Naslov Data-Driven Assessment of Player Performance and Recovery in Soccer : doctoral dissertation
Naslov (hrvatski) Procjena karakteristika i oporavka igrača u nogometu zasnovana na podatcima : doktorski rad
Autor Arian Skoki
Mentor Ivan Štajduhar (mentor)
Mentor Jonatan Lerga (komentor)
Član povjerenstva Ivo Ipšić (predsjednik povjerenstva)
Član povjerenstva Sandi Ljubić (član povjerenstva)
Član povjerenstva Ljiljana Šerić (član povjerenstva)
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište u Rijeci Tehnički fakultet Rijeka
Datum i država obrane 2025-04-07, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana TEHNIČKE ZNANOSTI Računarstvo
Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC ) 004 - Računalna znanost i tehnologija. Računalstvo. Obrada podataka
Sažetak Data collection in soccer encompasses a variety of methods, ranging from simple daily ques
tionnaires that monitor subjective well-being to more sophisticated approaches such as wearable
sensors that track external load during training and matches. While subjective measures like
wellness questionnaires and Rate of Perceived Exertion (RPE) offer insights into players’ inter
nal states, they fall short of providing comprehensive assessments of players’ physical fitness
and performance. Consequently, the use of wearable sensors has become prevalent, offering
detailed metrics such as distance covered, sprints, accelerations, and energy expenditure. These
metrics enable coaches to better manage training loads, plan sessions and monitor the return-to
play (RTP) process after injuries.
However, traditional methods that aggregate data across entire matches often hide the vari
ations in players’ performance throughout the game. This dissertation addresses this issue by
implementing a minute-by-minute analysis of player physical intensity using wearable data, re
vealing more details about players’ fitness levels. By examining how physical performance
fluctuates within different game contexts, the study provides a more accurate reflection of a
player’s condition and readiness.
The relationship between cognitive load (CL) and physical performance is another critical
aspect explored in this work. WhileCL’simpactontacticalandtechnicalaspects is well-studied,
its effects on physical performance, particularly in real-world settings, remain unexplored. Us
ing data fromtheNASA-TLXquestionnaire, thisresearchinvestigates how varying levels of CL
influence physical metrics such as total distance, high-speed running, and deceleration. More
over, the study applies machine learning (ML) algorithms to classify players into motivation
clusters, offering insights into how different motivational factors might affect performance un
der cognitive stress.
Injury recovery is a crucial area in sports, and the RTP process is crucial in ensuring players
return to competition safely. This dissertation advances the understanding of injury manage
ment by developing ML models to predict recovery duration, using data collected by medical
staff. These models are compared with traditional expert-based predictions, demonstrating that
the integration of expert input with ML techniques enhances the accuracy of recovery time es
timates.
In addition to injury recovery, the research focuses on developing individualized fatigue
and recovery profiles. These profiles are essential for conditioning coaches to tailor training regimens and ensure that players return to their pre-injury fitness levels. By providing a de
tailed, data-driven approach to monitoring physical recovery, this dissertation contributes valu
able tools for optimizing player performance and reducing the risk of re-injury.
This work provides a comprehensive framework for soccer performance and recovery anal
ysis, integrating wearable sensor data, cognitive load assessments, and ML techniques. The
findings offer practical applications for coaches and sports scientists, helping them to better un
derstand and manage the complex dynamics of player fitness and performance throughout the
season.
Sažetak (hrvatski) Prikupljanje podataka u nogometu obuhvaća različite metode, od jednostavnih dnevnih upit
nika koji prate subjektivan dojam opterećenja pojedinca, do skupljih tehnoloških pristupa poput
nosivih senzora koji prate vanjsko opterećenje sportaša tijekom treninga i utakmica. Dok sub
jektivne mjere poput upitnika za praćenje dobrobiti i ocjene doživljenog napora (RPE) pružaju
uvid u unutarnje stanje igrača, one nisu dovoljne za sveobuhvatnu sliku karakteristika igrača.
Iz tog razloga je upotreba nosivih senzora postala raširena, pružajući podatke o prijeđenoj udal
jenosti, broju sprintova, ubrzanjima i potrošnji energije. Ove informacije omogućavaju trener
ima bolju kontrolu opterećenja tijekom treninga, planiranje istih i praćenje procesa povratka na
teren nakon ozljeda.
Međutim,tradicionalnemetodeprikupljajupodatkenarazinicijeleutakmicečimeseonemogućava
pregled izvedbe igrača tijekom samog trajanja utakmice. Ova disertacija nastoji riješiti taj prob
lem primjenom podatkovne analize intenziteta igrača minutu-kroz-minutu koristeći podatke no
sivih senzora. Pregledom promjena u fizičkim izvedbama tijekom različnih trenutaka u igri,
pristup pruža precizniji odraz stanja i spremnosti igrača.
Odnos između kognitivnog opterećenja i fizičkog opterećenja igrača također je jedan od
fokusa ovog rada. Dok je utjecaj kognitivnog opterećenja na taktičke i tehničke izvedbe igrača
dobro istražen, njegov utjecaj na njihovo fizičko opterećenje, osobito tijekom utakmica, ostaje
neistražen. Koristeći podatke iz NASA-TLX upitnika, ispituje se kako različite razine kogni
tivnog opterećenja utječu na fizičke mjere poput ukupne prijeđene udaljenosti, sprinta, ubrza
vanja i usporavanja. Nadalje, primjenjuju se algoritmi strojnog učenja za klasifikaciju igrača u
motivacijske grupe, pružajući uvid u to kako različiti motivacijski čimbenici mogu utjecati na
izvedbe pod mentalnim opterećenjem.
Oporavak od ozljeda je jedan od ključnih čimbenika u sportu, a dobro planiranje procesa
oporavka je presudno za siguran povratak igrača na teren. Razvijanjem modela strojnog učenja
koji predviđaju trajanje oporavka nakon mišićnih ozljeda, poboljšava se točnost u samom plani
ranju. Modeli strojnog učenja uspoređeni su s procjenama stručnjaka, gdje se pokazalo kako je
upravo kombinacija modela i znanja stručnjaka najbolja za procjenu vremena oporavka.
Kondicijski treneri moraju dobro poznavati igrače kako bi iz svakog izvukli maksimum i
pripremili ih za sezonu. Iz tog razloga, vrlo je korisno imati uvid u individualni profil fizičke
spreme igrača kako bi treneri mogli prilagoditi program treninga. Podatkovni pristup doprinosi
lakšem praćenju opterećenja i smanjivanju rizika igrača od ozljede. Korištenjem podataka iz različitih izvora, kreirane su metode koje treneri, analitičari, i sve
osobekojeradeunogometumogukoristitikakobidobilidetaljnijeinformacijeosvojimigračima.
Podatci su dobiveni korištenjem nosivih senzora i upitnika za procjenu kognitivnog opterećenja
te su isti iskorišteni na različiti načine uz primjenu tehnika strojnog učenja i optimizacije. Cilj
ovakvog pristupa je razvijanje objektivnih metoda koje se mogu automatizirati i olakšati posao
ljudima koji rade u nogometu.
Ključne riječi
soccer performance analysis
wearable sensors
player intensity monitoring
cog nitive load
machine learning
injury recovery prediction
muscle fatigue modelling
return-to play
physical performance assessment
sports analytics
Ključne riječi (hrvatski)
nogomet
podatkovna analiza
senzori
praćenje intenziteta igrača
kognitivno opterećenje
strojno učenje
oporavakodozljede
matematičkomodeliranje
ocjenafizičkeizvedbe
analiza podataka u sportu
Jezik engleski
URN:NBN urn:nbn:hr:190:035593
Datum promocije 2025
Studijski program Naziv: Poslijediplomski sveučilišni (doktorski) studij iz znanstvenog područja Tehničkih znanosti, znanstvenog polja Računarstvo Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: poslijediplomski doktorski Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti, polje računarstvo (DR. SC.)
Vrsta resursa Tekst
Opseg VIII, 63 str.
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Otvoreni pristup
Uvjeti korištenja
Repozitorij Repozitorij Tehničkog fakulteta u Rijeci
Datum i vrijeme pohrane 2025-04-15 07:30:06