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一个基于 Google AI Studio 和 Gemini 构建的 NBA 数据智能分析项目,名为 “CourtVision Analyst”。它融合了 AI 驱动的智能代理技术与专业篮球数据分析能力,支持用户通过自然语言与复杂 NBA 数据集交互,实现实时数据检索、专业指标计算(如 PER、调整真实命中率等)及深度战术洞察。项目采用 Vite 和 React 搭建,需配置 Gemini API 密钥(需注意安全保护及可能产生的 API 费用),数据更新依赖 NBA 官方源同步周期,适合球迷、球探或开发者探索 NBA 数据背后的战术逻辑与球员表现。(可以访问我的Github)
有数据爬取,数据分析可视化、机器学习分析,深度学习,NLP相关的也可以私信我
databallpy:一个专为足球数据分析设计的Python库引言:databallpy的概述与重要性
databallpy是一个开源的Python包,专门用于加载、预处理、可视化和同步足球(soccer)事件数据(如传球、射门、盘带等离散事件)和跟踪数据(如球员和球的位置随时间变化的连续记录)。 这个库的核心目标是标准化足球分析流程,通过创建一个统一的Game对象来整合两种数据流,从而简化复杂的数据处理任务。它特别适用于体育数据科学家、分析师、教练和研究人员,帮助他们从比赛数据中提取有价值的洞见,如战术模式、球员表现和比赛动态。
自项目启动以来,databallpy已发展成为一个社区驱动的工具,在GitHub上积累了54个星标、15个分叉和2个关注者,由Alek050主导维护,并有10位贡献者参与,包括DaanGro、rdghe、Swopper050等。 它采用MIT许可协议,鼓励开放协作。截至2026年1月,该库的最新版本为v0.7.2rc(2025年12月8日发布),带来了Kloppy集成的优化、对空值的更好处理和时区感知功能。 与其他库如Kloppy(专注于数据解析)和floodlight(强调可视化)相比,databallpy的独特之处在于其智能同步算法和内置足球指标计算,使其成为端到端分析的理想选择。
在足球数据分析领域,databallpy解决了常见痛点:数据格式不统一、时间戳错位和手动整合的复杂性。通过借用生物信息学的Needleman-Wunsch算法,它确保了事件顺序的完整性,同时优化对齐精度。 这个库不仅支持专业数据集,还内置DFL(德国足球联盟)的开放数据,便于初学者快速上手。以下将详细介绍其核心功能,包括安装、数据加载、同步、预处理、可视化、指标计算等,每个部分结合代码示例和实际应用场景进行说明,以帮助您全面理解并应用于长文写作。
安装与环境配置:快速启动databallpy基本安装步骤
安装databallpy非常简单,只需使用pip命令即可完成。推荐在Python 3.8或更高版本的环境中使用,以确保兼容性。
核心安装:
pip install databallpy
这会安装基本依赖,如numpy、pandas等,用于标准功能。
扩展安装(推荐):如果需要支持更多数据格式,安装Kloppy集成版本:
pip install 'databallpy[kloppy]'
Kloppy是一个开源足球数据标准化库,通过它,databallpy可以扩展到更多提供商,如StatsBomb、DataFactory或HawkEye。 这个集成在v0.7.0版本中引入,大大提升了库的灵活性。
安装后,您可以验证版本:
import databallpy
print(databallpy.__version__) # 输出如 '0.7.2rc'
环境依赖与注意事项
databallpy依赖于科学计算库,如pandas用于数据帧操作、numpy用于数值计算,以及matplotlib用于可视化。 如果遇到依赖冲突,建议使用虚拟环境(venv或conda)。此外,库支持时区感知的日期时间处理,这在处理国际比赛数据时特别有用,避免跨时区偏差。 对于初学者,文档建议从Jupyter Notebook开始实验,以交互式方式探索功能。
数据加载与整合功能:多源数据无缝接入支持的数据提供商与格式
databallpy的核心功能之一是数据加载,它支持多种事件和跟踪数据提供商,避免手动格式转换的麻烦。
事件数据提供商:Opta(XML格式)、Metrica(CSV/XML)、Instat、SciSports、Sportec Solutions (DFL)。这些格式覆盖了专业联赛如英超或德甲的事件记录。
跟踪数据提供商:Tracab(包括Sportec格式,DAT文件)、Metrica、Inmotio。这些提供高频位置数据,通常每秒25-30帧。
通过Kloppy集成,还可以扩展到更多来源,如IMPECT、Hudl Statsbomb、DataFactory、Sportec Solutions AG、Opta/Stats Perform、Hudl Wyscout和Metrica Sports等事件数据,以及SkillCorner、Hawk-Eye、PFF/Gradient Sports、Signality、Sportec Solutions AG、Stats Perform、Metrica Sports和TRACAB等跟踪数据。
从本地文件加载数据
使用get_game函数从自定义文件创建Game对象:
from databallpy import get_game
game = get_game(
tracking_data_loc="../data/tracking_data.dat", # 跟踪数据路径
tracking_metadata_loc="../data/tracking_metadata.xml", # 跟踪元数据
tracking_data_provider="tracab",
event_data_loc="../data/event_data_f24.xml", # 事件数据路径
event_metadata_loc="../data/event_metadata_f7.xml", # 事件元数据
event_data_provider="opta"
)
这个函数自动解析文件,生成包含事件DataFrame和跟踪DataFrame的Game对象。 在实际应用中,这适合处理私有数据集,如俱乐部内部比赛记录。
加载开放数据集
databallpy内置支持DFL开放数据集,包括7场德国联赛比赛(2场德甲一级、5场二级),采用CC-BY 4.0许可。 使用get_open_game:
from databallpy import get_open_game
game = get_open_game(dataset_id="J03WMX") # 示例:科隆 vs 拜仁
首次加载会自动下载并缓存数据。常量OPEN_GAME_IDS_DFL列出所有可用ID,便于选择。 这为学术研究或教程提供了即用资源,避免数据收集的门槛。
Kloppy集成加载
对于扩展格式:
from kloppy import sportec
from databallpy import get_game_from_kloppy
event_dataset = sportec.load_open_event_data(match_id="J03WPY")
tracking_dataset = sportec.load_open_tracking_data(match_id="J03WPY", only_alive=False)
game = get_game_from_kloppy(tracking_dataset=tracking_dataset, event_dataset=event_dataset)
这个功能在v0.7.0中添加,支持更多提供商,提升了库的普适性。
在应用场景中,数据加载功能可用于批量分析多场比赛,例如评估一支球队的赛季表现,通过循环加载多个Game对象并聚合指标。
数据同步功能:智能对齐事件与跟踪同步算法原理
databallpy的标志性功能是数据同步,使用Needleman-Wunsch算法(源自生物信息学的序列对齐方法)来对齐事件和跟踪数据。 这个算法考虑时间和空间因素,确保事件顺序不变,同时最小化错位成本。相比简单的时间偏移,它更适合快速事件序列,如连续传球或射门。
同步操作示例
简单调用:
game.synchronise_tracking_and_event_data
同步后,事件DataFrame添加“tracking_frame”列,引用对应帧。 文档提供视频对比:not_synced.mp4 vs synced.mp4,展示差异。
实际应用与优势
在战术分析中,同步确保了精确关联,如射门时球员位置的匹配。 研究显示,这种方法优于传统成本函数,尤其在高强度段落。 对于自定义,算法支持调整窗口或权重,但默认设置已优化。未来更新计划扩展到更多同步指标。
数据预处理功能:清理与增强数据过滤与质量控制
预处理包括过滤低质量帧,基于置信度或噪声移除数据。 这防止分析偏差,尤其在开放数据集如DFL中常见。
衍生量计算
添加速度和加速度:
game.add_velocity_and_acceleration
从位置坐标计算,指定区间如高速冲刺(>7 m/s)。 其他功能如按球队获取列ID:
home_ids = game.get_column_ids(team="home")
(旧参数已废弃,提升灵活性)。
应用场景
预处理用于清理噪声数据,支持下游任务如指标计算。在球员体能分析中,它帮助量化覆盖距离和爆发力。
可视化支持功能:直观数据探索可视化类型
databallpy内置可视化工具,使用matplotlib生成图表和动画。
跟踪数据可视化:球员轨迹和球路径。
事件叠加:标记射门等事件。
同步对比:前后差异视频。
示例:
game.visualize_tracking_with_events(start_frame=1000, end_frame=2000)
输出动态图,支持导出MP4。
扩展与应用
结合seaborn可创建热区图。 在报告中,可视化用于展示战术,如中场控球分布。未来计划添加更多Notebook示例。
指标计算功能:量化足球表现内置指标概述
databallpy提供多种足球特定指标,从基本到高级,每个有参考文献。
覆盖距离:分段计算距离。
示例:game.calculate_covered_distance(speed_thresholds=[0, 2, 5, 7])
压力指标:基于Herold & Kempe (2022),评估压迫。
球队控球率:game.calculate_team_possession
个人球员控球率:基于Vidal-Codina et al. (2022)。
**简单预期进球 (xG)**:射门概率。game.calculate_xg
**预期威胁 (xT)**:Karun Singh模型,量化威胁。 Notebook展示计算过程。
Voronoi模型:空间划分。game.calculate_voronoi
高斯模型:密度估计,参考Fernandez & Born (2018)。
| 指标 | 描述 | 参考 | 代码示例 |
|---|---|---|---|
Covered Distance |
距离分段 |
- |
calculate_covered_distance |
Pressure |
压力量化 |
Herold & Kempe (2022) |
calculate_pressure |
Team Possession |
控球率 |
- |
calculate_team_possession |
Individual Possession |
球员控球 |
Vidal-Codina et al. (2022) |
calculate_individual_possession |
Simple xG |
预期进球 |
- |
calculate_xg |
xT |
预期威胁 |
Karun Singh |
calculate_xt |
Voronoi |
空间划分 |
- |
calculate_voronoi |
Gaussian |
密度模型 |
Fernandez & Born (2018) |
calculate_gaussian_space |
应用与扩展