مبتنی بر تصاویر ویدئویی

چکیده

تحلیل روند انجام مسابقات فوتبال، مورد نظر این پژوهش است. روش‌های مختلفی برای تحلیل روند انجام مسابقات فوتبال استفاده می‌شود. سنجنده‌های مختلفی مانند، سنجنده‌های مکانی در برخی از روش‌ها برای تحلیل روند مسابقه فوتبال استفاده می شود. دسته‌ای از روش‌ها نیز از تصاویر اخذ شده از مسابقه فوتبال برای تحلیل استفاده می شد. در برخی از روش‌های مبتنی بر تصاویر، تصاویر دوربین‌ها ثابت که در نواحی مختلف زمین بازی نصب شده‌اند، استفاده می‌گردند، اما در برخی دیگر از روش‌ها، تصاویر اخذ شده توسط دوربین‌های تلویزیونی که در شبکه‌های تلویزیونی عرضه می‌گردند، استفاده می‌شوند. همچنین، روش‌های مختلف از نظر میزان نیاز به دخالت کاربر نیز تنوع زیادی دارند.

هدف از پژوهش، ارائه سامانه‌ای برای تحلیل مسابقات فوتبال براساس تصاویر تلویزیونی به صورت خودکار و با کمترین نیاز به دخالت کاربر است. تحلیل مورد نظر شامل استخراج مسیر حرکت توپ و بازیکنان در زمین بازی در جریان مسابقه فوتبال و سپس ارزیابی عملکرد فنی بازیکنان براساس مسیرهای استخراج شده، می‌باشد. همچنین سامانه ارائه شده می‌تواند هر بازیکن مورد نظر کاربر را در جریان بازی ردیابی کرده و مسیر حرکت او را استخراج نماید. ورودی سامانه، تصاویر تلویزیونی مسابقات فوتبال مربوط به نمای دور و جریان بازی است. تصاویر مربوط به نماهای دیگر مانند نمای نزدیک یا نمای بسته، استفاده نمی‌شوند. همچنین، تصاویر لحظاتی که بازی متوقف شده است، نیز استفاده نمی‌گردد.

سامانه پیشنهادی از 5 واحد اصلی تشکیل شده است. واحدها شامل واحد تقطیع تصاویر، واحد استخراج مدل مرجع زمین بازی، واحد ردیابی توپ، واحد ردیابی بازیکن خاص و واحد تحلیل و ارزیابی عملکرد بازیکن خاص و عملکرد کلی تیم‌ها است.

واحد تقطیع تصاویر، تصاویر ویدئویی خام ورودی را که مربوط به نمای دور و جریان بازی را استخراج می‌نماید؛ در ناحیه، استخراج شده، بازیکنان، توپ و خطوط زمین بازی را جداسازی می‌کند. واحد استخراج مدل مرجع زمین بازی، براساس خطوط زمین بازی استخراج شده، مناسب‌ترین پارامترهای نگاشت تصویر به مدل مرجع زمین بازی را استخراج می‌نماید. مدل مرجع زمین بازی فضایی است، که به عنوان فضای پایه در مراحل ردیابی استفاده می‌شود. در واحد ردیابی توپ، براساس اشیاء کاندیدای توپ بودن استخراج شده از تصویر ورودی و پارامترهای نگاشت مدل مرجع، توپ در زمین بازی ردیابی شده و مسیر حرکت آن استخراج می‌شود.

واحد ردیابی بازیکن خاص، با استفاده از بازیکنان استخراج شده از تصویر ورودی و نگاشت مدل مرجع زمین بازی به همراه برخی مدل‌سازی‌های حرکتی از بازیکن خاص، مسیر حرکت بازیکن مورد نظر را استخراج می‌کند. در واحد تحلیل و ارزیابی عملکرد فنی، براساس مسیر استخراج شده برای توپ و بازیکنان، وضعیت مالکیت توپ به بازیکنان و تیم‌ها استخراج می‌شود و سپس 10 پارامتر آماری که گویای عملکرد فنی بازیکنان و تیم‌ها است، استخراج می‌شود.

سامانه پیشنهادی پیاده‌سازی و سپس، نتایج حاصل از اعمال ورودی‌های با شرایط مختلف به آن استخراج گردیده است و نشان داده شده است که نتایج مناسبی را به ازای ورودی‌های مختلف ارائه می‌کند.