[发明专利]一种足球比赛视频的球员及球体跟踪方法

说明书

技术领域

本发明属于视频图像处理领域，特别是涉及一种足球比赛视频的球员及球体跟踪方法。

背景技术

足球是广受大众喜爱的一项运动，针对足球比赛运动视频的分析与处理，依托于足球运动的广泛受众，能够带来诸多价值。例如，从观众视觉的角度，转播需要加入各种视觉特效来满足观众的视觉要求；从研究分析角度，球队交流可以提取出比赛视频中队员的相关数据来协助进行技战术分析与研究，帮助球队提升竞争力；从商业价值角度，转播方和赞助商需要也需要充分地发掘出体育比赛转播中蕴含的商业价值。

因此，对足球比赛视频中的运动目标，如运动员和足球，进行检测、提定位和跟踪，有很高的实用价值和实际意义。

目前各类技术缺点：足球跟踪最大的问题就是精度问题，由于视频采集的干扰噪声，硬件设备的相关限制，球场的场地颜色图案和球员衣颜色具有多样性，加上天气和场内光照的影响，对各类算法的跟踪提出了巨大的挑战。其次是每一帧处理追踪目标的速度，由于大部分跟踪需要满足实时性的需求，若处理速度慢，即使跟踪精确，也不能达到商业的需求。

发明内容

本发明针对足球视频的跟踪问题，本技术能够克服比赛场中灯光、天气变化，实现对赛场上足球和人体实时的、精确的跟踪。

本发明的技术方案如下：

一种足球比赛视频的球员及球体跟踪方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)提取运动场地：通过高斯混合模型背景建模、阈值分割，提取运动场地，去除追踪的影响因素；

(2)球员及球体的检测：

球员检测：通过颜色统计信息进行球员的检测，利用HSV彩色模型结合颜色直方图反投影，将每帧中的运动场图像转换为二维的色调概率分布图像，使用帧间差法和光流相结合法提取出运动员区域；

帧间差法公式如下：

B(x,y)=1|Ik(x,y)-Ik-1(x,y)|>T0others]]>

其中B(x,y)为检测结果图，色调分布概率图像，I_k(x，y)和I_k-1(x，y)分别为k时刻和k-1时刻图像在(x,y)出的灰度值，T为选定的阈值；

根据帧间差法计算出的结果，再使用光流法，它是一种二维瞬时速度场，为每一个像素赋予了速度矢量，形成了图像运动场；

球体的检测：对于球体采用的方法为利用圆的Hough变换检测球体，生成球体的候选项，然后利用滤波器和帧间信息排除候选项，并记录下每位球员和球体当前帧所在位置；

(3)球员与球体的跟踪：

球员检测采用Camshift和kalman滤波相结合的跟踪方式，由上一帧记录下的每位运动员和球体的位置作为其初始位置，分别对每一个对象进行跟踪。

进一步的，所述步骤(3)中：

首先进行Camshift算法进行计算，Camshift的核心为Meanshift算法，它是一种均值漂移方法，该算法步骤如下：

1)初始化包含运动员或者球体的搜索窗口大小和位置；

2)计算下一帧图像相对于搜索区域的反射投影图。

3)计算搜索窗口的质心；