【问题标题】:How to track a football's position?如何跟踪足球的位置?
【发布时间】:2015-07-20 13:14:46
【问题描述】:

我开始研究跟踪足球(美国的足球),我可以就哪种方法更可靠和更有效提出一些建议。

需要对球进行定位,以确定它是否在球门柱之间以及如果它是球门(中/左/右/右上角/等)大致是哪一侧

最初,我正在考虑一个嵌入式惯性测量单元(IMU,一种融合操作系统传感器,例如加速度计/陀螺仪/磁力计,有时还有 GPS),能够支持蓝牙低功耗(BLE,4.0 版,其范围比蓝牙经典版更大)得到球的绝对位置,所以这可能是一个选择。由于我对 IMU 还不是很熟悉,所以一些关于 DO 和 DONT 的技巧会很方便。

另一种选择是在球门柱后面使用摄像头。使用 2D 相机,我想像这样的设置: 希望相机足够快,因为我认为运动模糊将是挑战之一,因为当球快速运动时,形状和颜色会出现扭曲。

在检测方面,我正在考虑一种基于一些假设的幼稚方法:

  • 分割背景,因为它是静态的(大部分是绿色)
  • 尝试对圆形和椭圆进行 Hough 变换
  • 根据边界框大小对移动对象进行分段和过滤(寻找更小的球状对象)

我也在考虑训练一个用于足球检测的级联,但我想事先检查一下这是否是矫枉过正。

【问题讨论】:

  • 什么是BLEIMU
  • 你确定一台相机就够了吗?你有没有看过goal-line technologies,例如GoalControl(14 个高速摄像机)?
  • BLE 是低功耗蓝牙(4.0,其范围比经典蓝牙更大),IMU 是惯性测量单元(一种融合 os 传感器,例如加速度计/陀螺仪/磁力计,有时还有 GPS),用于计算绝对位置和方向)。感谢您向我指出球门线技术。它可以是多个摄像头、像 kinect v2 这样的深度摄像头、像 Bumblebee 这样的立体摄像头等。理想情况下,在设置方面不会太复杂或昂贵。
  • 这真的取决于你想要达到的目标,一个相机可能足以完成一个有趣的周末项目,但如果你想制作一个商业应用程序,你将需要多个,可能至少 3 个 1080p 60fps 相机位于网络周围的战略位置。这个摄像机将连接到一个强大的工作站,该工作站将连接到电源摄像机也需要连接到电源,所有这些设备都必须为每场比赛交付到现场,我们甚至还没有开始谈论结果的质量.下一个相机会轻微移动,但它们会移动,您必须更新单应性。
  • 3个高清流和不断更新的单应性,仅仅在总线上复制所有这些数据会比实时慢(尝试在您的计算机上复制未压缩的视频文件),甚至没有开始处理数据。最早处理后,您将能够在目标发生几分钟后确定目标。

标签: opencv computer-vision sensors feature-detection sensor-fusion


【解决方案1】:

你可以使用一个廉价的 Kinect 摄像头和一个像这样的简单算法:

  1. 检测 RGB 数据中的斑点(抗模糊)
  2. 在检测到斑点的点云中进行欧几里得聚类,阈值/边界框与您玩的球的大小有关(深度数据具有绝对测量值)
  3. 计算球的质心
  4. 计算质心到视线上相机中心的距离
  5. 查看距离是否小于同一条射线上相机到目标的距离

在我看来,这些操作非常简单,算法应该可以在商品硬件上实时运行。

你唯一需要注意的是,Kinect 的精度在一定距离后会变得很糟糕,所以你必须稍微修改一下才能让它工作。或者,如果它不能覆盖所有目标,您可能不得不使用多个。

【讨论】:

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