[发明专利]一种基于视频分析的足球越位自动判别系统和方法

权利要求书

1.一种基于视频分析的足球越位自动判别的方法，其特征在于，该方法包括：

首先采集视频中的图像，提取足球场地并进行运动员与足球的检测；

提取球场特征线，对球场平面进行坐标重建；

完成足球比赛视频中越位的自动判别。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采集视频图像，提取足球场地并进行运动员与足球检测的实现方法如下：

通过提取的足球场地具体算法，得到足球的场地图像；

通过区域分析将球场以外的区域去除，在此背景模型下进行球员的提取；

用类似球员提取的方法提取足球图像。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，用类似球员提取的方法提取足球图像的实现方法：

首先设计一个5*5的高斯模板，引出一个对足球进行估计的评价函数，提取出足球候选区域。定义为：

R＝A(i，j)/B(i，j)+k

其中A(i，j)是以高斯模板对图像求和，其值越大表明此目标有可能是足球；B(i，j)定义为足球的吻合度评价函数，以高斯模板为大小对图像每个像素点求方差，差值越大表明目标越不是足球；k为常数项。通过此足球评价函数评估图像中的目标是不是足球。最后算法对图像进行归一化。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对球场平面进行坐标重建的实现方法：

对采集到的标定图像进行预处理，利用球场探测技术反投影提取足球场地，滤除球场外地干扰；

利用Canny边缘检测，通过膨胀、闭合等图像处理方法加强图像中禁区边 界线和球场边线这些球场特征线。

利用Hough变换检测直线，得到直线方程求解边界线的交点坐标，即为球场特征点的图像坐标。

利用线型摄像机模型的摄像机标定方法求解投影矩阵。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，越位自动判别的实现方法包括：

将每一时刻赛场中的信息保存下来，信息包括：两队22名球员的位置、球的位置和归属；

根据国际足联对越位位置的定义结合球场平面模型，得到判断规则：

假设蓝方队员向左进攻，红方为防守方，若排序数组中蓝方队员坐标大于中线x坐标，则该队员不处于越位位置，即越位要在对方半场发生；如果排序数组中进攻的蓝方队员前面有两个或两个以上的防守队员，则该队员不处于越位位置；如果进攻方最靠前球员的坐标与两名以上防守球员的坐标相等，则该队员也不处于越位位置；当进攻方一名球员位置上处于越位位置，如果没有得到利益，包括没有“卷入”己方的进攻或者射门，没有干扰对方门将，则不算越位。

基于上述越位规则和算法，使用建立的模型，通关编程实现越位检测算法。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，球场场地的提取的实现方法如下：

读入视频图像，选取关键帧，将RGB颜色空间转换成HSV模型；

提取图像的H分量，得到H分量的直方图；

在直方图中寻找峰值点的位置，其峰值点的值为M₁

在峰值点周围查询数值大于k*M₁的像素点，k为比例因子，计算该部分，将这部分从直方图中去除，接着寻找下一个峰值点进行类似的操作；

将去除的这些峰值部分进行比较，取最大部分的向量进行反投影变换，重建以RGB为颜色模型的图像，最终得到了足球的场地图像。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，球员提取的方法，该方法包括：

读入视频图像，运行球场检测与提取的算法，得到足球场地后对其二值化； 

对足球场地的二值化图像进行形态学处理，闭运算消除噪声，开运算提取球场；

利用区域分析的方法将非球场区域去除，将获得的球场区域的二值图像与原图像相乘，获得球场区域的RGB图像；

将球场区域的图像减去场地区域的图像；

去除非球员区域，得到的结果会含有一些非球员区域，设区域举行的长和宽分别是H和W，区域内的像素个数为S，若满足H/W＞5或者H/W＜0.5并且S/(H*W)＜0.3，则该删除区域；对于球员遮挡问题，设定每个球员参数W(宽度)，H(高度)，S(球员区域像素个数)，设定阈值T，当S小于一定值时则为噪声，去除，S大于一定值时则发生遮挡，对遮挡区域进行水平和垂直分割。