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進(jìn)球是否有效?讓機(jī)器視覺(jué)來(lái)幫你做“裁判”

作者: 時(shí)間:2024-03-15 來(lái)源:中國(guó)機(jī)器視覺(jué)網(wǎng) 收藏

多年來(lái),足球裁判一直依靠機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)協(xié)助他們做出決定。門線技術(shù)和視頻助理裁判可以讓足球決策更加公平,但是運(yùn)動(dòng)中的高速動(dòng)作以及不可預(yù)測(cè)性給系統(tǒng)帶來(lái)了許多挑戰(zhàn)。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/202403/456378.htm

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什么是門線技術(shù)(GLT)和視頻助理裁判()

足球是否完全越過(guò)了球門線,能否算作有效進(jìn)球——這決定的不僅僅是一場(chǎng)比賽這么簡(jiǎn)單。有時(shí),它也許會(huì)在未來(lái)數(shù)十年成為專家群體的討論話題和大眾茶余飯后的談資。那次決定了1966年世界杯賽果的"溫布利進(jìn)球"無(wú)疑就是最著名的例子。   

多年來(lái),裁判不僅能依靠自身的感官來(lái)做決定,在此基礎(chǔ)上,還可以依靠視覺(jué)輔助系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。

門線技術(shù)標(biāo)志著視覺(jué)技術(shù)開(kāi)始走進(jìn)足球場(chǎng)

門線技術(shù)(GLT)系統(tǒng)可使用機(jī)器視覺(jué)來(lái)檢查球在球門線上或后面的位置,并向裁判發(fā)出判定信號(hào)。該系統(tǒng)由德國(guó)公司vieww于2013年推出,并于同年獲得了國(guó)際足聯(lián)(FIFA)認(rèn)證。這個(gè)當(dāng)時(shí)名為GoalControl的系統(tǒng)于次年在2014年巴西世界杯上投入使用。 

為棘手情況提供協(xié)助

如今,相機(jī)已經(jīng)不再局限于只在球門線上為裁判提供協(xié)助。vieww (視頻助理裁判)系統(tǒng),包括VOL(虛擬越位線)均已通過(guò)了FIFA認(rèn)證,可為整場(chǎng)比賽采集詳細(xì)圖像,從而為裁判提供重要的決策輔助工具。例如在罰球員下場(chǎng)、可能的點(diǎn)球或越位等情況下,可大大減少足球比賽中出現(xiàn)錯(cuò)誤裁決。  

自2022年以來(lái),vieww GmbH公司及其運(yùn)營(yíng)合作伙伴一直在為德國(guó)足球聯(lián)賽(DFL)配備各種裁判技術(shù)。

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足球裁判輔助系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)和需求

足球的重點(diǎn)在于速度和準(zhǔn)確度。職業(yè)球員需要高速跑動(dòng)和踢球,但是越位和常規(guī)進(jìn)球的區(qū)別往往只有幾厘米或幾毫米之差。更重要的是,場(chǎng)內(nèi)數(shù)以萬(wàn)計(jì)的球迷,還有數(shù)百萬(wàn)坐在電視前收看的觀眾,都不希望看到裁判長(zhǎng)時(shí)間未做出裁決的情況。不言而喻,裁判不僅應(yīng)該迅速做出裁決,而且裁決結(jié)果還應(yīng)該正確無(wú)誤。  

因此,市場(chǎng)和用戶要求使用輔助系統(tǒng),以高精度和可靠性支持裁判的決策,并快速提供結(jié)果。對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō),重要的是能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地捕捉和分析球場(chǎng)上出現(xiàn)的各種情形。

門線技術(shù)(GLT)和視頻助理裁判(VAR)技術(shù)解決方案

在足球場(chǎng)上,門線技術(shù)的配置由14臺(tái)相機(jī)組成,每秒可采集200幀(fps)圖像。因此,最新的vieww GLT系統(tǒng)提供了高水平的球體跟蹤精度,以符合準(zhǔn)確足球裁決的要求。國(guó)際足聯(lián)嚴(yán)格把控該系統(tǒng)的可靠性,并且每年均會(huì)在各個(gè)足球場(chǎng)上對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試和認(rèn)證。

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包括:Basler ace 2相機(jī)

Basler ace 2彩色相機(jī)來(lái)自Basic系列,配備強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)視覺(jué)功能包,借助pylon軟件可實(shí)現(xiàn)輕松集成。此外,還可以使用各種Basler固定焦距鏡頭進(jìn)行圖像采集。Basler ace 2相機(jī)是系統(tǒng)的核心,內(nèi)置于特殊外殼中,與具備功能強(qiáng)大的顯卡和散熱或通風(fēng)系統(tǒng)的微型計(jì)算機(jī)配合使用。 

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對(duì)技術(shù)的要求不斷增加

球賽中存在各種高速動(dòng)作,因此高幀速率是必不可少的要求,但成像質(zhì)量也是一個(gè)重要因素。傳輸?shù)綇V播公司的圖像需要具備高質(zhì)量,以確保清晰可靠地展現(xiàn)賽場(chǎng)情況,預(yù)計(jì)未來(lái)廣播公司對(duì)成像質(zhì)量的要求還將繼續(xù)提高。因此,系統(tǒng)必須能夠根據(jù)圖像清晰度、對(duì)比度、色彩重現(xiàn)等要求調(diào)整圖像,保證出色的傳輸效果。

相機(jī)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)場(chǎng)各自的建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行固定式安裝。這需要事先進(jìn)行高精度的測(cè)量,并考慮相機(jī)角度、視場(chǎng)覆蓋范圍以及光線和天氣影響。但是完成校準(zhǔn)后,就可以遠(yuǎn)程操作系統(tǒng),為場(chǎng)、聯(lián)賽和聯(lián)盟節(jié)省大量成本。 

成像出色,裁決公正

在門線技術(shù)(GLT)的基礎(chǔ)上,vieww公司還為視頻助理裁判(VAR)系統(tǒng)提供GLT相機(jī)的圖像。為此,vieww公司將SDI信號(hào)轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量的JPEG圖像。每張圖像都是像照片一樣單獨(dú)采集的,避免丟失細(xì)節(jié)。由于ace 2相機(jī)以200fps的速度錄制,而非采用電視廣播常見(jiàn)的50fps,因此裁判能掌握有關(guān)賽況的更多圖像。同時(shí),vieww公司開(kāi)發(fā)的智能服務(wù)器/客戶端設(shè)計(jì)不需要高數(shù)據(jù)傳輸率,因此該系統(tǒng)可提供極快的響應(yīng)時(shí)間。

精確到微秒級(jí)的相機(jī)同步技術(shù)可以有效地處理圖像,并將其傳輸?shù)椒?wù)器,從而為實(shí)時(shí)球體跟蹤、電視轉(zhuǎn)播和比賽數(shù)據(jù)提供相關(guān)數(shù)據(jù)。如今裁判的手表可準(zhǔn)確顯示是否判定進(jìn)球,傳輸時(shí)間不到一秒鐘——圍繞球是否過(guò)線而進(jìn)行數(shù)十年的爭(zhēng)論終于成為了歷史。




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