BRPI0906289A2 - sistema de captura, processamento e análise de imagem e processo de captura, análise e determinação de resultado - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE CAPTURA, PROCESSAMENTO E ANALISE DE IMAGEM E PROCESSO DE CAPTURA, ANALISE E DETERMINAçãO DE RESULTADO A presente invenção se refere a um sistema de captura, processamento e análise de imagem, captada por meio de câmeras de alta performance, desenvolvido para permitir decidir com precisão lances duvidosos, indicando bola fora da quadra em tempo real, sendo utilizado, por exemplo, em partidas de vólei de quadra ou outros esportes. A solução tecnológica desenvolvida permite emular a função de um juiz de linha em jogos de campo ou de quadra, no que diz respeito à sinalização de "bola dentro" ou "bola fora". A presente invenção se refere também a um processo de captura, análise e determinação de resultado, compreendendo um software baseado em visão computacional, responsável pela análise e determinação de resultado.

Description

"SISTEMA DE CAPTURA, PROCESSAMENTO E ANALISE DEIMAGEM E PROCESSO DE CAPTURA, ANÁLISE E DETERMINAÇÃO DE RESULTADO"

A presente invenção se refere a um sistema decaptura, processamento e análise de imagem, captada por meio decâmeras de alta performance, desenvolvido para permitir decidircom precisão lances duvidosos, indicando bola fora da quadra emtempo real, sendo utilizado, por exemplo, em partidas de vôlei dequadra ou outros esportes.

A solução tecnológica desenvolvida permite emu.lara função de um juiz de linha em jogos de campo ou de quadra, noque diz respeito à sinalização de "bola dentro" ou "bola fora".

A presente invenção se refere também a umprocesso de captura, análise e determinação de resultado,compreendendo um software baseado em visão computacional,responsável pela análise e determinação de resultado.

Descrição do estado da técnica

No estado da técnica atual, no campo esportivo,uma das principais dificuldades é a interpretação e determinação,com precisão, de lances duvidosos, com relação a posição da bolade jogo e às .linhas delimitadoras do campo de jogo.

Como exemplo, em um jogo de voleyball, no momentodo impacto da bola na quadra, a mesma atinge a velocidade de. até4 0 m/s. sendo que a sua permanência no chão é em torno de 0,5centésimo de segundo, sendo este movimento mais rápido do que apercepção do olho humano, gerando assim subjetividade nainterpretação de bola dentro ou bola fora.

Objetivo da invenção

Para solucionar os inconvenientes da técnicaatual, a presente invenção revela um sistema capaz de capturar aimagem no momento do impacto da bola no solo, sendo que o objetivoé auxiliar a arbitragem indicando o resultado da jogada caluladogeometricamente e fornecendo uma imagem real, captadadisponibilizada para consulta em tempo real sempre que a bolaatingir o chão da quadra nas áreas perto das linhas delimitadoras,onde possam surgir dúvidas de interpretação sobre a sinalização debola dentro ou bola fora.

Segundo a FIVB, Federação Internacional deVoleyball, denomina-se bola dentro quando a bola toca o piso daquadra, incluindo as linhas de delimitação e bola fora, no que dizrespeito ao objeto desta patente, quando a parte da bola que tocao solo está totalmente fora das linhas de delimitação.

Câmeras de alta performance estão posicionadasestrategicamente, de modo a monitorar as áreas de interesse daquadra: linhas laterais e de fundo. As câmeras estão conectadas acomputadores que através de uma rede wireless conseguem fazer aintegração desses equipamentos com um computador central queatravés de um software, analisa as imagens, e seleciona o frameque mostra o momento e o ponto exato onde a bola tocou o solo, edá a indicação dentro ou fora, ao mesmo tempo em que envia paraoutro dispositivo móvel de posse do primeiro árbitro o resultadoda jogada.

Descrição resumida dos desenhos

O objeto da presente invenção será melhorcaracterizado com base nas figuras em anexo, nas quais:

A figura 1 é uma reprodução de uma imagemcapturada pelo sistema da presente invenção, revelando a linhaimaginária delimitadora gerada pelo sistema.

A figura 2 é uma reprodução de uma imagemcapturada pelo sistema da presente invenção, no momento de impactoda bola no campo de jogo, nas proximidades da linha imagináriodelimitadora do campo de jogo.

A figura 3 é uma vista em perspectiva de um tótemno interior do qual se alojam a câmera de alta performance e seurespectivo computador.

A figura 4 é uma vista frontal de um tótem nointerior do qual se alojam a câmera de alta performance e seurespectivo computador.

A figura 5 é uma vista em planta de uma quadra oucampo de jogo, com a representação da posição dos totens emrelação às linhas laterais e de fundo de quadra.

Descrição detalhada das figuras e da invenção

De acordo com as figuras observa-se que apresente invenção compreende câmeras de alta performance,posicionadas ao redor de quadras esportivas, alinhadas com aslinhas de fundo e laterais da quadra ou campo de jogo, conectadasa computadores interligados a um computador central ou servidorpor meio de roteador que promove a conexão de dados entre oscomputadores e o servidor por meio de rede sem fio.

O computador central ou servidor é provido de umsoftware baseado em visão computacional, que promove a análise doimagem capturada pela câmera de alta performance, emitindo a umdispositivo móvel o resultado da análise da imagem, com adeterminação de bola dentro ou bola fora do campo de jogo.

Alem disso, o computador central apresenta asimagens reais do lance que produziu o resultado determinado.

Como se observa nas figuras 3 e 4, as câmeras dealta performance e seus respectivos computadores ficam alojados nointerior de totens, que os encapsula, sendo que o totem é providode uma abertura central para a lente da câmera.

Cada totem possui duas prateleiras, uma para CPUe outra para o suporte da câmera, sendo o fundo utilizado para aarmazenagem de cabos e tomadas de energia.

São utilizados quatro totens- para o monitoramento

das jogadas, sendo que cada um deles é posicionado na direção decada linha delimitadora da quadra. Cada totem é sempre posicionadodo lado oposto ao do árbitro de bandeira.

A bola utilizada no jogo possui um chip internode validação do software do servidor ou computador central.

A linha da quadra é detectada automaticamente e

salva pelo sistema. Em caso de mudança do posicionamento doequipamento, basta reposicioná-lo na posição indicada pelosistema.

A câmera é posicionada a 30 cm de altura do chão.

Esta altura foi determinada para poder eliminar, por exemplo, ajogada de manchete como bola no chão, sendo comprovada através dafórmula:

h = (18 * 0,3) / (d + 18)

Onde:

d = distância da câmera até o inicio da quadra;

h = altura máxima de uma bola que o sistema podeconsiderar no chão (ponto mínimo da trajetória em V);

30 cm = altura da câmera;18 m = extensão da linha lateral.

Como a solução é baseada na captura da imagemrealizadas por câmeras de alta velocidade posicionadasestrategicamente na direção das linhas delimitadoras da quadra,poderá eventualmente a imagem ficar obstruída pela presença departe do corpo de um atleta que esteja posicionado entre o totemmonitor de jogadas e o local específico onde a bola toca o chão daquadra.

Para este cenário, podem ser utilizados totensadicionais monitores de jogadas posicionados de forma a capturaruma segunda imagem do monitoramento das linhas delimitadoras daquadra. O posicionamento dos totens adicionais seria sempre àdireita do totem principal, por exemplo a uma ditância de 2 metrosdo mesmo. Os totens adicionais são interligados ao sistema, damesma forma que os totens principais.

A presente invenção compreende também um processode captura, análise e determinação de resultado compreendendo umsoftware baseado em visão computacional, responsável pela análisee determinação de resultado, composto pelas seguintes etapas:- detecção da linha do campo de jogo;- salvamento da posição da linha de jogo;- recepção da imagem capturada pela câmera dealta performance;- detecção do impacto da bola de jogo;- comparação da posição do impacto da bola com aposição da linha de jogo salva no sistema;- comunicação do impacto da bola e determinaçãodo resultado da comparação;- comunicação do resultado da comparação, pormeio de dispositivo móvel sem fio;

- visualização do resultado.

Visão computacional é a ciência e tecnologia queenvolve processamento de imagens utilizando computadores. Eladesenvolve teoria e tecnologia para a construção de sistemasartificiais que obtém informação de imagens ou quaisquer dadosmulti-dimensionais. Exemplos de aplicações incluem o controle deprocessos (como robôs industriais ou., veículos ,autônomos)., detecçãode eventos, organização de informação, modelagem de objetos ouambientes e interação (atrelado a interação homem-computador). Avisão computacional também pode ser descrita como um complementoda visão biológica. Na visão biológica, a percepção visual doshumanos e outros animais é estudada, resultando em modelos em comotais sistemas operam em termos de processos fisiológicos. Poroutro lado, a visão computacional estuda e descreve sistemas devisão artificial implementados por hardware ou software.

O software da presente invenção é embarcado noservidor ou computador central. A detecção da bola é realizadaatravés da tonalidade, e da forma e do movivmento da bola em jogo.A detecção do impacto da bola no solo é realizado através dadetecção de uma trajetória em "V", com o ponto mínimo abaixo dovalor estabelecido como sendo solo.

A detecção da linha do campo de jogo pelosoftware se dá pela geração de uma linha imaginária ao longo e dolado de fora das linhas laterais e de fundo de quadra,determinando qual lado é bola dentro e qual lado é bola fora.

O software reconhece na imagem gerada pela câmerade alta performance o momento e ponto exatos em que a bola quicano solo e interpreta como bola dentro quando a bola cai à esquerdada linha imaginária e como bola fora quando a bola cai à direitada linha imaginária.(ou vice versa)

0 equipamento utiliza um notebook como interfacecom funcionamento wireless.

A tecnologia disponibiliza a integração decomputadores, câmeras de alta performance, dispositivos móveis ebola com chip através de um roteador wireless e de um software devisão computacional.

0 software necessita receber alguns parâmetros doobjeto que será monitorado tais como: diâmetro, área e cores paraque possa reconhecer a bola dentro das áreas de interesse daquadra (laterais e fundos).

Também é necessário ajustes nas câmeras emrelação às seguintes características: altura, foco, zoom, aberturado diafragma e posicionamento. São esses ajustes que permitemsincronizar as câmeras com o software. 0 software permite oreconhecimento automático de onde está à linha da quadra e tambémestabelecer pontos mínimos para iniciar o rastreamento da bola. Ospontos mínimos são aqueles abaixo dos quais a trajetória éconsiderada válida pelo sistema em sua busca de uma finalização.

Claims (12)

1. "SISTEMA DE CAPTURA, PROCESSAMENTO E ANÁLISEDE IMAGEM", caracterizado por compreender câmeras de altaperformance, posicionadas ao redor de quadras esportivas,alinhadas com as linhas de fundo e laterais da quadra ou campo dejogo, conectadas a computadores interligados a um computadorcentral por meio de roteador que promove a conexão de dados entreos computadores e o servidor por meio de rede sem fio, sendo ocomputador central ou servidor provido de um software baseado emvisão computacional, que promove a análise do imagem capturadapela câmera de alta performance, emitindo a um dispositivo móvel oresultado da análise da imagem, com a determinação de bola dentroou bola fora do campo de jogo.

2. "SISTEMA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a bola utilizada no jogo possui umchip interno dé validação do software do servidor ou computadorcentral.

3. "SISTEMA", de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que cada computador e sua respectivacâmera de alta performance são encapsulados no interior de totensmonitores de jogada e posicionados alinhados na direção da linhada quadra a ser monitorada, para emular um árbitro de linha.

4. "SISTEMA", de acordo com as reivindicações 1 e3, caracterizado pelo fato de que cada totem é provido de umaabertura central para a lente da câmera.

5. "SISTEMA", de acordo com as reivindicações 1 e3, caracterizado pelo fato de que cada câmera de alta performanceé posicionada a uma altura de até 30 centímetros acima do solo.

6. "SISTEMA", de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que câmeras com computadores adicionaissão utilizados em caso de obstrução do campo visual das câmerasprincipais, sendo os equipamentos adicionais interligados aosistema e posicionados à direita das câmeras principais.

7. PROCESSO DE CAPTURA, ANÁLISE E DETERMINAÇÃO DERESULTADO, caracterizado por compreender um software baseado emvisão computacional, responsável pela análise e determinação deresultado, através das seguintes etapas:- detecção da linha do campo de jogo;- salvamento da posição da linha de jogo;- recepção da imagem capturada pela câmera dealta performance;- detecção do impacto da bola de jogo;- comparação da posição do impacto da bola com aposição da linha de jogo salva no sistema;- comunicação do impacto da bola e determinaçãodo resultado da comparação;- comunicação do resultado da comparação, pormeio de dispositivo móvel sem fio;- visualização do resultado.

8. "PROCESSO", de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de que dito software é embarcado noservidor ou computador central.

9. "PROCESSO", de acordo com a reivindicação I1caracterizado pelo fato de que a detecção da bola é realizadaatravés da tonalidade e da forma da bola de jogo.

10. "PROCESSO", de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de que a detecção do impacto da bola nosolo é realizado através da detecção de um trajetória em "V".

11. "PROCESSO", de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de que a detecção da linha do campo dejogo pelo software se dá pela geração de uma linha imaginária aolongo e do lado de fora das linhas laterais e de fundo de quadra,determinando qual lado é bola dentro e qual lado é bola fora.

12. "PROCESSO", de acordo com as reivindicações 7e 11, caracterizado pelo fato de que o software reconhece naimagem gerada pela câmera de alta performance o momento e pontoexatos em que a bola quica no solo e interpreta como bola dentroquando a bola cai à esquerda da linha imaginária e como bola foraquando a bola cai à direita da linha imaginária.