Football is a challenging research domain. Each match involves 22 players


Download 179.11 Kb.
Pdf ko'rish
Sana01.08.2020
Hajmi179.11 Kb.
#125286
Bog'liq
Football


37

Introduction

Football is a challenging research domain. Each match involves 22 players

d em on s tr a tin g c o lla b o ra ti ve b e h a vi ou r th a t r eq u ir e s s p e c ifi c r o le s in an

adversarial, uncertain, and dynamic environment. The behaviour of players

and the decision making processes can range from the most simple reactive

behaviours, such as running towards the ball, to complex reasoning that take

in to a cc o u n t th e b eh a v io u r a n d p e rc e iv e d s tr a te g ie s o f te a m-ma te s a nd

opponents (Jonsson, 1998).

In the pursuit of generating quantitative information on performance sport

researchers have traditionally used frequency of event occurrence as their

index of performance e.g. the analyst has recorded how many passes have

been made from particular playing zones or how many times possession has

been lost (Jonsson et al., 2000). In essence the analyst has been answering

the question "how many times did ’x’ occur?". However frequency of event

occurrence has been shown to be an inadequate index of performance that

ca n n o t d i ff e re n ti at e b et we e n e ffe c t iv e p e r fo rm a nc e s (B o r rie a n d J on e s ,

19 9 8). I f on e a cc e pts th e a rg u men t th at s po rt p er fo rman c e co n sis ts of a

complex se ries of inte rrelations hips b etwe en a vas t arra y o f pe rformance

v ar ia b l e s th e n s imp l e fr e q u en c y d a ta c a n o n ly e v er p r o vi d e a re l a tiv e l y

superficial view of performance.

If performance analysis is to continue to advance understanding of sports

pe rforma nce then it mus t fin d be tter me thod s of co llec ting a nd a naly zing

match analysis data. The purpose of this paper is to introduce and explain a

new data analysis method that has the potential to make a significant contri-

bution to analyses of sports performance. Data from preliminary studies of

football performance are also presented to show the potential outcome from

the analysis process.

T-pattern detection and analysis

T h e a n a ly s is a p p ro a c h p re s e n t e d i s b a s e d o n a p ro c e s s k n o wn a s T-

pattern detection which allows the detection of the temporal and sequential

structure of a data set. The method has been developed, outside of sport, on

the assumption that complex streams of human behaviour have a temporal/

sequential structure tha n can not be fully detected through un aid ed ob ser-

v a t i o n o r w i t h t h e h e l p o f s t a n d a r d s t a t i s t i c a l a n d b e h a v i o u r a n a l y s i s

me th ods. Give n tha t ob servation al reco rds o f hu ma n be havio ur, including

sport performance analysis, have both a temporal and sequential structure

an analysis tool that can describe this structure will enhance understanding

of the behaviour (s) being studied. A generic observational software package

called The me has be en spec ifically deve lo ped to o peration alis e T-pa tte rn

detection as an analysis process (Magnusson, 1996, 2000).

Detection of real-time patterns

in sports interactions in football

Gudberg K. Jonsson, Sigridur H. Bjarkadottir, Baldvin Gislason,

Andrew Borrie et Magnus S. Magnusson


Gudberg K. Jonsson, Sigridur H. Bjarkadottir, Baldvin Gislason, Andrew Borrie et Magnus S. Magnusson

38

Figure 1:

A s c h e ma t ic re p r e s e nta t io n o f a T-p a tt e rn i s s h o w n i n fi g ur e 1 . If o n e

assumes that the letters in line 1 correspond to specific performance events

(e.g. pass, tackle and shot in football) that appear on the line in proportion to

th e time o f th e ir oc c ur re n ce t he n lin e 1 i s a v is ua l r e pr e se n tat io n o f t h e

temporal structure of a sports performance.

W it h in t h e u p p er l in e t h e re a r e fo u r e v e n ts (a , b , c , d ) th a t o c cu r in a

r e g u l a r t e m p o r a l pa t t e r n h o w e v e r t h e p a t te rn h a s b e e n m a s k e d b y th e

surro undin g, more ran dom, o ccurre nce of the eve nts w an d k . If a pe rfor-

mance analyst or coach were simply visually inspecting the data string it is

unlikely that the pattern would have been detected. The T-pattern analysis

w o u l d h a v e i d e n t i f i e d t h e p a t t e r n b e c a u s e o f i ts c o n s i s t e n t t e m p o r a l

structure. The T-pattern detection algorithms allow an analyst to separate out

rando mly occu rring eve nts from temporal pa tte rn s e ven whe n th e ran dom

events occur in between elements of the pattern.

A T-pattern is essentially a combination of events where the events occur

in the same order with the consecutive time distances between consecutive

pattern components remaining relatively invariant with respect to an expec-

tation assuming, as a null hypothesis, that each component is independently

and randomly distributed over time. As stated by Magnusson ’that is, if A is

an earlier and B a later component of the same recurring T-pattern then after

an occurrence of A at t, there is an interval that tends to contain at least one

occurrence of B more often than would be expected by chance’ (Magnusson,

20 00 , p. 9 4). The t empo ra l r ela tion sh ip b etwee n A an d B is d ef ine d as a

critical interval an d this con cept lies at th e cen tre of the pattern d etectio n

algorithms.

Th e pattern detection a lg orithms c an a nalyze both o rd in al and temporal

data however, for the algorithms to generate the most meaningful analyses

the raw data must be time coded i.e. an event must be coded according to

time of occurre nce as well as event type . The coding of many event-typ es

and corres pond in g times re sults in the type of d ata set shown in figure 2.

This figure displays a behaviour record from the second half of a club football

match and consists of 250 series of occurrence times (one for each coded

event type) ordered according to their first occurrence time.

Schematic representation

of a T-pattern viewed

within a normal data string

and as it appears

in isolation.

Présentation schématique

d’un T-pattern dans une

séquence normale

et lorsqu’il est isolé.

L’axe représente le temps.

a, b, c, d, k et w sont

des évènements-types.


Detection of real-time patterns in sports interactions in football

39

Figure 2:

Only limited aspects of T-pattern detection has been presented here to give

some in sigh t in to th e theo retic al bas e of the p roce ss. A c omplete e xp la-

natio n of the the ore tical roots of the patte rn -de tec tion a lgo rithms to gether

wi t h a n o v e r v i e w o f t h e w i d e r u s e o f t h e p r o c e s s h a s b e e n p r e s e n t e d

elsewhere (Magnusson, 1996, 2000).

Method

A team sport, football, has been analyzed with the intention of identifying



whe ther T-pa tte rn d etection has relevan ce as a n a nalytical metho d with in

pe rfo rma nc e an a lys is. The res ea rc h u tilize d mu ltip le g ame a n aly sis with

each game being treated as a single case. Twenty football matches, thirteen

club and seven international matches, were coded using a combination of the

f o o t b a l l m a t c h a n a l y s i s s y s t e m d e v e l o p e d a t L i v e r p o o l J o h n M o o r e s

University and ThemeCoder, enabling detailed coding of digitized video files

(2 5 fra me s pe r s ec .). C o din g in clu d ed da ta on pi tch po sit ion , pl ay er a nd

match events. Pitch position was classified according to the pitch divisions

sho wn in fig ure 3 . The p rima ry ev ent ca teg ories fo r d ata colle ction were :

pa s s ; ta c k le ; h e a d e r; ru n ; d ri bb l e ; c le a r a nc e ; sh o t ; c r o ss ; se t -p l ay ; lo s t

control; foul. Additional qualifying statements could be tagged to each event

category. All data was analyzed using the Theme software package.



Figure 3:

A time series behaviour

record from the second half

of a football match from

the European Champions

League 1997.

The match was coded from

a digitized video recording

of approximately

45 minutes duration

(time is in seconds).

Exemples de séries

temporelles des

comportements enregistrés

lors de la seconde

mi-temps d’un match de

football. Le temps est

exprimé en secondes et

la séquence totale est de

45 minutes environ.

A schematic

representation of the zones

identified for analysis

of ball movement

within football.



Présentation schématique

des zones pour l’analyse

des déplacements

du ballon.

Direction of play



Gudberg K. Jonsson, Sigridur H. Bjarkadottir, Baldvin Gislason, Andrew Borrie et Magnus S. Magnusson

40

Results and discussion

Th e data show that a high nu mber of tempo ra l patterns e xist in foo tb all.

The numb er, freque ncy and comple xity o f th e detected patterns, indicates

that sport behaviour is very structured. This synchrony was found to exist on

different levels, with highly complex time structures that extended over consi-

derable t ime spans wi th in per form a nc es wi th pa t ter ns occurr in g in bot h

cyclical and acyclical fashion.

The data take n from fo otba ll show th ree discrete ex amp les th at ide ntify

within-team patterns (e.g. figure 4, ball movement) and interactive patterns

involving both teams (figures 5 and 6, goal scoring).

Figures 4a et 4b:

A temporal pattern relating

to attacking movement

of the ball through

the centre of the pitch.

Exemple d’un T-pattern

relatif à un mouvement

d’attaque depuis le centre

du terrain.

a. Data output from Theme

analysis software showing

temporal and hierarchical

representation of

a T-pattern. The three

boxes in this figure involve

the same observation

period and the T-pattern

relates to ball movement in

the centre of the pitch

within in a football match.

b. Schematic

representation

of the same data.

1. Player A receives

the ball in Zone 8, passes

the ball to a team mate

and runs forward.

2. Player A receives

the ball in Zone 11, passes

the ball to a team mate

and runs forward.

3. Player A receives

the ball in Zone 14, passes

the ball to a team mate in

Zone 15 (4).

a. Données obtenues avec le logiciel Theme montrant une représentation temporelle et

hiérarchique d’un T-pattern. Les 3 cadres de la figure concernent la même période

d’observation et le T-pattern correspond au déplacement

du ballon sur le terrain.

b. Représentation schématique des mêmes données. 1. Le joueur A reçoit le ballon en zone

8, passe le ballon à un équipier et court. 2. Le joueur A reçoit le ballon en zone 11,

passe le ballon à un équipier et court. 3. Le joueur A reçoit le ballon en zone 14,

passe le ballon à un équipier dans la zone 15 (4).


Detection of real-time patterns in sports interactions in football

41

A typical within-team event pattern from the football analysis is shown in

fig ures 4 a a nd 4 b. Th is figure displays a d etected T-patte rn that occurred

three times during the first half of a European Championship qualifying match

(1998). The three boxes in figure 4a show the same observation period. The

upper-left box shows the hierarchical con structio n of the pattern. Th e tree

stru ctu re identifies th e simp le pa tterns on it’s right ha nd ed ge an d, as the

tree builds towards the left edge of the box, shows how the simple patterns

are linked together to form the more complex pattern. The up per-righ t b ox

displays the time point of ea ch e vent-type in th e pattern and the ir pa tte rn

conne ction base d on the critical interval relationship betwee n their oc cur-

rence series. The bottom box shows the pattern, as a hierarchical structure,

expressed in relation to the observation period i.e. when it occurred during

the match (only complete patterns are shown in this box).

The pattern describes how player A moves the ball towards the opponents

goal by receiving the ball in, and then passing it out of, pitch zones 8, 11 and

then 14 consecutively. Player A then completes the sequence by passing it

on to player B who receives it in zone 15. The pattern describes an attacking

mov emen t th ro ugh the midd le of the p itch, which op ponents wo uld clearly

w i s h t o p r e v e n t . Tr a d i t i o n a l f r e q u e n c y a n a l y s i s o f p a s s i n g w o u l d h a v e

identified the ball reception and subsequent pass from each zone as discrete

events but would not have linked the consecutive actions in the four zones.

The movement from zone 11 to 14 also occurred on another five occasions

during the first half (figure 4a, upper right box) further suggesting that player

A wa s w o r ki n g eff ec t iv el y th ro u g h th e ce n t ra l c h a n ne l of th e p it ch . Th i s

integrated form of analysis would potentially enhance the information given

to the coach.

Figure 5:

Figures 5 and 6 show examples of detected T-patterns from European Cup

match b etwee n PSV Eindh ov en an d Ba rce lon a, wh ich finish ed with a 2-2

draw. An analysis of the match revealed patterns including all four goals that

were scored, Barcelona goals in figure 5 and PSV goals in figure 6. The data

shows the capacity of the analysis process to identify longer, more complex

1. BCL - Rivaldo

passes the ball;

2. PSV - Faber

intercepts the ball;

3. BCL - Sergi

passes the ball;

4. PSV - Jonk

makes a bad pass;

5. BCL - Dugarry

successful individual act;

6. BCL - Dugarry

attempts a shoot, saved;

7. BCL - Sergi

intercepts the ball;

8. PSV - Jonk

takes a free-kick;

9. BCL - Luis Enrique

scores a goal

(two occurrences, p<.005).

1. BCL - Rinaldo passe le ballon ; 2. PSV - Faber intercepte le ballon ;

3. BCL - Sergi passe le ballon ; 4. PSV - Jonk fait une mauvaise passe ;

5. BCL - Dugarry réussit individuellement ; 6 - BCL - Dugarry tente un tir, sauve ;

7. BCL - Sergi intercepte le ballon. 8. - PSV - Jonk tire un coup franc ;

9. BCL - Luis Enrique marque un but (2 occurrences, p < 0,005).


Gudberg K. Jonsson, Sigridur H. Bjarkadottir, Baldvin Gislason, Andrew Borrie et Magnus S. Magnusson

42

patterns that involve extensive interactions between opposing teams. There

is a cl e ar c on s is te n t t e mp or a l pa t te rn p re c e d in g al l g o a ls sc o re d in t hi s

match. The patterns cover an extended period of time within which the two

tea ms e xch ang e po sse ssio n on at lea st two oc cas ions . The len gth o f th e

time per io ds b etwee n the e ve nts f orming th e patte rn wa s su ch tha t othe r

match e ve nts will hav e oc curre d be twe en pa ttern e ve nts . The le ng th an d

na ture of the pa ttern s is s uch th at one c ou ld q ue stion whe the r, g iv en th e

ex tend ed time p eriod o f th e patte rns a nd th e cha ng es of p oss ess ion, th e

pa tt e r n s e v e n ts we r e c a u s a l ly re l a t e d . H o w e v e r th e c o n s i s t e n c y in th e

temporal pattern preced ing each goal is quite clear. In this case the infor-

m a t i o n p r o v i d e d b y t h e T- p a t t e r n a n a l y s i s r a i s e s q u e s t i o n s a b o u t t h e

relationship between events that are spread over an extended time period.

This doesn’t provide a coach with clear and simple answers about the nature

of the goals scored but without the analysis the potential significance of the

relationships between events would not have been considered. This analysis

may therefore prompt a coach to revisit the video footage of passages of play

to iden tify cau sally link ed ele me nts of perfo rman ce tha t migh t h ave b ee n

missed had the temporal pattern not been identified.

Figure 6:

In addition to immediate analysis of individual matches the data were also

used to look at two additional issues relating to structure within team perfor-

mance. The first issue investigated related to the potential interrelationship

between performance rating by coaches and the degree of structure in team

p e r f o r m a n c e . T h r e e e x p e r i e n c e d f o o t b a l l c o a c h e s a n d f i v e a m a t e u r s

observed several club and international matches and were asked to rate the

performance of every player (on both teams) on a simple ten point Likert type

scale. For each coach the player ratings for a specific team were averaged to

give a team performance rating. Team performance ratings were then corre-

lated (Pearson product-moment correlation) against the number of patterns

exhibited by each team. The data (cf. figure 7) show that the coaches’ ratings

of team performance were significantly correlated to the number of patterns

id e n ti f ie d fo r e a c h te a m ( r =0 . 8 1 , p <0 . 0 5 ) . L o wer co r r e la t i o n was foun d

b e t w e e n t h e a ma te u r s r a t in g s o f t e a m p e r fo rm a n c e a n d t h e n u mb e r o f

patterns identified for each team (r=0.53, p<0.05).

Pattern 3:

1. PSV - Petrovic

passes the ball;

2. BCL - Hesp,

keeper throws in the ball;

3. PSV - Vampeta

passes the ball;

4. BCL - Luis Enrique

makes a bad pass;

5. BCL - Dugarry

attempts a shoot, saved;

6. PSV - scores a goal

(two occurrences, p<.005).

1. PSV - Petrovic passe le ballon ; 2. BCL - Hesp, le gardien, lance la balle ;

3. PSV - Vampeta passe le ballon. 4. BCL - Luis Enrique fait une mauvaise passe.

5. BCL - Dugarry tente un tir et sauve ; 6. PSV marque un but (2 occurrences, p < 0,005).


Detection of real-time patterns in sports interactions in football

43

Th e link between pe rfo rma nce rating and pattern pa rticipation sug gests

that coaches were recognizing, albeit at a potentially subconscious level, the

structure within a team’s pla y. However the traditional rationale for perfor-

ma n c e a n a l ys is i s th a t c o a c h es c a n n o t o b s e rv e a n d re me mb e r d is c re te

events within critical event sequences (Franks and Miller, 1986). Yet, in this

sample, the fact that coach performance ratings were correlated with pattern

participation suggests that co aches were perceiving information abo ut the

interrelationships between events. This finding also warrants further investi-

gation since it relates to such a fundamental foundation in the performance

analysis literature.

Figure 7:

T h e s e c o n d i s s u e c o n s id e r e d w a s t h e c o mp a r a ti v e l e v e l o f t e mp o r a l

stru ctu re with in clu b an d in tern atio na l foo tba ll ma tch es . I n a simp le da ta

manipulation three randomly selected club and three international matches

w e r e c o mp a re d in t e r ms o f th e me a n n u m b e r o f p a t te r n s a n d t h e me a n

n u mb e r o f p a tt e r n o c c u r re n c e s id e n t if i e d in e a c h ma tc h t y p e . T h e d a ta

(cf. figure 8) show that in ternational fo otball ha s a more d efin ed te mp oral

st ru c tu r e t h an c lu b fo o tb a ll . Th is fin d in g ma y b e d u e to th e p re s e n ce o f

higher technical abilities in international footballers which help create a more

structured game or, alternatively, contextual differen ces between club and

international football e.g. club football is played at a higher pace throughout

mitigating against the development of structure within the game. Whatever

the reason the clear difference in temporal structure between club and inter-

national football merits further investigation.



Figure 8:

0

0,2



0,4

0,6


0,8

1

Coaches



Novice

Ratings

C

o

rrel

at

io

n

w

it

h

P

at

tern

Participat

ion

Correlation between team

pattern participation and

coaches and novice

subjective ratings (p>0.05).

Corrélation entre

les patrons de participation

et la valeur subjective

donnée par des

entraîneurs et des novices.

0

1000



2000

3000


4000

5000


6000

Events


N. dif. Pat.

Pattern occ.



Num

b

e

r

National Matches

Club Matches

Number of events,

different pattern types and

pattern occurrences

between national team

matches and club matches.

All differences are

significant at p>0.001.



Nombre d’évènements,

nombre de types de

patrons différents et

nombre d’occurrences de

patrons dans des matchs

de club et nationaux

(p > 0,001).

Gudberg K. Jonsson, Sigridur H. Bjarkadottir, Baldvin Gislason, Andrew Borrie et Magnus S. Magnusson

44

Discussion

The number, frequency and complexity of detected patterns indicates that

the behaviour of football players is more synchronized than the human eye

can detect. This synchrony was found to exist on different levels, with highly

complex time structures that extended over considerable time spans, often in

a cyclical fashion, as well as less complex patterns with a shorter time span.

S yn ch ro n y o f th is k in d w a s fo u nd to co rr ela te hi gh ly wi th a ss e ss me nt o f

perfo rma nce. A stron ger correla tio n was also disc ove re d between pe rfor-

mance assessments of professional coaches and team pattern participation

than between assessments of amateurs and team participation in patterns.

National matches were found to be more structured than club matches.

The results show that pattern analysis can be used to track elements in the

game such as timing of events, the passing of the ball, team structure etc. in

a novel way, indicating that pattern analysis is useful in enhancing existing

methods used in football analysis. New kinds of profiles, for both individuals

and te ams, c an be d is cove red us in g the de tected b eha vioura l patte rns in

combination with elementary statistics. Moreover, some answers are already

suggested to questions, such as: Are there certain patterns that are related

to doing well or bad? What responses seem to be evoked by certain actions

or se que nc es of ac tion s? Coac he s cou ld use th is kind o f struc tura l inf or-

mation when selecting players or when searching for the opponent’s "weak

spots".

The preliminary data highlights the potential for T-pattern analysis to make



a significant contribution to sport performance a nalysis. Current analytical

methods that focus on simple frequency analysis cannot identify the temporal

pa tte rn s with in a s p or ts p e rfo rma n c e. Co n se q u en tl y wit ho u t th is fo rm o f

analysis meaningful information is not being made available to the coach. If

this information is not available then it possible that performance is not being

optimized.

T h e d a ta a ls o p o in t t o w a rd s th e n e e d t o in v e s t ig a t e th e p o te n t ia l li n k

between temporal structure in sport performance and the understanding of

performance being generated by coach observations. The data suggest that

whilst coaches may not be able to accurately recall discrete events they do

pe rce ive inte r-re la tion sh ips be twee n e ve nts. This a na lys is a pp roa ch ca n

a s s i s t i n g e n e r a t i n g a g r e a t e r u n d e r s t a n d i n g o f c o a c h k n o w l e d g e

construction.

References

Borrie, A. & Jones, K. (1998). It’s not what you do it’s the way that you do it: is frequency of occurrence

and adequate index of performance in observational analysis. Journal of Sports Sciences, 16, 1, 14

Franks, I.M. & Miller, G. (1986). Eyewitness testimony in sport. Journal of Sport Behaviour, 9, 39-45

Jonsson, G.K. (1998). Detecting patterns in complex behavioural processes with the observer and

theme. In L.P.J.J. Noldus (Ed.), Measuring Behaviour ´98. 2

nd

International Conference on Methods

and Techniques in Behavioural Research (pp. 176). Groningen, Netherlands.

Jonsson, G.K., Bjarkadottir, S.H. & Gislason, B. (2000). Detection of real-time interaction patterns in

football. In L.P.J.J. Noldus (Ed.), Measuring Behavior 2000, 3

rd

International Conference on Methods

and Techniques in Behavioral Research (pp. 168-171). Nijmegen, Netherlands.


Detection of real-time patterns in sports interactions in football

45

Magnusson, M.S. (1983). THEME and syndrome: two programs for behaviour research. Symposium in



Applied Statistics, H.C. Oersted Institut, University of Copenhagen.

Magnusson, M.S. (1988). Le temps et les patterns syntaxiques du comportement humain : modèle,

méthode et le programme THEME. In Revue des Conditions de Travail. Actes du premier colloque

national d’Ergonomie scolaire, Université de Lille, 19-20 mars 1987. Marseille, Octares. 284-314.

Magnusson, M.S. (1996). Hidden real-time patterns in intra- and inter-individual behaviour: description

and detection. European Journal of Psychological Assessment, 12, 112-123.



Magnusson, M.S. (2000). Discovering hidden time patterns in behavior: T-patterns and their detection.

Behavior Research Methods, Instruments & Computers, 32, 93-110.

46

Download 179.11 Kb.

Do'stlaringiz bilan baham:




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling