[發明專利]基于目標檢測與跟蹤的體育比賽動態微型地圖

無效

• 申請號: 200810204612.7
• 申請日: 2008-12-15
• 公開（公告）號: CN101753852A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 姚勁草;韓曦;趙錕
• 申請（專利權）人: 姚勁草;韓曦;趙錕
• 主分類號: H04N5/262
• 分類號: H04N5/262;G06T15/00;G06T7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及到多媒體及模式識別領域，更具體而言，涉及到跟蹤體育比賽中運動員和運動器械的運動，識別比賽場地并生成比賽全景動態微型地圖的方法和技術。

背景技術

在類似足球、棒球、橄欖球等體育比賽的電視直播中，由于比賽場地面積較大，常使用多臺攝像機進行記錄，節目編輯則不時選定其中一臺攝像機的畫面作為直播信號，觀眾可從不同角度欣賞體育比賽的精彩畫面，但這種方式也存在全局場景與局部細節不能兼顧的缺點，即當鏡頭拉近時觀眾在欣賞清晰局部畫面的同時也喪失了對于比賽全局的感知，使得人們“只見樹木，不見森林”，無法實時的從全局觀看比賽隊伍的陣形變化等信息。若經常切換到全景視角則“最精彩的”比賽細節又無法呈現。

目前，在一些PC游戲中已引入了微型標簽式動態地圖來解決全局場景與局部細節不能兼顧的問題，如《實況足球》、《星際爭霸》等。由于游戲中場景及對象可通過程序讀取其確切的坐標位置，故微型地圖可利用這些信息直接生成。然而，真實體育比賽直播或轉播時無法直接讀取運動員和場景的確切空間位置信息，因此PC游戲中的微型地圖生成技術無法直接用于電視直播或轉播。

本發明通過生成體育比賽動態微型地圖的方法解決了體育比賽直播中全局場景與局部細節無法兼顧的問題。雖然本發明不限于體育節目，但特別適合體育節目，因為對觀眾而言，體育比賽中整體隊伍陣形上的各種變化信息經常因各種局部鏡頭而無法清晰完整的呈現。

發明內容

本發明基于攝像機采集的視頻信息、通過關鍵幀序列生成、目標檢測與跟蹤、坐標變換、圖形繪制等技術生成了體育節目的動態微型地圖。微型地圖顯示比賽全景中所有對象的布局和運動情況。同時，微型地圖還可附加統計各種其他數據，例如，運動員的瞬時速度，運動軌跡，奔跑時間等。

為實現上述目標，本發明提出基于視頻信息生成體育比賽的動態微型地圖，這一技術包括以下步驟：

(1)比賽場景視頻信息的獲取(100，101)；

(2)視頻關鍵幀提取(106)；

(3)場景目標檢測與定位(110)；

(4)場地檢測與場景坐標變換(103，104)；

(5)動態微型地圖繪制(112)；

附圖說明

參照以下詳細說明和附圖，除了會得到本發明進一步的特點和優點之外，還會對本發明有更全面的了解。

圖1為本發明的實施方案，是基于目標檢測與跟蹤的體育比賽動態微型地圖生成方法總流程圖；

圖2為本發明實施方案中關鍵幀選取方法流程圖；

圖3為本發明實施方案中目標檢測與跟蹤方法流程圖；

圖4為本發明實施方案中場地檢測與提取方法流程圖；

具體實施方式

如圖1所示，首先對比賽全景進行攝像機采集(101)，獲取固定視角的視頻信息。由于從攝像機獲取的視頻信息數據量龐大，故需剔除冗余幀，提取能較好反映全局變化信息的關鍵幀。因場景中物體的運動與否及運動速度的先驗知識未知，一種方法是等間隔時間提取，由于不同類型的體育節目中，體育器械以及選手的運動速度不同，對于低速或靜止場景來說等間隔提取增加了冗余幀，導致計算量增加，而間隔時間過大則會錯過比賽中運動員快速運動的關鍵幀。針對這一問題，本發明提出利用區域顏色直方圖的變化率作為場景中運動物體的速度情況的估計，區域直方圖變化劇烈程度雖然不能體現具體目標的運動速度，但很大程度上反應了場景中目標的整體運動情況，因此其變化率可作為間隔時間的加權系數，進而獲得一個“自適應”的關鍵幀提取方法(106)，提取流程如圖2所示。具體步驟是：從視頻信息中獲取每幀圖像(201)，并將顏色模式換算為HSI模式。對圖像進行區域劃分，選定劃分大小為8X8，共64個區域。對每個區域計算顏色直方圖(202，203)。對選定幀和前一關鍵幀計算直方圖交集。若直方圖交集之和歸一化后的值小于80％則定此幀為關鍵幀(204，205)，否則選取下一幀進行同樣操作。

獲取關鍵幀之后，需要對關鍵幀序列中的目標進行定位。由于體育比賽中運動員的隊服顏色是區分不同比賽隊伍的重要標志，因此本發明提出了基于Kalman濾波的邊緣直方圖(EOH)及目標顏色的混合目標定位方法(107，108，109，110，113，114)。邊緣方向直方圖，是對目標物體中邊緣點的邊緣方向的一種分布統計，可被用來描述表達目標物。本發明先通過邊緣方向直方圖法對關鍵幀序列進行預處理得到初步目標定位結果，再利用運動員隊服的顏色信息進行精確定位。