显着降低的成本或易用性。相比之下,获取用于实况广播的系统可能需要强调与极低延迟配对的系统可靠性,并且因此可能需要更高的计算来快速提供质量受控数据。 图5示出了如何实现这样的过程。在该示例中,比较了四个系统的成本和收益。后者可能与系统在组织内将经历的用例数量，与输出或预期投资回报交互的部门数量有关。气泡的大小可能与基于本文前面讨论的许多特征的提供者的质量有关。FIFA质量计划的目的是提供越来越多的客观信息，以帮助每个用户做出自己的明智决定。 图5.比较各种不同EPTS的示例成本与收益质量评