Автор: Кулиш М.Н., Середа А.А., Ладыженский Ю.В.
Источник: Інформатика та комп'ютерні технології – 2010 (ІКТ-2010) / Матеріали VI науково-технічної конференції молодих учених та студентів – 23-25 листопада 2010 – Донецьк, ДонНТУ – 2010, Том1, c. 110-115.
Кулиш М.Н., Середа А.А., Ладыженский Ю.В. Визуализация результатов анализа видеозаписей футбольных матчей. Рассмотрена задача визуализации и анализа траекторий передвижения объектов на футбольном поле. Разработана структура и реализована экспериментальная версия программной системы для решения задачи визуализации. Рассмотрены возможности повышения быстродействия анализа путем параллельных вычислений.
Современный футбол является самым популярным видом спорта на данный момент. Кроме того, это не просто один из видов спорта, а вид развлечения и досуга большого количества людей. С ростом популярности растут и требования, предъявляемые к качеству самой игры, судейства, обработки информации. Сам футбол становится с каждым годом все более и более динамичным видом спорта. Скорость принятия решений в различных ситуациях, оценка самой игры и тактическое прогнозирование начинают занимать одно из важнейших мест для подготовки футболистов, разработки стратегии и тактики игры, анализа действий противников. Актуальным становится разработка компьютерных средств анализа футбольных матчей и дальнейшая визуализация полученных результатов.
Среди существующих программ можно выделить французскую разработку AMISCO PRO, английскую PROZONE и российскую ASCENSIO [1-3].
Анализ футбольных матчей осуществляется на основе видеозаписей, полученных из видеокамер. Видеокамеры располагаются на стадионе так, чтобы их зоны обзора покрывали все футбольное поле (см. рис. 1).
Рисунок 1 – Расположение системы видеонаблюдения
Разрабатываемый программный комплекс предназначен для распознавания видеозаписей матчей, визуализации результатов и расчета статистических данных и тактических действий. Структура программного комплекса представлена на рисунке 2 [4].
Рисунок 2 – Программный комплекс анализа и визуализации видеозаписей футбольных матчей
Комплекс состоит из двух подсистем:
Система TrackAnalyzer обеспечивает визуализацию результатов анализа видеозаписей футбольных матчей.
В функции программной системы входит:
1. Чтение исходных данных и создание на их основе модели матча.
Исходными данными являются файл описания матча и файлы с траекториями перемещения игроков для каждой обработанной видеозаписи. Файл описания игры содержит параметры поля, параметры команд и их составы. Файл с траекториями содержит массив обработанных объектов, которые передвигались по полю в этой записи. Каждому объекту поставлен в соответствие набор координат с указанием момента времени.
На основании исходных данных о координатах перемещения игроков и кратких сведениях о матче создается модель этого матча. Модель позволяет выбрать объекты для визуализации, просмотреть загруженный период матча, построить траектории перемещения объектов на поле. Схема построения модели такова, что данные полученные из всех загруженных видеозаписей, образуют единый массив данных и строится полная картина матча.
2. Анимация загруженного периода матча (см. рис. 3).
Рисунок 3 – Анимация футбольного матча
3. Визуализация траекторий перемещений игроков, судей и мяча (см. рис. 4).
Рисунок 4 – Визуализация траекторий
4. Фильтрация визуализируемых объектов: можно выбрать игроков, судей и мяч, которые будут отображаться во время анимации или при визуализации траекторий.
5. Возможность управления ходом визуализации: можно запустить/приостановить проигрывание, выбрать промежуток визуализации, ускорить процесс воспроизведения, перейти на нужный промежуток времени.
Подсистема визуализации траектории и анализа предусматривает расчет статистических данных о матче, тактике команд, характеристик игроков и судей.
Важными для оценки матчей являются:
Экспериментальная версия программной системы реализована в операционной системе Windows с установленным Microsoft .NET Framework 3.5 и пакетом Microsoft Visual C++ 2008 Redistributable. Для разработки используется Microsoft Visual Studio 2008 SP1. Программная система разработана на языке Visual C++ с использованием managed и unmanaged кода. Графический интерфейс реализован с помощью Windows Forms [6].
Проведенные исследования в [4,7] показали возможность быстрого анализа видеозаписей за счет эффективных параллельных алгоритмов, реализованных на архитектуре CUDA и вычислительном кластере с протоколом MPI.
1. Сайт компании AMISCO [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.sport‐universal.com/.
2. Сайт компании PROZONE [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.prozonesports.com/index.html.
3. Сайт компании ASCENSIO SYSTEM LIMITED [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.footballsoftpro.com/.
4. Середа А.А. Разработка автоматизированной системы анализа видеозаписей спортивных соревнований [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://masters.donntu.ru/2006/fvti/sereda/diss/index.htm.
5. Раздел «Laws of the Game» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.fifa.com/worldfootball/lawsofthegame.html.
6. Хортон А. Visual C++ 2005:базовый курс– К.:Диалектика,2007. – 1152 с.
7. Ладиженський Ю.В., Середа А.О. Організація паралельних обчислень при відстежуванні об'єктів у відеопотоці //Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: “Інформатика, кібернетика та обчислювальная техніка”. Випуск 11 (164) – Донецьк: ДонНТУ, 2010. – с. 47-55.