五人制足球射门点的热图分析

王伟明，龙婷，夏青

五人制足球射门点的热图分析

王伟明，龙婷，夏青

采用热图分析方法对2004年、2008年和2012年五人制足球世界杯60支球队的射门得分点进行描述。结果表明五人制足球得分点分布呈层级递减的扇形分布，大部分的进球分布在夹角60°内，热图分析能够非常直观呈现出球队进攻点的分布情况，可以作为五人制足球的统计分析方法。

五人制足球；世界杯；进球；热图

热图是对实验数据分布情况进行分析的直观可视化方法，可以用来进行实验数据的质量控制和差异数据的具像化展示。最早在体育中应用热图的是篮球，作为同场竞技对抗的室内五人制足球运动，场地小，射门次数多，得分多，也应该能够通过热图分析的方式来描述射门情况。国际足联五人制足球世界杯（以下简称“五人制世界杯”）从2004年开始，对每支球队得失分情况用图示化的方式进行标注和描述，本文试图将热图分析方法引入五人制足球比赛描述，结合数据以直观化的方式呈现射门得分的规律。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

2004-2012年参加五人制足球世界杯球队得失分点描述图60张。

1.2 研究方法

热图分析。

2 结果分析与讨论

2.1 图片处理过程与编程实现

采用MATLAB对历界五人制足球得失分点进行热图描述。具体过程与程序实现按下列步骤进行。

第1步：根据原始图片，将球场分割成了2 737*1 800（分辨率）个格子；

第2步：通过imread函数读取图片，并形成灰度矩阵；

第3步：设置条件，将灰度值大于120的背景去掉，形成只有射门点的矩阵；

第4步：将得失分点的圆心坐标、半径标准化（通过控制参数的二维高斯分布实现，越靠近球心颜色越亮）；

第5步：最后，把所需的不同球队或年份所形成的灰度矩阵进行叠加，得出各点的热值，用imagesc画出热图，再设置透明度，与标准球场画在一起将每张处理后的图片进行叠加，得出各点热值，绘制出最终热图。

图1（a）所示是2012年巴西队的得失分点原始图，其中上半区白点为射中得分的分布点，下半区黑点为该队失分情况。经计算机标准化处理后，我们将巴西队2004年至2012年连续3届比赛射门得失分图进行了汇总处理后形成了图1（b），上半区球场颜色越亮的地方表示进球数越多，在下半场区球场颜色越亮的地方表示失分的点分布越多。

2.2 得分点的热图描述与分析

将2004年到2012年所有比赛球队的射门得失分点原始图汇总处理作出射门得分图2，从图中可以看出射门得分点从半场向球门方向的颜色渐亮，面向球门。如图2（b）所示，我们根据图形亮度标识出了两个扇面，扇面顶点刚好是球场上的两个罚球点，即距离球门10m的第二罚球点和距离球门6m的罚球点。图中Ⅰ区为高亮显示，这两个区域集中了大部分的进球，其次是Ⅱ区，较低亮区，在扇形区域外的颜色更为深些，也有部分进球，命名为Ⅲ区，整体分布是以球门为中心，呈层级递减的扇形分布，大部分的进球分布在夹角60°内。

图1 巴西队得失分点及制作的热图

图2 2004-2012年所有球队射门点热图

表1显示的是这3届五人制足球世界杯按距离球门的距离统计的进球情况，在Ⅰ区共打入了480个进球（含罚球点的点球）占总进球数的49.3%，Ⅱ区打入的进球有409个，占42.0%，在第二罚球点以内的进球占到91.3%。其他在Ⅲ区的可视为远距离射门。从2004年至2012年这3届比赛情况看，远射进球数是呈上升趋势，表明世界各队远射破门的能力提高迅速，已经成为一种重要的得分手段，在2012年五人制足球世界杯上，进球数占到10.0%。更能体现这种变化的是2012年五人制足球世界杯，远射进球数占总数的10.0%，前4名决赛阶段，在Ⅰ区仅打入了4个进球，而在Ⅱ区打入了10个，Ⅲ区打入3个，这表明比赛球队实力相近情况下，对于Ⅰ区的防守更为严密，主要破门机会反而在Ⅱ区和Ⅲ区，更为考验球队的韧性和破防进攻能力。

表1 五人制足球世界杯进球距离统计表

图3显示的分别是2004年、2008年和2012年五人制足球世界杯进球点的分布热图，从这3届比赛的射门点热图可以看到一些分布上细微的差异，但总的角度、分布在Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区的进球点还是相似。

图3 2004、2008和2012年射门点热图

2.3 世界前4名强队的热图

根据国际足联的五人制足球世界排名，位于前四强的球队分别是巴西、西班牙、意大利和阿根廷，这几支球队也多次打入五人制足球世界杯的决赛。巴西队以获得5次冠军而毫无争议的排名第1，西班牙队5次进入决赛，2次获得冠军，4次亚军排在第2位，这两支球队无疑处于世界顶尖水平，表现出梦幻般的五人制足球魅力，除了意大利和阿根廷之外，伊朗、俄罗斯、葡萄牙和乌克兰紧随其后，塞尔维亚和日本表现出良好的技术和战术水平的改善，非常接近第二集团球队，竞争日趋激烈。

这4支球队在世界上得失球的表现如表2所示，这些球队总体来看，表现出了强大的攻防能力，在整个比赛中保证失球更少的情况下打入更多的进球，得失分比平均达到2.49：1，每失1个球情况下，会有2.49个球打进。巴西队体现了最为强大的防守和进攻实力，在每失1个球情况下，会打入4.23个球，比赛中拥有绝对的优势。西班牙超出平均得失分比的数据保证了它能有机会挑战巴西，而位于第二集团的意大利和阿根廷的得分失比则是在1.5至1.9之间。进而对这4支球队连续3届比赛的进球点进行热图描述，得到如图1(b)和图4，通过这4支球队的热图比较，可以看到世界强队进攻得分点多，较为分散，近攻、远攻能力全面，同时创造门前的进攻得分机会的能力突出，体现了超强的攻击力。

表2 国际足联五人制足球世界排名前4球队得失分情况统计

图3 西班牙、意大利、阿根廷射门点热图

3 结论与建议

1）五人制足球得分点分布呈层级递减的扇形分布，大部分的进球分布在夹角60°内；2）五人制足球的世界强队攻守兼备，失球较少的情况下，拥有较强的进攻破防能力，得失分之比平均为2.49；3）热图分析能够非常直观呈现出球队进攻点的分布情况，可以作为五人制足球的统计分析方法，并还可在此基础上，对于球场进行划分，配合图形进行数据化呈现。

［1］于锋.足球射门的最佳区域［J］.北京体育学院学报，1992（1）

［2］高飞.MATLAB图像处理375例［M］.北京:人民邮电出版社，2015.

［3］FIFA.2004 FIFA Futsal World Technical Report and Statistics［EB］.http://www.fifa.com/search/index.html?q=futsal%20statistics

［4］FIFA.2008 FIFA Futsal World Technical Report and Statistics［EB］.http://www.fifa.com/search/index.html?q=futsal%20statistics

［5］FIFA.2012 FIFA Futsal World Technical Report and Statistics

［EB］.http://www.fifa.com/search/index.html?q=futsal%20statistics

Thermal Imagine Analysis of Futsal Shooting Point

WANG Weiming，LONG Ting，XIA Qing

Using the thermal imagine analysis method to describe the position of score points among the 2004，2008 and 2012 Futsal World Cup on 60 teams.The results show that the Futsal score point distribution presented as fan-shaped distribution，most of the scores distribution in the 60 degree.Thermal imagine analysis can very intuitive showing distribution of the team attract points which can treat as a statistical analysis method for Futsal.

futsal；World Cup；goal；heat maps

G843

A

1003-983X（2016）12-1083-03

2016-09-27

国家体育总局2013年体育哲学社会科学研究项目（1910SS13 071），2015年度湖北省体育社会科学研究项目(2015B010)

王伟明（1974-），男，湖北武汉人，硕士，副教授，研究方向：体育教学.

三峡大学体育学院，湖北宜昌443002

School of Physical Education，Three Gorges University，Yichang Hubei，443002