专利名称：比赛现场信息计算机处理、网上直播及辅助裁判的方法
技术领域：
本发明涉及一种比赛现场信息计算机处理、网上直播及辅助裁判的方法，尤指一种利用设置在比赛现场的摄像装置及计算机对比赛现场的图像信息进行数据化处理，并且利用该数据进行网上虚拟直播和辅助裁判的方法。
随着技术的发展，人们更加适应从网络获取各种信息。由于网络带宽的限制，从网上欣赏视频节目的愿望尚难实现；即使在局域网或城域网内实现高速数据传输，但在更大范围的网络实现视频节目传输还不现实；同时，在带宽小的数字网络中，如移动网络，要享受视频服务还不现实。
体育比赛实时性很强，人们对比赛实况节目的兴趣，强于对比赛结果已知节目的兴趣；但是，由于节目的频道限制及版权问题，用户能看到的实况节目较少。所以，用网络技术解决该问题是一种有效的途径。利用网络直播体育比赛不占通信信道，节目制作费用低，且观众、用户的群体也很大；因此，网上直播体育比赛的方式受到节目制作商和用户的普遍关注。
目前网上直播主要采用关键帧技术，即在用户面前显示比赛的一些数字信息和比赛实况录像的一些画面。这样，一场生动的比赛在用户面前却是几幅画面，不能再现比赛现场的场面，不具有直播所特有的实时性，因此，该“直播节目”难以满足观众的要求，更难以吸引广大的网络用户。
另外，由于体育比赛具有对抗激烈的特点，在比赛中裁判人为误判、漏判、错判的情况不可避免；而通过利用计算机的辅助裁判和技术分析可以大幅度避免人为的疏漏和错误，使体育比赛更加公平、公正，更具有吸引观众的魅力。但是，现有的计算机辅助裁判的系统或方法不是针对体育比赛的内容进行分析，不能全面获取赛场上的全面信息，因此，计算机辅助裁判在体育比赛的裁判工作中只能处于从属地位，不能为体育比赛提供充分的技术支持，更不能达到人们期望裁判效果。
本发明的主要目的在于提供一种比赛现场信息计算机处理、网上直播及辅助裁判的方法，该方法采集体育比赛现场的信息，并将该信息进行处理，提取现场比赛数据。
本发明的另一目的在于提供一种比赛现场信息计算机处理、网上直播及辅助裁判的方法，该方法采集体育比赛现场的信息，并将该信息进行处理并通过网络传送到体育比赛直播系统，体育比赛直播系统接收通过网络传送的体育比赛现场的信息，并利用该信息将体育比赛现场的图像画面再现并播出。
本发明的又一目的在于提供一种比赛现场信息计算机处理、网上直播及辅助裁判的方法，该方法利用计算机自动对采集的体育比赛现场的信息进行分析，并根据相应的体育比赛规则对现场的比赛进行实时的计算机辅助裁判。
本发明的目的是通过如下的技术方案实现的一种体育比赛现场图像信息的计算机处理方法，计算机接收由设置在体育比赛现场且与之相连接的、一个以上的数字视频摄像装置所采集的比赛图像信息，并从该比赛图像信息中提取比赛数据。
上述的比赛数据包括比赛背景数据和体育比赛现场数据；其中比赛背景数据包括参赛队员信息、比赛场地信息和气象信息；比赛现场数据包括现场位置数据、现场的姿态数据和现场的状态数据。
上述的提取比赛数据包括如下步骤1、同步比赛图像将每个摄像机采集的现场数据发送到计算机，每个摄像机采集数据时均在相应的视频流中加注时间信息，计算机根据每个视频流的时间信息，通过同一个多媒体同步方法对所有的视频流进行同步；2、分割比赛对象将同步过的视频流送到与每个视频流相对的处理单元进行比赛对象的分割；
3、提取比赛对象的运动参数采用计算机分析判断比赛对象，同时，对每个比赛对象进行运动分析，得到比赛对象的姿态信息和空间信息；4、汇总所有的信息，形成比赛数据计算机结合比赛背景数据和同步信息，根据每个比赛对象的位置数据和运动数据，分别形成相应的比赛数据。
一种体育比赛网上虚拟直播的方法，计算机接收由设置在体育比赛现场且与之相连接的、一个以上的数字视频摄像装置所采集的比赛图像信息，并从该比赛图像信息中提取比赛数据；该比赛数据由设在比赛现场的计算机通过网络传送到体育比赛直播系统；该体育比赛直播系统接收该比赛数据，并利用该比赛数据再现体育比赛现场的画面并将该画面播出。
上述的比赛数据包括比赛背景数据和体育比赛现场数据；其中比赛背景数据包括参赛队员信息、比赛场地信息和气象信息；比赛现场数据包括现场位置数据、现场的姿态数据和现场的状态数据。
上述的提取比赛数据包括如下步骤1、同步比赛图像将每个摄像机采集的现场数据发送到计算机，每个摄像机采集数据时均在相应的视频流中加注时间信息，计算机根据每个视频流的时间信息，通过同一个多媒体同步方法对所有的视频流进行同步；2、分割比赛对象将同步过的视频流送到与每个视频流相对的处理单元进行比赛对象的分割；3、提取比赛对象的运动参数采用计算机分析判断比赛对象，同时，对每个比赛对象进行运动分析，得到比赛对象的姿态信息和空间信息；4、汇总所有的信息，形成比赛数据计算机结合比赛背景数据和同步信息，根据每个比赛对象的位置数据和运动数据，分别形成相应的比赛数据。
上述的网络为INTERNET或计算机数据传输网络或通讯网络；比赛直播系统为网站或网上数据广播系统。
上述的利用该比赛数据再现体育比赛现场的画面并将该画面播出包括如下步骤1、根据比赛背景数据采用计算机重建比赛场景画面，生成图形队员和图形比赛场地；2、接收由网络传送过来的比赛数据；3、根据对象的位置、姿态数据生成图形队员的位置和姿势；4、根据比赛状态数据更新比赛状态。
一种体育比赛计算机辅助裁判的方法，计算机接收由设置在体育比赛现场且与之相连接的、一个以上的数字视频摄像装置所采集的比赛图像信息，并从该比赛图像信息中提取比赛数据；计算机利用该比赛数据并根据相应的体育比赛规则对现场比赛进行实时裁判。
上述的比赛数据包括比赛背景数据和体育比赛现场数据；其中比赛背景数据包括参赛队员信息、比赛场地信息和气象信息；比赛现场数据包括现场位置数据、现场的姿态数据和现场的状态数据。
上述的提取比赛数据包括如下步骤1、同步比赛图像将每个摄像机采集的现场数据发送到计算机，每个摄像机采集数据时均在相应的视频流中加注时间信息，计算机根据每个视频流的时间信息，通过同一个多媒体同步方法对所有的视频流进行同步；2、分割比赛对象将同步过的视频流送到与每个视频流相对的处理单元进行比赛对象的分割；3、提取比赛对象的运动参数采用计算机分析判断比赛对象，同时，对每个比赛对象进行运动分析，得到比赛对象的姿态信息和空间信息；4、汇总所有的信息，形成比赛数据计算机结合比赛背景数据和同步信息，根据每个比赛对象的位置数据和运动数据，分别形成相应的比赛数据。
上述计算机利用比赛数据并根据相应的体育比赛规则对现场比赛进行实时裁判包括如下的步骤1、根据计算机处理后的数据，形成用于规则判断的比赛内部描述信息；2、利用计算机根据比赛规则分析、判断比赛内部描述信息；3、发送并显示计算机分析、判断的结果。
综上所述，本发明所提供的比赛现场信息计算机处理、网上直播及辅助裁判的方法利用在球场四周设置的数字视频摄像机实时地捕捉比赛信息，并利用计算机自动处理和传输赛场上的信息；然后，在用户端合成相应的比赛图像，实现了网络虚拟比赛直播；计算机根据相应的比赛规则对现场的比赛信息进行判断，实现了计算机辅助裁判。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明
图1为本发明现场图像信息计算机处理系统示意图。
图2为本发明现场图像信息计算机处理流程示意图。
图3为本发明网上虚拟直播的系统示意图。
图4为本发明网上虚拟直播的流程示意图。
图5为本发明计算机辅助裁判流程示意图。
图6为本发明一实施例的足球比赛现场数字视频摄像机布置图。
如图1、2所示本发明的体育比赛现场图像信息的计算机处理方法，在比赛现场设置一个以上的数字视频摄像机1，由该数字视频摄像机1采集比赛现场图像3，该比赛现场图像3由数字视频摄像机1发送到与其相连接的比赛图像处理计算机5，由该计算机5从比赛现场图像3信息中提取现场的比赛数据7。
在上述的比赛数据中包括有比赛背景数据和体育比赛现场数据；其中比赛背景数据包括参赛队员信息，例如比赛各方队员的姓名、身高、体重等，比赛场地信息，例如比赛场地图像等，气象信息，例如比赛场地的风向、气温、湿度等；比赛现场数据包括现场位置数据，例如场上队员的位置、比赛中裁判的位置、赛具(如球拍、球网赛道标志等)的位置等，现场的姿态数据，例如场上队员的姿势等，现场的状态数据，例如暂停、换人、比分等比赛状态。
而该比赛数据7的提取包括如下步骤1、同步比赛图像将每个数字视频摄像机1采集的现场图像3发送到比赛图像处理计算机5，每个摄像机1采集数据时均在相应的视频流中加注相应的时间信息，计算机5根据每个视频流的时间信息，通过同一个多媒体同步方法对所有的视频流进行同步；2、分割比赛对象将同步过的视频流送到与每个视频流相对的处理单元进行比赛对象的分割(该比赛对象包括赛场上的参赛队员、裁判、赛具(如球拍、球网赛道标志等)、场地标记等)3、提取比赛对象的运动参数采用计算机5分析判断比赛对象，同时，对每个比赛对象进行运动分析，得到各个比赛对象的姿态信息和空间信息；4、汇总所有的信息，形成比赛数据计算机5结合比赛背景数据和同步信息，根据每个比赛对象的位置数据和运动数据，分别形成相应的比赛数据。
如图1、3、4所示本发明的体育比赛网上虚拟直播的方法，比赛图像处理计算机5接收由设置在体育比赛现场且与之相连接的、一个以上的数字视频摄像机1所采集的比赛现场图像3，并从该比赛现场图像3中提取比赛数据7；该比赛数据7由设在比赛现场的计算机5通过网络传送到体育比赛直播系统；该体育比赛直播系统包括比赛图像合成计算机4及与比赛图像合成计算机4相连接的虚拟比赛网上广播系统6，比赛图像合成计算机4接收由比赛现场传送的比赛数据7，并根据该比赛数据合成虚拟比赛实况画面图像，然后，该比赛图像合成计算机4将该虚拟比赛实况画面图像传送到与其相连接的虚拟比赛网上广播系统6，虚拟比赛网上广播系统6将虚拟比赛实况画面图像播送出去，由此实现了体育比赛网上虚拟直播。
在上述的比赛数据中包括有比赛背景数据和体育比赛现场数据；其中比赛背景数据包括参赛队员信息，例如比赛各方队员的姓名、身高、体重等，比赛场地信息，例如比赛场地图像等，气象信息，例如比赛场地的风向、气温、湿度等；比赛现场数据包括现场位置数据，例如场上队员的位置、比赛中裁判的位置、赛具(如球拍、球网赛道标志等)的位置等，现场的姿态数据，例如场上队员的姿势等，现场的状态数据，例如暂停、换人、比分等比赛状态。
而该比赛数据7的提取包括如下步骤1、同步比赛图像将每个数字视频摄像机1采集的现场图像3发送到比赛图像处理计算机5，每个摄像机1采集数据时均在相应的视频流中加注相应的时间信息，计算机5根据每个视频流的时间信息，通过同一个多媒体同步方法对所有的视频流进行同步；2、分割比赛对象将同步过的视频流送到与每个视频流相对的处理单元进行比赛对象的分割(该比赛对象包括赛场上的参赛队员、裁判、赛具(如球拍、球网赛道标志等)、场地标记等)3、提取比赛对象的运动参数采用计算机5分析判断比赛对象，同时，对每个比赛对象进行运动分析，得到各个比赛对象的姿态信息和空间信息；4、汇总所有的信息，形成比赛数据计算机5结合比赛背景数据和同步信息，根据每个比赛对象的位置数据和运动数据，分别形成相应的比赛数据7。
上述的网络为INTERNET或计算机数据传输网络或通讯网络；比赛直播系统为网站或网上数据广播系统。
利用该比赛数据7再现体育比赛现场的画面并将该画面播出的步骤如下1、根据比赛背景数据采用计算机重建比赛场景画面，生成图形队员和图形比赛场地；2、接收由网络传送过来的比赛数据；
3、根据比赛对象的位置、姿态数据生成图形队员的位置和姿势；4、根据比赛状态数据更新比赛状态。
如图1、5所示本发明的体育比赛计算机辅助裁判的方法，计算机5接收由设置在体育比赛现场且与之相连接的、一个以上的数字视频机1所采集的比赛现场图像3，并从该比赛现场图像3中提取比赛数据7；计算机5利用该比赛数据7并根据相应的体育比赛规则对现场比赛进行实时裁判。
在上述的比赛数据中包括有比赛背景数据和体育比赛现场数据；其中比赛背景数据包括参赛队员信息，例如比赛各方队员的姓名、身高、体重等，比赛场地信息，例如比赛场地图像等，气象信息，例如比赛场地的风向、气温、湿度等；比赛现场数据包括现场位置数据，例如场上队员的位置、比赛中裁判的位置、赛具(如球拍、球网赛道标志等)的位置等，现场的姿态数据，例如场上队员的姿势等，现场的状态数据，例如暂停、换人、比分等比赛状态。
提取比赛数据7包括如下步骤1、同步比赛图像将每个数字视频摄像机1采集的现场图像3发送到比赛图像处理计算机5，每个摄像机1采集数据时均在相应的视频流中加注相应的时间信息，计算机5根据每个视频流的时间信息，通过同一个多媒体同步方法对所有的视频流进行同步；2、分割比赛对象将同步过的视频流送到与每个视频流相对的处理单元进行比赛对象的分割(该比赛对象包括赛场上的参赛队员、裁判、赛具(如球拍、球网等)、场地标记等)3、提取比赛对象的运动参数采用计算机5分析判断比赛对象，同时，对每个比赛对象进行运动分析，得到各个比赛对象的姿态信息和空间信息；4、汇总所有的信息，形成比赛数据计算机5结合比赛背景数据和同步信息，根据每个比赛对象的位置数据和运动数据，分别形成相应的比赛数据7。
在提取比赛数据7的基础上，根据相应的体育比赛规则对现场比赛进行实时裁判的步骤如下1、根据计算机5处理后的数据，形成用于规则判断的比赛内部描述信息；2、利用计算机5根据比赛规则分析、判断比赛内部描述信息；3、发送并显示计算机分析、判断的结果。
如图3、4、5、6所示其为本发明在足球比赛中进行网上直播的一实施例。在足球比赛现场的各个角度设有多个数字视频摄像机1，该摄像机实时采集足球比赛现场的图像信息，并且将该图像信息传送到与其相连接的比赛图像处理计算机5，该足球比赛图像处理计算机5首先同步足球比赛图像，将每个数字视频摄像机1采集的足球比赛图像3发送到比赛图像处理计算机5，每个摄像机1采集数据时均在相应的视频流中加注相应的时间信息，计算机5根据每个视频流的时间信息，通过同一个多媒体同步方法对所有的视频流进行同步；其次，分割比赛对象将同步过的视频流送到与每个视频流相对的处理单元进行足球比赛对象的分割(该足球比赛对象包括足球赛场上的足球队员、裁判、足球、场地标记等)；然后，提取足球比赛对象的运动参数采用计算机5分析判断足球比赛对象，同时，对每个足球比赛对象进行运动分析，得到各个足球比赛对象的姿态信息和空间信息；最后，汇总所有的信息，形成足球比赛数据计算机5结合足球比赛背景数据和同步信息，根据每个足球比赛对象的位置数据和运动数据，分别形成相应的足球比赛数据7。
接下来，该比赛数据7由设在比赛现场的计算机5通过INTERNET传送到足球比赛直播系统；该足球比赛直播系统包括足球比赛图像合成计算机4及与足球比赛图像合成计算机4相连接的虚拟足球比赛网上广播系统6，足球比赛图像合成计算机4接收由足球比赛现场传送的足球比赛数据7，并根据该足球比赛数据合成虚拟足球比赛实况画面图像，然后，该足球比赛图像合成计算机4将该虚拟足球比赛实况画面图像传送到与其相连接的虚拟足球比赛网上广播系统6，虚拟足球比赛网上广播系统6将虚拟足球比赛实况画面图像播送出去，由此实现了足球比赛网上虚拟直播。
在进行足球比赛现场虚拟直播的同时，还可以利用由足球比赛图像处理计算机5提取的足球比赛数据7且根据足球比赛规则对现场的足球比赛进行计算机辅助裁判，具体的裁判步骤是首先，根据计算机5处理后的数据，形成用于足球规则判断的足球比赛内部描述信息；然后，利用计算机5根据足球比赛的规则分析、判断该足球比赛内部描述信息；最后，发送并显示计算机分析、判断的结果。
权利要求
1.一种体育比赛现场图像信息的计算机处理方法，其特征在于计算机接收由设置在体育比赛现场且与之相连接的摄像装置所采集的比赛图像信息，并从该比赛图像信息中提取比赛数据。
2.如权利要求1所述的体育比赛现场图像信息的计算机处理方法，其特征在于设置在体育比赛现场的摄像装置为数字视频摄像机。
3.如权利要求1或2所述的体育比赛现场图像信息的计算机处理方法，其特征在于设置在体育比赛现场的摄像装置为一个以上。
4.如权利要求1所述的体育比赛现场图像信息的计算机处理方法，其特征在于所述的比赛数据包括比赛背景数据和体育比赛现场数据。
5.如权利要求4所述的体育比赛现场图像信息的计算机处理方法，其特征在于所述的比赛背景数据包括参赛队员信息、比赛场地信息和气象信息。
6.如权利要求4所述的体育比赛现场图像信息的计算机处理方法，其特征在于所述的比赛现场数据包括现场位置数据、现场的姿态数据和现场的状态数据。
7.如权利要求1所述的体育比赛现场图像信息的计算机处理方法，其特征在于提取比赛数据包括如下步骤a、同步比赛图像将每个摄像机采集的现场数据发送到计算机，每个摄像机采集数据时均在相应的视频流中加注时间信息，计算机根据每个视频流的时间信息，通过同一个多媒体同步方法对所有的视频流进行同步；b、分割比赛对象将同步过的视频流送到与每个视频流相对的处理单元进行比赛对象的分割；c、提取比赛对象的运动参数采用计算机分析判断比赛对象，同时，对每个比赛对象进行运动分析，得到比赛对象的姿态信息和空间信息；d、汇总所有的信息，形成比赛数据计算机结合比赛背景数据和同步信息，根据每个比赛对象的位置数据和运动数据，分别形成相应的比赛数据。
8.一种体育比赛网上虚拟直播的方法，其特征在于计算机接收由设置在体育比赛现场且与之相连接的摄像装置所采集的比赛图像信息，并从该比赛图像信息中提取比赛数据；该比赛数据由设在比赛现场的计算机通过网络传送到体育比赛直播系统；该体育比赛直播系统接收该比赛数据，并利用该比赛数据再现体育比赛现场的画面并将该画面播出。
9.如权利要求8所述的体育比赛网上虚拟直播的方法，其特征在于设置在体育比赛现场的摄像装置为数字视频摄像机。
10.如权利要求8或9所述的体育比赛网上虚拟直播的方法，其特征在于设置在体育比赛现场的摄像装置为一个以上。
11.如权利要求8所述的体育比赛网上虚拟直播的方法，其特征在于所述的比赛数据包括比赛背景数据和体育比赛现场数据。
12.如权利要求11所述的体育比赛网上虚拟直播的方法，其特征在于所述的比赛背景数据包括参赛队员信息、比赛场地信息和气象信息。
13.如权利要求11所述的体育比赛现场图像信息的计算机处理方法，其特征在于所述的比赛现场数据包括现场位置数据、现场的姿态数据和现场的状态数据。
14.如权利要求8所述的体育比赛网上虚拟直播的方法，其特征在于提取比赛数据包括如下步骤a、同步比赛图像将每个摄像机采集的现场数据发送到计算机，每个摄像机采集数据时均在相应的视频流中加注时间信息，计算机根据每个视频流的时间信息，通过同一个多媒体同步方法对所有的视频流进行同步；b、分割比赛对象将同步过的视频流送到与每个视频流相对的处理单元进行比赛对象的分割；c、提取比赛对象的运动参数采用计算机分析判断比赛对象，同时，对每个比赛对象进行运动分析，得到比赛对象的姿态信息和空间信息；d、汇总所有的信息，形成比赛数据计算机结合比赛背景数据和同步信息，根据每个比赛对象的位置数据和运动数据，分别形成相应的比赛数据。
15.如权利要求8所述的体育比赛网上虚拟直播的方法，其特征在于所述的网络为INTERNET或计算机数据传输网络或通讯网络。
16.如权利要求8所述的体育比赛网上虚拟直播的方法，其特征在于所述的比赛直播系统为网站或网上数据广播系统。
17.如权利要求8所述的体育比赛网上虚拟直播的方法，其特征在于利用该比赛数据再现体育比赛现场的画面并将该画面播出包括如下步骤a、根据比赛背景数据采用计算机重建比赛场景画面，生成图形队员和图形比赛场地；b、接收由网络传送过来的比赛数据；c、根据对象的位置、姿态数据生成图形队员的位置和姿势；d、根据比赛状态数据更新比赛状态。
18.一种体育比赛计算机辅助裁判的方法，其特征在于计算机接收由设置在体育比赛现场且与之相连接的摄像装置所采集的比赛图像信息，并从该比赛图像信息中提取比赛数据；计算机利用该比赛数据并根据相应的体育比赛规则对现场比赛进行实时裁判。
19.如权利要求18所述的体育比赛计算机辅助裁判的方法，其特征在于设置在体育比赛现场的摄像装置为数字视频摄像机。
20.如权利要求18或19所述的体育比赛计算机辅助裁判的方法，其特征在于设置在体育比赛现场的摄像装置为一个以上。
21.如权利要求18所述的体育比赛计算机辅助裁判的方法，其特征在于所述的比赛数据包括比赛背景数据和体育比赛现场数据。
22.如权利要求21所述的体育比赛计算机辅助裁判的方法，其特征在于所述的比赛背景数据包括参赛队员信息、比赛场地信息和气象信息。
23.如权利要求21所述的体育比赛计算机辅助裁判的方法，其特征在于所述的比赛现场数据包括现场位置数据、现场的姿态数据和现场的状态数据。
24.如权利要求18所述的体育比赛计算机辅助裁判的方法，其特征在于提取比赛数据包括如下步骤a、同步比赛图像将每个摄像机采集的现场数据发送到计算机，每个摄像机采集数据时均在相应的视频流中加注时间信息，计算机根据每个视频流的时间信息，通过同一个多媒体同步方法对所有的视频流进行同步；b、分割比赛对象将同步过的视频流送到与每个视频流相对的处理单元进行比赛对象的分割；c、提取比赛对象的运动参数采用计算机分析判断比赛对象，同时，对每个比赛对象进行运动分析，得到比赛对象的姿态信息和空间信息；d、汇总所有的信息，形成比赛数据计算机结合比赛背景数据和同步信息，根据每个比赛对象的位置数据和运动数据，分别形成相应的比赛数据。
25.如权利要求18所述的体育比赛计算机辅助裁判的方法，其特征在于计算机利用该比赛数据并根据相应的体育比赛规则对现场比赛进行实时裁判包括如下的步骤a、根据计算机处理后的数据，形成用于规则判断的比赛内部描述信息；b、利用计算机根据比赛规则分析、判断比赛内部描述信息；c、发送并显示计算机分析、判断的结果。
全文摘要
一种比赛现场信息计算机处理、网上直播及辅助裁判的方法,计算机接收摄像机采集的比赛图像,并提取比赛数据,该比赛数据通过网络传送到比赛直播系统;该比赛直播系统通过网络传送比赛数据,再根据比赛数据生成比赛画面并将该画面播出;另外,计算机利用该比赛数据,并根据相应的比赛规则对现场比赛进行实时裁判,由此,在利用计算机获取比赛数据的基础上,实现了网络虚拟比赛直播及计算机辅助裁判。
文档编号G06F17/40GK1381802SQ01109580
公开日2002年11月27日 申请日期2001年4月18日 优先权日2001年4月18日
发明者曾炜, 陈熙霖, 高文 申请人:中国科学院计算技术研究所