專利名稱：方法、設(shè)備以及程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法、設(shè)備以及程序。
背景技術(shù)：
此處所提出的“背景”描述是用于總體地呈現(xiàn)本公開的上下文的目的。目前的發(fā)明人的工作(在背景部分中描述的程度)以及在提交時(shí)不另外作為現(xiàn)有技術(shù)的描述的方面既不明顯地也不隱含地被承認(rèn)為針對(duì)本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。在諸如足球的球類運(yùn)動(dòng)中，重要的是知道何時(shí)進(jìn)球已經(jīng)得分。通常在整個(gè)球越過整個(gè)預(yù)定球門線時(shí)對(duì)進(jìn)球進(jìn)行計(jì)數(shù)。比賽裁判做觀察球并且判斷球是否已經(jīng)越過球門線以及因此進(jìn)球是否已經(jīng)得分的工作。然而，盡管比較完善，但是這樣的系統(tǒng)可能是相當(dāng)不可靠的。如果比賽裁判的視野被遮擋，或者如果比賽裁判中的一員犯錯(cuò)，則可能不正確地做出決定性的比賽判決。因此希望實(shí)現(xiàn)基于相機(jī)和/或計(jì)算機(jī)的技術(shù)以確定球是否已經(jīng)越過線以便幫助比賽裁判進(jìn)行這樣的判決。用于這樣的技術(shù)的一個(gè)提議包括利用傳感器來裝配比賽球，該傳感器可以通過多個(gè)檢測(cè)單元檢測(cè)到使得可以計(jì)算在任何一個(gè)時(shí)間的球的位置。例如，傳感器能夠發(fā)射射頻(RF)脈沖，這些射頻(RF)脈沖由檢測(cè)單元以周期間隔來拾取，其中脈沖到達(dá)每個(gè)檢測(cè)單元所花費(fèi)的時(shí)間指示球到該傳感器的距離。然而，此方法的一個(gè)問題是在球內(nèi)的傳感器可能顯著地改變球的重量和/或平衡，這是非常不合需要的。質(zhì)量控制也是困難的，因?yàn)榍蚰軌蚝鷣y擺動(dòng)(例如，在球被踢進(jìn)到一群觀眾中的情況下)從而改變傳感器的特征。另一提議包括將傳感器裝配到兩個(gè)球門柱，其中，在球門線的每個(gè)末端處放置一個(gè)球門柱。傳感器然后被配置成檢測(cè)在它們之間出現(xiàn)的對(duì)象的存在(例如，經(jīng)由激光技術(shù))，并且能夠因此檢測(cè)到越過球門線的對(duì)象的存在。然而，這個(gè)系統(tǒng)是相當(dāng)不可靠的，因?yàn)殡y以在越過球門線的球與越過球門線的其他對(duì)象(諸如足球運(yùn)動(dòng)員本身)之間區(qū)分。同樣地，傳感器被附著到的球門柱在足球比賽期間可以經(jīng)歷顯著地移動(dòng)，另外可能不與球門線自身完全在一條線上，降低了系統(tǒng)的可靠性和精度。本發(fā)明旨在緩解這些問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)方面，提供了一種用于確定在運(yùn)動(dòng)拋射體被從相機(jī)的視野隱藏的時(shí)間間隔期間場(chǎng)景內(nèi)的運(yùn)動(dòng)拋射體的位置的設(shè)備，該設(shè)備包括:接口，可操作來接收在時(shí)間間隔之前由相機(jī)以第一預(yù)定幀速率所捕獲的場(chǎng)景的第一序列圖像和在時(shí)間間隔之后由相機(jī)以第二預(yù)定圖像速率所捕獲的場(chǎng)景的第二序列圖像；運(yùn)動(dòng)拋射體檢測(cè)裝置，可操作來針對(duì)第一和第二序列圖像中的每個(gè)圖像來檢測(cè)場(chǎng)景內(nèi)的運(yùn)動(dòng)拋射體的位置；速度檢測(cè)單元，可操作來基于針對(duì)第一序列圖像中的每個(gè)圖像所檢測(cè)到的場(chǎng)景內(nèi)的運(yùn)動(dòng)拋射體的位置和第一幀速率確定在時(shí)間間隔之前的運(yùn)動(dòng)拋射體的速度，并且基于針對(duì)第二序列圖像中的每個(gè)圖像所檢測(cè)到的場(chǎng)景內(nèi)的運(yùn)動(dòng)拋射體的位置和第二預(yù)定圖像速率來確定剛好在時(shí)間間隔之后的運(yùn)動(dòng)拋射體的速度；以及運(yùn)動(dòng)拋射體位置確定單元，可操作來使用針對(duì)第一和第二序列圖像內(nèi)的每個(gè)圖像所檢測(cè)到的場(chǎng)景內(nèi)的運(yùn)動(dòng)拋射體的位置以及所確定的剛好在時(shí)間間隔之前和之后的運(yùn)動(dòng)拋射體的速度中的至少一個(gè)來確定在該時(shí)間間隔期間的運(yùn)動(dòng)拋射體的位置。場(chǎng)景的第一序列圖像和第二序列圖像可以包括預(yù)定線，并且其中運(yùn)動(dòng)拋射體位置確定單元可操作來在球的位置被確定為已經(jīng)越過該預(yù)定線的情況下生成指示信號(hào)。運(yùn)動(dòng)拋射體位置確定單元可以為可操作來在運(yùn)動(dòng)拋射體的位置被確定為已經(jīng)越過預(yù)定線大于運(yùn)動(dòng)拋射體的半徑的距離時(shí)生成指示信號(hào)。預(yù)定線可以是球門線。運(yùn)動(dòng)拋射體確定單元還可以為可操作來根據(jù)第二序列圖像內(nèi)的每個(gè)圖像中的運(yùn)動(dòng)拋射體的變形來計(jì)算運(yùn)動(dòng)拋射體的位置。根據(jù)另一方面，提供了一種用于確定在運(yùn)動(dòng)拋射體被從相機(jī)的視野隱藏的時(shí)間間隔期間場(chǎng)景內(nèi)的運(yùn)動(dòng)拋射體的位置的方法，該方法包括:接收在時(shí)間間隔之前由相機(jī)以第一預(yù)定幀速率所捕獲的場(chǎng)景的第一序列圖像和在時(shí)間間隔之后由相機(jī)以第二預(yù)定圖像速率所捕獲的場(chǎng)景的第二序列圖像；針對(duì)第一和第二序列圖像中的每個(gè)圖像來檢測(cè)場(chǎng)景內(nèi)的運(yùn)動(dòng)拋射體的位置；基于針對(duì)第一序列圖像中的每個(gè)圖像所檢測(cè)到的場(chǎng)景內(nèi)的運(yùn)動(dòng)拋射體的位置和第一幀速率來確定在時(shí)間間隔之前的運(yùn)動(dòng)拋射體的速率，并且基于針對(duì)第二序列圖像中的每個(gè)圖像所檢測(cè)到的場(chǎng)景內(nèi)的運(yùn)動(dòng)拋射體的位置和第二預(yù)定圖像速率來確定剛好在時(shí)間間隔之后的運(yùn)動(dòng)拋射體的速度；以及使用針對(duì)第一和第二序列圖像內(nèi)的每個(gè)圖像所檢測(cè)到的場(chǎng)景內(nèi)的運(yùn)動(dòng)拋射體的位置以及所確定的剛好在時(shí)間間隔之前和之后的運(yùn)動(dòng)拋射體的速度中的至少一個(gè)來確定在該時(shí)間間隔期間的運(yùn)動(dòng)拋射體的位置。場(chǎng)景的第一序列圖像和第二序列圖像可以包括預(yù)定線，并且其中該方法包括在球的位置被確定為已經(jīng)越過該預(yù)定線的情況下生成指示信號(hào)。該方法可以進(jìn)一步包括在運(yùn)動(dòng)拋射體的位置被確定為已經(jīng)越過預(yù)定線有大于運(yùn)動(dòng)拋射體的半徑的距離時(shí)生成該指示信號(hào)。預(yù)定線可以是球門線。該方法可以進(jìn)一步包括根據(jù)第二序列圖像內(nèi)的每個(gè)圖像中的運(yùn)動(dòng)拋射體的變形來計(jì)算運(yùn)動(dòng)拋射體的位置。前述段落已經(jīng)通過一般介紹的方式來提供，并且不旨在限制以下權(quán)利要求的范圍。通過參考結(jié)合附圖進(jìn)行的以下詳細(xì)描述將最好地理解所描述的實(shí)施例以及更多的優(yōu)點(diǎn)。


當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)通過參考以下詳細(xì)描述，本公開的更完全的了解及其許多附帶的優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解并因而容易地被獲得，其中:圖1A示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例多個(gè)相機(jī)相對(duì)于足球場(chǎng)地的球門線的位置。圖1B示意性地示出了從不同的視角觀察的圖1B的相機(jī)和球門線。圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于檢測(cè)場(chǎng)景內(nèi)的球的位置的系統(tǒng)。
圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于檢測(cè)場(chǎng)景內(nèi)的球的位置的設(shè)備。圖4A示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的相機(jī)校準(zhǔn)參考標(biāo)記的位置。圖4B示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的相機(jī)校準(zhǔn)參考標(biāo)記的第一可能的位置。圖4C示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的相機(jī)校準(zhǔn)參考標(biāo)記的第二可能的位置。圖5A示意性地示出了在其表面上具有特征圖案的球。圖5B示意性地示出了其中圖5A中所示出的球的僅一部分是可見的場(chǎng)景的圖像。圖5C示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖5B中所示出的場(chǎng)景中的球的中心的位置的確定。圖6A示意性地示出了在其表面上具有特征圖案的球的兩個(gè)可視區(qū)段。圖6B示意性地示出了圖6A的第一可視區(qū)段的放大視圖，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例第一可視區(qū)段包括第一方位(orientation)數(shù)據(jù)。圖6C示意性地示出了圖6A的第二可視區(qū)段的放大視圖，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例第二可視區(qū)段包括第二方位數(shù)據(jù)。圖7示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在球變成被從相機(jī)的視野隱藏的時(shí)間間隔期間球的計(jì)算出的軌跡。圖8示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于確定場(chǎng)景內(nèi)的球的位置的系統(tǒng)的操作。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)參照附圖，其中遍及若干視圖中相同的附圖標(biāo)記指示完全相同的或?qū)?yīng)的部分。圖1A和IB示出了布置在足球場(chǎng)地118上的球門線112周圍的多個(gè)相機(jī)100的位置。相機(jī)中的每一個(gè)都被配置成從不同的視場(chǎng)捕獲基本上同一場(chǎng)景的圖像，場(chǎng)景包括球門線112和整個(gè)球門122。在這個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)相機(jī)100被放置在球門線之后，兩個(gè)相機(jī)100被放置成與球門線成一條直線，以及兩個(gè)相機(jī)100被放置在球門線前方。當(dāng)比賽進(jìn)行時(shí)，相機(jī)因此可操作來在球很接近于球門線時(shí)捕獲場(chǎng)景的圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，相機(jī)100被定位在離球門線很遠(yuǎn)處使得在場(chǎng)景的各個(gè)所捕獲的圖像中的球的大小看起來不像是顯著地改變了。例如，相機(jī)中的每一個(gè)都可以被定位成離球門線大約50米。這是有利的，因?yàn)槿绻诿總€(gè)相機(jī)的視場(chǎng)內(nèi)球的大小看起來不像是顯著地改變了，則用于檢測(cè)所捕獲的圖像內(nèi)的球的圖像處理技術(shù)，諸如塊匹配技術(shù)能夠以更高的效率發(fā)生。這是因?yàn)樵趬K匹配技術(shù)中使用的球的模型將要求僅有限的縮放。盡管相機(jī)100可以被定位在相對(duì)于足球場(chǎng)地的任何高度，但是在實(shí)施例中相機(jī)被定位成使得除球之外的對(duì)象(諸如在場(chǎng)地邊上的觀眾)不太可能妨礙相機(jī)的視野。例如，在相機(jī)100位于運(yùn)動(dòng)場(chǎng)中的情況下，相機(jī)100可以位于覆蓋人群的天篷中。另外，在實(shí)施例中，盡管示出了六個(gè)相機(jī)，但是能夠使用不同數(shù)目的相機(jī)。然而，如果相機(jī)的數(shù)目被減少，則在相機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)的視野變?yōu)楸徽趽醯那闆r下可能變得更加難以準(zhǔn)確地檢測(cè)球的位置。
相機(jī)被定位成使得預(yù)定的相機(jī)校準(zhǔn)參考標(biāo)記在每個(gè)相機(jī)的視野內(nèi)是清楚的。如將稍后描述的，這些參考標(biāo)記對(duì)于檢測(cè)并且校正相機(jī)的移動(dòng)是必需的。在一個(gè)實(shí)施例中，參考標(biāo)記位于在球門網(wǎng)支架116上并且在球門柱120上。通過將參考標(biāo)記定位在這些位置中，這些點(diǎn)在場(chǎng)景內(nèi)移動(dòng)的可能性非常小。此外，通過將參考標(biāo)記放置在球門網(wǎng)支架116的附近或者頂部，減少了這些參考標(biāo)記被遮擋的可能性。為了減少風(fēng)移動(dòng)相機(jī)的可能性(例如，在室外足球運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的情況下)，相機(jī)應(yīng)該被定位在掩蔽的位置中。相機(jī)還可以包括空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)的外殼使得由于風(fēng)而導(dǎo)致的移動(dòng)可以被進(jìn)一步減小。圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于檢測(cè)場(chǎng)景內(nèi)的球的位置的系統(tǒng)200。每個(gè)相機(jī)100都可操作來從不同的視場(chǎng)捕獲場(chǎng)景的圖像。如能夠在圖2中看見，來自各個(gè)相機(jī)1-6的圖像11-16中的每一個(gè)然后被傳遞給相機(jī)校準(zhǔn)計(jì)算機(jī)202。相機(jī)校準(zhǔn)計(jì)算機(jī)202可操作來檢測(cè)所捕獲到的圖像中的相機(jī)校準(zhǔn)參考標(biāo)記402中的至少一個(gè)，并且將參考標(biāo)記的位置與先前的圖像中的它的位置相比較。在場(chǎng)景本身中，如將稍后說明的，參考標(biāo)記將是不動(dòng)的，因此在當(dāng)前的圖像與先前的圖像之間參考標(biāo)記的位置上的任何差異指示相機(jī)本身已經(jīng)經(jīng)歷了移動(dòng)(例如，搖鏡頭、傾斜或滾動(dòng))。在檢測(cè)到參考標(biāo)記的位置的移動(dòng)的情況下，相機(jī)校準(zhǔn)計(jì)算機(jī)202可操作來將校正變換應(yīng)用于所接收到的圖像以便對(duì)相機(jī)的移動(dòng)進(jìn)行校正。換句話說，圖像中的所有像素都被應(yīng)用了校正變換。這個(gè)與由于相機(jī)的移動(dòng)而導(dǎo)致的圖像的像素的任何移動(dòng)相逆?？梢允褂糜糜跈z測(cè)在第一圖像與第二圖像之間的參考標(biāo)記的位置上的差異并且隨后變換第二圖像以抵銷該差異的本領(lǐng)域內(nèi)熟知的任何方法。一種這樣的技術(shù)是應(yīng)用變換矩陣，該變換矩陣允許將相關(guān)校準(zhǔn)變量調(diào)整為最佳地?cái)M合第一圖像與第二圖像之間的像素差異。一旦完成了通過相機(jī)校準(zhǔn)計(jì)算機(jī)202中的每一個(gè)的圖像處理，已校正的被捕獲的圖像ΙΓ -16’就被傳遞給控制器204?？刂破?04可操作來根據(jù)已校正的被捕獲的圖像ΙΓ-Ι6’來確定場(chǎng)景內(nèi)的球的位置。如稍后將說明的，控制器204通過處理圖像ΙΓ-16’中的每一個(gè)以便檢測(cè)每個(gè)圖像內(nèi)的球的位置和方位數(shù)據(jù)來完成此目的?？刂破?04然后組合每個(gè)圖像的位置和方位數(shù)據(jù)，并且使用最后得到的組合數(shù)據(jù)以及每個(gè)相機(jī)100的已知的相對(duì)位置來確定場(chǎng)景內(nèi)的球的位置?？刂破?04還可操作來確定在從所有相機(jī)的視野看球是隱藏的時(shí)間間隔期間場(chǎng)景內(nèi)的球的軌跡(例如，當(dāng)大量的球員靠近球門線并且因此可能間歇地將球從所有相機(jī)的視野隱藏)。如稍后將說明的，其通過使用剛好在球被隱藏的時(shí)間間隔之前和之后的球的位置、速度以及影響特征數(shù)據(jù)來完成此目的。當(dāng)已經(jīng)通過控制器204確定了場(chǎng)景內(nèi)的球的位置時(shí)，或直接地根據(jù)所捕獲的圖像ΙΓ -16’(在球的至少一部分對(duì)相機(jī)100充分可見的情況下)或通過球軌跡檢測(cè)機(jī)制(在球被隱藏的情況下)，控制器204確定整個(gè)球是否已經(jīng)越過整個(gè)球門線。這將通過考慮球的中心來確定，因?yàn)槿绻虻闹行脑竭^整個(gè)球門線有大于球的半徑的距離，則進(jìn)球已經(jīng)得分。為了清楚，場(chǎng)景內(nèi)的球的位置實(shí)際上通過場(chǎng)景內(nèi)的球的中心的位置來確定。在整個(gè)球被確定為已經(jīng)越過整個(gè)球門線的情況下，則指示進(jìn)球已經(jīng)得分的進(jìn)球指示信號(hào)被從控制器204發(fā)送到無線收發(fā)器206。無線收發(fā)器然后將進(jìn)球指示信號(hào)無線地發(fā)送到由比賽裁判之一所穿戴的頭戴式耳機(jī)208。 無線信號(hào)經(jīng)由安全信道來發(fā)送。為了防止假信號(hào)從流氓來源(例如，為嘗試通過將假進(jìn)球指示信號(hào)發(fā)送到頭戴式耳機(jī)208來支配足球比賽的結(jié)果的第三方所占有的其它無線收發(fā)器)發(fā)送到頭戴式耳機(jī)208，通過安全信道發(fā)送進(jìn)球指示信號(hào)是有利的。例如，可以在足球比賽的開始之前在頭戴式耳機(jī)208與無線收發(fā)器206之間的握手認(rèn)證處理期間建立安全信道。注意，盡管圖2示出了相機(jī)校準(zhǔn)計(jì)算機(jī)202與控制器204分開，但是將同樣地可接受相機(jī)校準(zhǔn)計(jì)算機(jī)202代替被包括在控制器204內(nèi)。還將同樣地可接受無線收發(fā)器206被包括在控制器204內(nèi)。盡管已經(jīng)給出了頭戴式耳機(jī)208的示例，但是無線信號(hào)還能夠被發(fā)送到不同類型的接收機(jī)，諸如由比賽裁判佩戴的手表或聽筒。還能夠存在多個(gè)這樣的接收機(jī)使得所有的比賽裁判能夠同時(shí)地接收進(jìn)球指示信號(hào)?？刂破?04還能夠被使得可操作來發(fā)送不只是進(jìn)球指示信號(hào)。例如，在進(jìn)球得分或者幾乎得分的情況下，所檢測(cè)到的場(chǎng)景內(nèi)的球的位置能夠被表現(xiàn)為計(jì)算機(jī)化的圖像或視頻。然后，不但進(jìn)球指示信號(hào)被發(fā)送給比賽裁判，而且圖像或視頻也能夠被發(fā)送到電視廣播電臺(tái)以用于包括在足球比賽的電視報(bào)道中。盡管系統(tǒng)200已經(jīng)被描述為處理僅一組被捕獲的圖像11-16，但是在實(shí)施例中，系統(tǒng)處理由相機(jī)loo以預(yù)定的幀速率所捕獲的序列圖像。因此，例如，圖像Ii1-1e1在時(shí)間L處被捕獲，圖像Ii2-1e2在時(shí)間t2處被捕獲，圖像Iin-1en在時(shí)間、處被捕獲等等。這允許球的位置在時(shí)間t1; t2，...，tn等等處確定，使得可以在用該球比賽的時(shí)間始終追蹤球的位置。能夠使用任何預(yù)定的幀速率，盡管在實(shí)施例中，幀速率被選擇為足夠高以準(zhǔn)確地追蹤球的改變位置但不是高到以致造成控制器204中的任何處理延遲(因此允許系統(tǒng)實(shí)時(shí)處理圖像)。例如，幀速率可以為每相機(jī)25、30、50、60或100幀每秒(對(duì)于六個(gè)相機(jī)來說，對(duì)應(yīng)于總共 150、180、300、360 或 600 幀每秒)。圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的更詳細(xì)的控制器204?？刂破?04包括來自相機(jī)校準(zhǔn)計(jì)算機(jī)202的已校正的被捕獲圖像ΙΓ-Ι6’中的每一個(gè)進(jìn)入控制器204的接口。圖像被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器302中?？刂破?04還包括用于執(zhí)行所要求的球位置和球軌跡確定處理的CPU 304、用于存儲(chǔ)指示球表面的特征圖案的數(shù)據(jù)的球圖案存儲(chǔ)器模塊306以及進(jìn)球指示信號(hào)可以通過其發(fā)射到頭戴式耳機(jī)208的無線收發(fā)器接口。不僅圖像11’ -16 ’，存儲(chǔ)器302也可以存儲(chǔ)由相機(jī)100在不同于圖像ΙΓ-Ι6’被捕獲時(shí)的時(shí)間所捕獲的其它組的圖像。存儲(chǔ)器302還可以存儲(chǔ)將要由CPU 304執(zhí)行的計(jì)算機(jī)指令。為了檢測(cè)場(chǎng)景內(nèi)的球的位置，圖像ΙΓ -16’中的每一個(gè)都通過CPU 304來處理。CPU 304然后試圖通過找到與由球圖案存儲(chǔ)器模塊306中的數(shù)據(jù)所規(guī)定的球表面的特征圖案的部分匹配的圖像區(qū)段來識(shí)別每個(gè)圖像中的球的至少一部分。例如，這可以使用塊匹配技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，不過可以使用用于選擇基本上與預(yù)定圖案匹配的圖像區(qū)段的、本技術(shù)中已知的任何適當(dāng)?shù)膱D像處理方法。如果發(fā)生這樣的匹配，則CPU 304確定圖像的匹配區(qū)段的位置數(shù)據(jù)。例如，這個(gè)位置數(shù)據(jù)可以是定義圖像內(nèi)的匹配區(qū)段的邊緣的像素的一系列位置，像素的位置為相對(duì)于圖像中的預(yù)定參考點(diǎn)所確定的X坐標(biāo)和y坐標(biāo)。預(yù)定參考點(diǎn)可以是(例如)圖像的轉(zhuǎn)角中的一個(gè)。它還可以通過圖像內(nèi)的預(yù)定對(duì)象的位置來確定。CPU 304還確定用于圖像中的球的方位數(shù)據(jù)。 這個(gè)方位數(shù)據(jù)基于在圖像中檢測(cè)到的球的表面的特征圖案的區(qū)段，并且如稍后說明的，這個(gè)方位數(shù)據(jù)允許CPU 304確定場(chǎng)景內(nèi)的球的中心的位置，即使例如僅球的表面的一部分在相機(jī)100中的每一個(gè)的視場(chǎng)內(nèi)是可見的。CPU 304能夠經(jīng)由所捕獲的圖像II’ _16’中的每一個(gè)中的球的被確定的位置和方位數(shù)據(jù)以及相機(jī)100中的每一個(gè)的相對(duì)位置來確定場(chǎng)景內(nèi)的球的中心的真實(shí)位置。對(duì)于場(chǎng)景的每個(gè)被捕獲的圖像，CPU 304將針對(duì)圖像中的匹配區(qū)段的被確定圖像位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為針對(duì)場(chǎng)景內(nèi)的匹配區(qū)段的場(chǎng)景位置數(shù)據(jù)。例如，如果圖像位置數(shù)據(jù)由像素
位置(Xl，Y1)、(X2,12).....(xn, yn)來定義，那么所對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景位置數(shù)據(jù)將是場(chǎng)景內(nèi)的位置
(實(shí)際的X1,實(shí)際的Y1)、(實(shí)際的χ2，實(shí)際的y2)、...、(實(shí)際的χη，實(shí)際的yn)。將相對(duì)于與圖像內(nèi)的預(yù)定參考點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景內(nèi)的點(diǎn)來定義場(chǎng)景內(nèi)的位置。例如，如果圖像內(nèi)的預(yù)定參考點(diǎn)由圖像內(nèi)的不動(dòng)對(duì)象的位置來定義，則場(chǎng)景內(nèi)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)將是該對(duì)象本身的位置。針對(duì)一圖像的圖像位置數(shù)據(jù)和場(chǎng)景位置數(shù)據(jù)將通過縮放比率(例如，場(chǎng)景中的
0.5cm等于一個(gè)像素)而聯(lián)系起來，該縮放比率依賴于用于捕獲該圖像的相機(jī)的各種參數(shù)設(shè)置(諸如相機(jī)的焦距和變焦)。例如，對(duì)于更長(zhǎng)的焦距和更大的變焦級(jí)別，比對(duì)于更短的焦距和更低的變焦級(jí)別而言，定義圖像位置數(shù)據(jù)的像素中的每一個(gè)的長(zhǎng)度將對(duì)應(yīng)于更小的場(chǎng)景內(nèi)的實(shí)際距離，這產(chǎn)生更小的縮放比率。一旦已經(jīng)確定了用于被捕獲的圖像ΙΓ -16’中的每一個(gè)的場(chǎng)景位置數(shù)據(jù)，就根據(jù)該場(chǎng)景位置數(shù)據(jù)、方位數(shù)據(jù)和相機(jī)100的相對(duì)位置來確定場(chǎng)景內(nèi)的球的位置。例如，相機(jī)100中的每一個(gè)的相對(duì)位置和各種參數(shù)設(shè)置被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器302中，并且可以針對(duì)在不同大小的足球運(yùn)動(dòng)場(chǎng)中的不同的相機(jī)位置和設(shè)置來適當(dāng)?shù)馗淖??？梢酝ㄟ^例如將第一相機(jī)的位置定義為原點(diǎn)并且相對(duì)于此原點(diǎn)定義所有其它相機(jī)的位置來定義相機(jī)100的相對(duì)位置。必須使相機(jī)100的相對(duì)位置可被CPU 304利用以便于CPU 304根據(jù)相機(jī)100中的每一個(gè)的二維場(chǎng)景位置數(shù)據(jù)和方位數(shù)據(jù)來確定場(chǎng)景內(nèi)的球的三維位置。例如，如果第一相機(jī)能夠確定由相對(duì)于第一預(yù)定參考點(diǎn)的參數(shù)(Xl，Y1)所定義的第一坐標(biāo)系統(tǒng)中的球的位置，并且與第一相機(jī)不同地定位的第二相機(jī)能夠確定由相對(duì)于第二預(yù)定參考點(diǎn)的參數(shù)(x2，I2)所定義的第二坐標(biāo)系統(tǒng)中的球的位置，則CPU 304能夠確定相機(jī)的三維位置，只要它知道第一坐標(biāo)系統(tǒng)和第二坐標(biāo)系統(tǒng)是如何被相關(guān)的。因?yàn)榈谝蛔鴺?biāo)系統(tǒng)和第二坐標(biāo)系統(tǒng)之間的關(guān)系取決于相機(jī)100的相對(duì)位置，所以必須使相機(jī)100的相對(duì)位置可被CPU 304利用以便確定球的三維位置。盡管對(duì)于球未被從任何相機(jī)的視野遮擋的簡(jiǎn)化的情況給出了上述的示例，但是還必須使相機(jī)100的相對(duì)位置可被CPU 304利用以便于CPU 304在視野中球被部分地遮擋時(shí)確定球的位置。這是因?yàn)閷?duì)于被捕獲的一組圖像ΙΓ-16’中的每一個(gè)圖像，該圖像內(nèi)的匹配區(qū)段的位置數(shù)據(jù)將在捕獲該圖像的相機(jī)所特有的坐標(biāo)系統(tǒng)中被定義。為了便于CPU 304根據(jù)位置和方位數(shù)據(jù)來確定場(chǎng)景內(nèi)的球的位置，必須使針對(duì)每個(gè)相機(jī)100的坐標(biāo)系統(tǒng)之間的關(guān)系可被CPU 304利用。再次地，不同的坐標(biāo)系統(tǒng)之間的關(guān)系取決于相機(jī)的相對(duì)位置并且因此必須使相機(jī)的相對(duì)位置可被CPU 304利用。當(dāng)試圖檢測(cè)圖像內(nèi)的匹配區(qū)段時(shí)，CPU 304可以生成多個(gè)置信值。這些置信值可以對(duì)應(yīng)于例如球的顏色、球的形狀或球的圖案，并且將允許CPU 304將球圖案檢測(cè)處理集中于匹配區(qū)段可能被找到的圖像區(qū)域。 例如，如果CPU 304從存儲(chǔ)在球圖案存儲(chǔ)器模塊306內(nèi)的數(shù)據(jù)中知道球的表面大部分被上白色，則CPU 304可以搜索圖像的顏色較淡的區(qū)段?？商鎿Q地，CPU 304可以確定在球的表面上不存在的特定顏色，并且因此避免處理這些顏色出現(xiàn)在其中的圖像區(qū)域。這具有在查找圖像內(nèi)的匹配區(qū)段時(shí)減少由CPU 304所要求的處理量的優(yōu)點(diǎn)。CPU 304還可以將球圖案檢測(cè)處理集中于一組圖像Iln’ _I6n’中的每個(gè)圖像的下述區(qū)域:基于被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器302中的先前被捕獲的圖像中球的位置，球很可能處在這些區(qū)域中。例如，如果在從特定的相機(jī)100在時(shí)間捕獲的圖像Illri’中在坐標(biāo)(x，y)處找到球，則CPU 304可以在由特定的相機(jī)100在時(shí)間tn捕獲的下一個(gè)圖像Iln’中的坐標(biāo)(X，y)附近的預(yù)定區(qū)段中開始搜索球圖案。還可以使用在同一組圖像Iln’_I6n’內(nèi)的至少一個(gè)另外的圖像內(nèi)的球的所確定位置，該至少一個(gè)圖像由不同的相機(jī)100所捕獲。可替換地，可以使用本領(lǐng)域內(nèi)已知的任何其它適當(dāng)?shù)念A(yù)測(cè)圖像處理技術(shù)。再次地，這個(gè)具有在查找圖像內(nèi)的匹配區(qū)段時(shí)減少CPU 304所要求的處理量的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)檫x擇了智能開始點(diǎn)。同樣地，將更快速地檢測(cè)到球的位置。CPU 304還可以使用例如置信值,或者使用本領(lǐng)域內(nèi)已知的任何其它適當(dāng)?shù)姆椒▉韽膱D像中的每一個(gè)中消除噪聲和/或假球。這樣的方法能夠包括使用來自僅單個(gè)圖像的數(shù)據(jù)，或者能夠包括使用來自多個(gè)圖像的數(shù)據(jù)。所述多個(gè)圖像能夠包括同一組Iln’_I6n’內(nèi)的圖像，或者能夠包括在不同時(shí)間捕獲的不同組中的圖像。為了在從所有相機(jī)的視野看球是隱藏的時(shí)間間隔期間確定場(chǎng)景內(nèi)的球的軌跡(有時(shí)被稱為速度(velocity)，因?yàn)樗俣劝ㄋ俾?speed)和方向)，第一序列圖像由相機(jī)100剛好在球被隱藏的時(shí)間間隔之前以第一預(yù)定的幀速率來捕獲。該第一序列圖像被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器302中。第二序列圖像然后由相機(jī)100剛好在球被隱藏的時(shí)間間隔之后以第二預(yù)定的幀速率來捕獲。該第二序列圖像然后也被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器302中。對(duì)于在時(shí)間tn捕獲的并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器302中的每個(gè)單獨(dú)組的圖像Iln’ _I6n’，場(chǎng)景內(nèi)的球的位置由CPU 304根據(jù)先前所描述的來確定。CPU 304然后使用針對(duì)第一序列圖像內(nèi)的每一組圖像Iln’ _I6n’所確定的球的位置以及第一預(yù)定幀速率來確定剛好在球被隱藏的時(shí)間間隔之前的球的速率和方向。同樣地，CPU 304使用針對(duì)第二序列圖像內(nèi)的每一組圖像Ilm’_I6m’所確定的球的位置以及第二預(yù)定巾貞速率來確定剛好在球被隱藏的時(shí)間間隔之后的球的速率和方向。例如，對(duì)于一系列圖像，CPU 304可以通過計(jì)算根據(jù)在時(shí)間1捕獲的一組圖像Iln’ -16n’所確定的場(chǎng)景內(nèi)的球的位置與根據(jù)在時(shí)間tn_i捕獲的前一組圖像IIlri’ -1elri’所確定的場(chǎng)景內(nèi)的球的位置之間的差，來確定在捕獲該一組圖像Iln’ -16n’時(shí)的時(shí)間、處的球的速率。CPU 304然后將這個(gè)差除以時(shí)間間隔tn-tn_i，該時(shí)間間隔tn-tn_i對(duì)于連續(xù)地被捕獲的圖像組來說等于預(yù)定幀速率的倒數(shù)。球的速率和方向還可以被總地稱為球的速度。結(jié)合在球被隱藏的時(shí)間間隔之前和之后所確定的速度使用該球的影響特征數(shù)據(jù)，CPU 304可以確定在這個(gè)時(shí)間間隔期間的球的位置。影響特征數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器302中，并且包括對(duì)于在球被隱藏時(shí)經(jīng)歷沖擊(例如，如果它擊中球門柱或被踢中)的情況下對(duì)球的軌跡進(jìn)行建模有用的任何數(shù)據(jù)。影響特征數(shù)據(jù)能夠包括例如球被充氣到的壓力、有關(guān)球的空氣動(dòng)力學(xué)信息或建造球的材料的彈性屬性在不同溫度處以及在不同天氣條件下如何改變。影響特征數(shù)據(jù)在開始足球比賽之前根據(jù)比賽球來試驗(yàn)地確定，并且重要地指示對(duì)于給定的影響力在影響之后任何給定時(shí)間球所經(jīng)歷的變形量。被隱藏的球軌跡檢測(cè)可以在CPU 304確定球是不可見的時(shí)間間隔自動(dòng)發(fā)生。然后，在所確定的軌跡示出了整個(gè)球已經(jīng)越過整個(gè)球門線的情況下，進(jìn)球指示信號(hào)可以被發(fā)送給頭戴式耳機(jī)208?？商鎿Q地，為了減少處理的量，在球非常接近于球門線時(shí)變成被隱藏的情況下可以手動(dòng)地發(fā)起被隱藏的球軌跡檢測(cè)。這樣的手動(dòng)方法是可能的，因?yàn)橐灶A(yù)定的幀速率所捕獲的各組已校正的被捕獲圖像Iln’ _I6n’可以在存儲(chǔ)器302中被存儲(chǔ)預(yù)定的時(shí)間段，諸如30秒，以便在需要它們時(shí)它們是可用的。指示球表面的特征圖案的球圖案存儲(chǔ)器模塊306內(nèi)包括的數(shù)據(jù)可以對(duì)于具有不同特征圖案的足球(例如，對(duì)于普通且高可見性圖案化的足球)而被改變或者更新。另外不同的制造商具有不同的球設(shè)計(jì)。因此，針對(duì)任意數(shù)目的不同的球和球設(shè)計(jì)，球圖案庫被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器模塊306內(nèi)。這個(gè)改變或更新能夠例如由作為物理上可移除的和可替換的存儲(chǔ)器模塊的球圖案存儲(chǔ)器模塊306或者由可操作來電子地從諸如外部計(jì)算機(jī)(未示出)的外部來源接收新的或已更新的數(shù)據(jù)的球圖案存儲(chǔ)器模塊306來進(jìn)行。在球圖案存儲(chǔ)器模塊306可操作來電子地接收新的或已更新的數(shù)據(jù)的情況下，這能夠通過外部來源與球圖案存儲(chǔ)器模塊306之間的有線或無線連接來發(fā)生。為了利用指示例如相機(jī)100的位置的數(shù)據(jù)、相機(jī)100的各種參數(shù)以及球的影響特征數(shù)據(jù)來更新存儲(chǔ)器302，需要控制器204具有用戶接口(未示出)以便于這樣的數(shù)據(jù)被輸入給控制器204。用戶接口能夠包括例如傳統(tǒng)的顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)、或觸摸屏幕接口。因?yàn)檫M(jìn)球是否得分由CPU 304基于球的中心是否越過整個(gè)球門線大于球的半徑的距離來確定，所以在實(shí)施例中，指示球的半徑的數(shù)據(jù)被包括在控制器204的存儲(chǔ)器302或球圖案存儲(chǔ)器模塊306中。圖4A-4C示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的相機(jī)校準(zhǔn)參考標(biāo)記的位置。圖4A示意性地示出了從球門的側(cè)面看的視圖。相機(jī)校準(zhǔn)參考標(biāo)記402被放置在球門網(wǎng)支架116中的每一個(gè)的頂部或附近以及在球門柱120中的每一個(gè)的底部。參考標(biāo)記402能夠被放置在不同的位置中。然而，重要的是這樣的位置被選擇為使得參考標(biāo)記402在場(chǎng)景內(nèi)是不動(dòng)的，從而一個(gè)被捕獲的圖像與下一個(gè)被捕獲的圖像之間的參考標(biāo)記402的位置的任何變化是由于相機(jī)100的移動(dòng)而不是參考標(biāo)記的移動(dòng)而導(dǎo)致的。參考標(biāo)記402中的每一個(gè)被定位以便對(duì)相機(jī)100中的至少一個(gè)是清楚可見的(也就是說，在相機(jī)校準(zhǔn)計(jì)算機(jī)202可以可靠地檢測(cè)到參考標(biāo)記202的位置的程度上對(duì)至少一個(gè)相機(jī)100可見)。在一個(gè)實(shí)施例中，相機(jī)100中的每一個(gè)應(yīng)該能夠清楚地觀察多個(gè)參考標(biāo)記402，使得即使參考標(biāo)記402中的一個(gè)或多個(gè)的相機(jī)視野變?yōu)楸徽趽鯐r(shí)也能夠在所捕獲的圖像中有效地抵消相機(jī)運(yùn)動(dòng)。例如，參考標(biāo)記402和相機(jī)100能夠被定位為使得每個(gè)相機(jī)100都能夠觀察到在球門柱120的底部的一個(gè)參考標(biāo)記402和在球門網(wǎng)支架116的每一個(gè)上的一個(gè)參考標(biāo)記402。實(shí)際上,通過將參考標(biāo)記402放置在每一個(gè)球門網(wǎng)支架116的頂部,參考標(biāo)記402在捕獲的各圖像之間移動(dòng)或者變?yōu)楸徽趽醯目赡苄允欠浅Ｐ〉?。圖4B示意性地示出了在一個(gè)球門網(wǎng)支架116的頂部的參考標(biāo)記402的放大視圖。兩個(gè)參考標(biāo)記402被示出為被定位使得每個(gè)參考標(biāo)記402都清楚地在不同的相機(jī)100的視場(chǎng)內(nèi)(為了清楚，相機(jī)100被示出為比它們實(shí)際上將更接近于參考標(biāo)記)。在一個(gè)實(shí)施例中，可以在球門網(wǎng)支架116的頂部定位更多數(shù)目的參考標(biāo)記402以便每一個(gè)參考標(biāo)記都在不同的相機(jī)100的視場(chǎng)內(nèi)。圖4C示意性地示出了在球門柱120中的一個(gè)的底部的參考標(biāo)記402的放大視圖。在圖4C中從正面透視圖看到參考標(biāo)記402。與特定的相機(jī)100相對(duì)應(yīng)的參考標(biāo)記402中的每一個(gè)(不管它們位于在哪里)都應(yīng)該被定向以便在相機(jī)的視場(chǎng)中從基本上正面的透視圖看見。這使連接到相機(jī)100的相機(jī)校準(zhǔn)計(jì)算機(jī)202更容易檢測(cè)到參考標(biāo)記402的位置。如同圖4B，在優(yōu)選的實(shí)施例中，能夠在球門網(wǎng)支架116的底部定位比所示出的數(shù)目更多的參考標(biāo)記402以便每一個(gè)參考標(biāo)記都在不同的相機(jī)100的視場(chǎng)內(nèi)。如圖4A-4C中所示，在一個(gè)實(shí)施例中，參考標(biāo)記402是由暗色矩形邊框與淡色內(nèi)矩形組成的矩形形狀。這使得檢測(cè)每個(gè)圖像中的參考標(biāo)記402的位置更容易，因?yàn)闃?biāo)記具有清晰的圖案。另外，為了更加容易地捕獲每個(gè)圖像中的參考標(biāo)記402,參考標(biāo)記402還可以被制作為熒光的和/或反射的。將參考標(biāo)記402定位在球門網(wǎng)支保持架116的頂部以及在球門柱120的底部是優(yōu)選的，因?yàn)椴幌袂蜷T框的其它部分，這些部分在足球比賽的過程期間通常經(jīng)歷非常小的移動(dòng)。圖5A示意性地示出了在其表面上具有特征圖案502的足球500。在這個(gè)特定的示例中，圖案502由淡色背景上的暗色六邊形形狀組成。指示特征圖案502的數(shù)據(jù)被包括在球圖案模塊306內(nèi)。圖5B示意性地示出了在足球500被障礙物506 (在這種情況下，障礙物為足球球員的腿)從視野中部分地遮擋的足球比賽期間的場(chǎng)景504。在該場(chǎng)景的圖像由相機(jī)100捕獲、被由連接到相機(jī)的相機(jī)校準(zhǔn)計(jì)算機(jī)202正確地抵消以及然后被發(fā)送到控制器204的情況下，控制器內(nèi)的CPU 304將處理該圖像以基于存儲(chǔ)在球圖案存儲(chǔ)器模塊306內(nèi)的指示球的特征圖案502的數(shù)據(jù)來找到圖像內(nèi)的球的位置和方位數(shù)據(jù)，如先前所述。圖5C示意性地示出了包括球500和障礙物506的場(chǎng)景504的放大視圖。圖5C還示出了場(chǎng)景的圖像的區(qū)段508、510，這些區(qū)段匹配球的特征圖案502并且因此通過CPU 304被檢測(cè)到。這些匹配區(qū)段508、510對(duì)應(yīng)于場(chǎng)景的圖像內(nèi)的球。在許多情況下，在障礙物506更大的情況下，僅匹配區(qū)段508、510中的一個(gè)可以是可見的并且因此可由CPU 304檢測(cè)到。另外，在整個(gè)比賽的持續(xù)時(shí)間，照明條件在場(chǎng)景內(nèi)改變。在照明上的這些改變可以導(dǎo)致球的顏色變得更暗或更淡。實(shí)際上，如果場(chǎng)地在比賽期間接通人工照明，則球的顏色可以變得更淡并且具有人造光從球反射回來的變白的區(qū)域。為了說明這個(gè)，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器模塊306中的球的特征圖案502被應(yīng)用照明算法以校正這些改變。這樣的算法在圖像處理領(lǐng)域中是已知的并且因此將不在下文中描述。如先前所描述的，CPU 304能夠使用針對(duì)一組圖像Iln’_I6n’內(nèi)的每個(gè)圖像內(nèi)的球所確定的位置和方位數(shù)據(jù)來確定場(chǎng)景內(nèi)球500的中心512的真實(shí)位置。圖6A-6C示意性地示出了用于場(chǎng)景內(nèi)的球的圖像的方位數(shù)據(jù)的示例。圖6A再次示出了具有特征圖案502的足球500。示出了可視區(qū)段600和602，每個(gè)分別包括特征圖案區(qū)段604和606。將假定對(duì)于一組被捕獲的圖像Iln’ _I6n’內(nèi)的場(chǎng)景的特定圖像來說，僅僅可視區(qū)段600、602是圖像內(nèi)的球的可見區(qū)段。根據(jù)已經(jīng)描述的，可視區(qū)段600、602內(nèi)的特征圖案區(qū)段604和606由CPU 304來檢測(cè)并且可視區(qū)段600、602中每一個(gè)的位置數(shù)據(jù)被確定。在這個(gè)示例中，特征圖案區(qū)段604和606構(gòu)成圖像內(nèi)的球500的方位數(shù)據(jù)。
圖6B和6C分別示意性地示出了可視區(qū)段600和602的放大視圖。CPU304將特征圖案區(qū)段604、606中的每一個(gè)映射到在球圖案存儲(chǔ)器模塊306內(nèi)存儲(chǔ)的指示特征圖案502的數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)部分。與用于可視區(qū)段600、602中的每一個(gè)的位置數(shù)據(jù)結(jié)合，CPU 304則具有足夠的信息來確定圖像內(nèi)的球500的中心512的位置。這是因?yàn)?，假設(shè)給定了圖像內(nèi)的可視區(qū)段600和602中的每一個(gè)的位置數(shù)據(jù)，則僅球500的中心512 —個(gè)位置就能夠規(guī)定各自的可視區(qū)段600和602中的每一個(gè)內(nèi)的特定特征圖案區(qū)段604和606。為了簡(jiǎn)單化，圖6A-6C示出了 CPU 304如何僅使用一組被捕獲的圖像Iln’_I6n’內(nèi)的單個(gè)圖像內(nèi)的球的位置和方位數(shù)據(jù)來確定該圖像內(nèi)球的中心的位置。然而，將不能夠?qū)蝹€(gè)圖像確定場(chǎng)景內(nèi)的球的中心的三維位置，因?yàn)樗东@的圖像本身僅僅是二維的。此外，如果例如在所捕獲的圖像內(nèi)僅可視區(qū)段600是可視的，則CPU 304將非常難以準(zhǔn)確地確定場(chǎng)景內(nèi)的球的中心的位置，因?yàn)榭赡艽嬖谇虻亩鄠€(gè)位置，這些位置基本上規(guī)定出可視區(qū)段600內(nèi)的特征圖案區(qū)段604。實(shí)際上，CPU 304因此可操作來使用一組被捕獲的圖像Iln’ _I6n’內(nèi)的每一個(gè)圖像的球的位置和方位數(shù)據(jù)以及相機(jī)100的位置和各種參數(shù)設(shè)置來確定場(chǎng)景內(nèi)的球的中心的三維位置。例如，如果存在在第一圖像中的具有第一特征圖案區(qū)段的第一可視區(qū)段以及在第二圖像中的具有第二特征圖案區(qū)段的第二可視區(qū)段，則CPU 304可操作來使用和圖6A-6C中所描述的相同的原理、基于第一和第二可視區(qū)段中的每一個(gè)的位置數(shù)據(jù)和特征圖案區(qū)段來確定場(chǎng)景內(nèi)的球的中心的位置。因?yàn)橐呀?jīng)使用了兩個(gè)單獨(dú)的圖像(來自兩個(gè)單獨(dú)的相機(jī))，所以能夠確定場(chǎng)景內(nèi)的球的中心的三維位置。圖7示意性地示出了在從相機(jī)100的角度看球變成被隱藏的時(shí)間間隔期間由CPU304所確定的球的軌跡。當(dāng)CPU 304不能夠根據(jù)由相機(jī)100在時(shí)間tn所捕獲的一組圖像Iln’ -16n’準(zhǔn)確地確定場(chǎng)景內(nèi)的球的位置時(shí)，認(rèn)為球在時(shí)間tn是被隱藏的。例如，球可以被大量的障礙物包圍使得球無一部分對(duì)相機(jī)100中的任何一個(gè)可見?？商鎿Q地，球可以僅對(duì)單個(gè)相機(jī)100可見，在這種情況下，CPU 304未被提供有足夠位置和方位數(shù)據(jù)來確定場(chǎng)景內(nèi)的球的位置。圖7示出了其中中心512經(jīng)由傳入軌跡702進(jìn)入隱藏區(qū)域700并且經(jīng)由傳出軌跡704離開隱藏區(qū)域700的球500。CPU 304能夠確定剛好在球變得被隱藏在隱藏區(qū)域700中之前的時(shí)間A處的球的速度V1和剛好在球被隱藏在隱藏區(qū)域700中之后的時(shí)間t2處的球的速度v2，如先前所述。CPU 304然后能夠使用在時(shí)間h和t2處的場(chǎng)景內(nèi)的球的檢測(cè)到的位置、在時(shí)間h和t2的球的所確定的速度以及在存儲(chǔ)器302中存儲(chǔ)的用于球的影響特征數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)來確定隱藏區(qū)域700內(nèi)的球的隱藏軌跡708。在圖7的示例中，球門線706在隱藏區(qū)域700內(nèi)。由CPU 304確定的隱藏軌跡708示出了在球被隱藏的時(shí)間間隔期間球500的中心512越過球門線708并且因此進(jìn)球已經(jīng)得分。本發(fā)明的實(shí)施例因此使其能夠確定球是否在球被從相機(jī)100的視野隱藏的時(shí)間間隔期間已經(jīng)越過球門線。通過知道傳入和傳出軌跡的加速度、速度、位置以及相對(duì)時(shí)間，系統(tǒng)能夠通過計(jì)算在軌跡的改變期間作用在球上的力來插值位置/時(shí)間信息。通過知道作用在球上的力，能夠計(jì)算對(duì)球的壓縮和接觸到球的對(duì)象的位置/時(shí)間。因此，如果在變?yōu)楸浑[藏之前球正以速度X1行進(jìn)，則軌跡的角度和球的速率是已知的。如果在再次看見球之后，球正以速度I2行進(jìn)，則軌跡的角度和球的速率是已知的。因?yàn)榧俣ㄔ陔[藏時(shí)段期間有力施加到球(例如，因?yàn)榍驈囊粚?duì)象彈回，或者因?yàn)榍騿T踢了球)，使得球能夠以速度 2行進(jìn)，所以力被施加處的位置被假定為球所行進(jìn)的最遠(yuǎn)距離。因?yàn)榍蛩?jīng)歷的速度上的變化是被施加到球的力的結(jié)果，所以能夠計(jì)算施加到球的力。此外，因?yàn)榍虻乃俣菼2(其為速率和方向)是已知的，所以能夠推斷力何時(shí)被施加到球。因此，能夠計(jì)算球的最遠(yuǎn)位置。此外，通過知道球的壓縮，能夠進(jìn)一步確立力何時(shí)被施加到球。例如，如果就在球再次變得可見之前施加了力，則由于力的施加而導(dǎo)致球?qū)⒖雌饋硐褡冃蔚?。然而，如果僅在球變得隱藏之后施加了力，則球已經(jīng)更大程度上恢復(fù)它的形狀并且因此將看起來變形較小。根據(jù)球的壓力(和任何其它相關(guān)影響特征)以及施加到球的力來計(jì)算球變形的量?，F(xiàn)將參照?qǐng)D8來描述系統(tǒng)的操作的簡(jiǎn)要描述。在比賽期間，相機(jī)100全部從球門的不同視場(chǎng)來捕獲圖像，如步驟800中所示。相機(jī)100還捕獲位于球門柱的基部和球門網(wǎng)支架116的頂部的參考標(biāo)記402。對(duì)于每個(gè)圖像，確定該圖像中的參考標(biāo)記402中的至少一個(gè)的位置，如步驟802中所示。因?yàn)閰⒖紭?biāo)記402被認(rèn)為是在場(chǎng)景內(nèi)的固定位置中，所以連續(xù)的圖像之間的參考標(biāo)記402的任何移動(dòng)是由于相機(jī)100的移動(dòng)而導(dǎo)致的。在步驟804處，在連續(xù)的圖像中的、由每個(gè)相機(jī)100所捕獲的至少一個(gè)參考標(biāo)記402之間的位置上的差被用來確定移動(dòng)變換。換句話說，因?yàn)閳D像中的參考標(biāo)記402的移動(dòng)是由于相機(jī)100的移動(dòng)而導(dǎo)致的，所以在所捕獲的圖像中的所有其它的像素被移動(dòng)相同的量。因此，在所捕獲的圖像中的每個(gè)像素的位置都被應(yīng)用此移動(dòng)變換。在移動(dòng)變換已經(jīng)被應(yīng)用到每個(gè)像素之后，檢測(cè)到每個(gè)圖像的、與球的表面的特征圖案匹配的區(qū)段，并且確定了這些匹配區(qū)段中的每一個(gè)的位置和方位數(shù)據(jù)，如在步驟806中所示。每個(gè)圖像的位置和方位數(shù)據(jù)然后被用來確定場(chǎng)景內(nèi)的球的位置，如在步驟808中所示。參照?qǐng)D3和圖5A-6C來說明了匹配區(qū)段的檢測(cè)、匹配區(qū)段的位置和方位數(shù)據(jù)的確定以及場(chǎng)景內(nèi)的球的位置的隨后確定。在步驟810中，根據(jù)場(chǎng)景內(nèi)的球的所確定的位置來決定整個(gè)球是否已經(jīng)越過整個(gè)球門線。在整個(gè)球被認(rèn)為是已經(jīng)越過整個(gè)球門線的情況下，則生成進(jìn)球指示信號(hào)，如步驟812中所示。該進(jìn)球指示信號(hào)然后被發(fā)送給比賽裁判的頭戴式耳機(jī)。盡管已經(jīng)參照球門線對(duì)前述內(nèi)容進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并沒有被這樣限制。具體地，在實(shí)施例中，比賽裁判能夠得到球越過比賽場(chǎng)地內(nèi)的諸如發(fā)球邊線或球門發(fā)球線等的任何線的指示。盡管已經(jīng)參照球?qū)η笆鰞?nèi)容進(jìn)行了說明，但是設(shè)想了諸如羽毛球或冰球之類的任何類型的運(yùn)動(dòng)拋射體。在至少部分地使用軟件控制的數(shù)據(jù)處理設(shè)備來實(shí)現(xiàn)上文所述的本發(fā)明的實(shí)施例的情況下，將要了解的是，提供這樣的軟件控制的計(jì)算機(jī)程序以及通過其來提供這樣的計(jì)算機(jī)程序的傳輸裝置、存儲(chǔ)器或其它介質(zhì)被設(shè)想為本發(fā)明的方面。明顯地，考慮到上述教導(dǎo)，本發(fā)明的大量修改和變化是可能的。因此要理解的是，在隨附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明可以被實(shí)現(xiàn)與如在這里具體描述的不同。在本發(fā)明的實(shí)施例已經(jīng)被描述為至少部分地通過軟件控制的數(shù)據(jù)處理設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的情況下，將要了解的是， 承載這樣的軟件的非暫時(shí)機(jī)器可讀介質(zhì)，諸如光盤、磁盤、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等也被認(rèn)為是表示本發(fā)明的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于確定在運(yùn)動(dòng)拋射體被從相機(jī)的視野隱藏的時(shí)間間隔期間場(chǎng)景內(nèi)的所述運(yùn)動(dòng)拋射體的位置的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 接口，所述接口可操作來接收在所述時(shí)間間隔之前由所述相機(jī)以第一預(yù)定的幀速率所捕獲的所述場(chǎng)景的第一序列圖像和在所述時(shí)間間隔之后由所述相機(jī)以第二預(yù)定的圖像速率所捕獲的所述場(chǎng)景的第二序列圖像； 運(yùn)動(dòng)拋射體檢測(cè)裝置，所述運(yùn)動(dòng)拋射體檢測(cè)裝置可操作來針對(duì)所述第一序列圖像和第二序列圖像中的每個(gè)圖像來檢測(cè)所述場(chǎng)景內(nèi)的所述運(yùn)動(dòng)拋射體的所述位置； 速度檢測(cè)單元，所述速度檢測(cè)單元可操作來基于針對(duì)所述第一序列圖像中的每個(gè)圖像所檢測(cè)到的所述場(chǎng)景內(nèi)的所述運(yùn)動(dòng)拋射體的位置和所述第一幀速率來確定在所述時(shí)間間隔之前的所述運(yùn)動(dòng)拋射體的速度，并且基于針對(duì)所述第二序列圖像中的每個(gè)圖像所檢測(cè)到的所述場(chǎng)景內(nèi)的所述運(yùn)動(dòng)拋射體的位置和所述第二預(yù)定的圖像速率來確定剛好在所述時(shí)間間隔之后的所述運(yùn)動(dòng)拋射體的速度；以及 運(yùn)動(dòng)拋射體位置確定單元，所述運(yùn)動(dòng)拋射體位置確定單元可操作來使用針對(duì)所述第一序列圖像和第二序列圖像中的每個(gè)圖像所檢測(cè)到的所述場(chǎng)景內(nèi)的所述運(yùn)動(dòng)拋射體的位置以及所確定的剛好在所述時(shí)間間隔之前和之后的所述運(yùn)動(dòng)拋射體的速度中的至少一個(gè)來確定在所述時(shí)間間隔期間的所述運(yùn)動(dòng)拋射體的所述位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述場(chǎng)景的所述第一序列圖像和所述第二序列圖像包括預(yù)定線，并且其中所述運(yùn)動(dòng)拋射體位置確定單元可操作來在所述球的所述位置被確定為已經(jīng)越過所述預(yù)定線的情況下生成指示信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述運(yùn)動(dòng)拋射體位置確定單元可操作來在所述運(yùn)動(dòng)拋射體的所述位置被確定為已經(jīng)越過所述預(yù)定線大于所述運(yùn)動(dòng)拋射體的半徑的距離時(shí)生成所述指示信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述預(yù)定線是球門線。`
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述運(yùn)動(dòng)拋射體確定單元進(jìn)一步可操作來根據(jù)所述第二序列圖像內(nèi)的每個(gè)圖像中的所述運(yùn)動(dòng)拋射體的變形來計(jì)算所述運(yùn)動(dòng)拋射體的所述位置。
6.一種用于確定在運(yùn)動(dòng)拋射體被從相機(jī)的視野隱藏的時(shí)間間隔期間場(chǎng)景內(nèi)的所述運(yùn)動(dòng)拋射體的位置的方法，所述方法包括: 接收在所述時(shí)間間隔之前由所述相機(jī)以第一預(yù)定的幀速率所捕獲的所述場(chǎng)景的第一序列圖像和在所述時(shí)間間隔之后由所述相機(jī)以第二預(yù)定的圖像速率所捕獲的所述場(chǎng)景的第二序列圖像； 針對(duì)所述第一序列圖像和第二序列圖像中的每個(gè)圖像來檢測(cè)所述場(chǎng)景內(nèi)的所述運(yùn)動(dòng)拋射體的所述位置； 基于針對(duì)所述第一序列圖像中的每個(gè)圖像所述檢測(cè)到的所述場(chǎng)景內(nèi)的所述運(yùn)動(dòng)拋射體的位置和所述第一幀速率來確定在所述時(shí)間間隔之前的所述運(yùn)動(dòng)拋射體的所述速度，并且基于針對(duì)所述第二序列圖像中的每個(gè)圖像所述檢測(cè)到的所述場(chǎng)景內(nèi)的所述運(yùn)動(dòng)拋射體的位置和所述第二預(yù)定的圖像速率來確定剛好在所述時(shí)間間隔之后的所述運(yùn)動(dòng)拋射體的速度；以及 使用針對(duì)所述第一序列圖像和第二序列圖像內(nèi)的每個(gè)圖像所檢測(cè)到的所述場(chǎng)景內(nèi)的所述運(yùn)動(dòng)拋射體的位置和所確定的剛好在所述時(shí)間間隔之前和之后的所述運(yùn)動(dòng)拋射體的速度中的至少一個(gè)來確定在所述時(shí)間間隔期間的所述運(yùn)動(dòng)拋射體的所述位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述場(chǎng)景的所述第一序列圖像和所述第二序列圖像包括預(yù)定線，并且其中，所述方法包括在所述球的所述位置被確定為已經(jīng)越過所述預(yù)定線的情況下生成指示信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，包括在所述運(yùn)動(dòng)拋射體的所述位置被確定為已經(jīng)越過所述預(yù)定線大于所述運(yùn)動(dòng)拋射體的半徑的距離時(shí)生成所述指示信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述預(yù)定線是球門線。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，包括根據(jù)所述第二序列圖像內(nèi)的每個(gè)圖像中的所述運(yùn)動(dòng)拋射體的變形來計(jì)算所述運(yùn)動(dòng)拋射體的所述位置。
11.一種包括計(jì)算機(jī)可讀指令的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)可讀指令在被加載到計(jì)算機(jī)上時(shí)配置所述計(jì)算機(jī)以執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法。
12.—種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，被配置成在其中或在其上存儲(chǔ)權(quán)利要求11所述的計(jì)算機(jī)程序 。
全文摘要
本發(fā)明公開了方法、設(shè)備以及程序。設(shè)備包括接口，接收在運(yùn)動(dòng)拋射體被從相機(jī)的視野隱藏的時(shí)間間隔之前由相機(jī)以第一幀速率捕獲的場(chǎng)景的第一序列圖像和在該時(shí)間間隔之后以第二圖像速率捕獲的場(chǎng)景的第二序列圖像；運(yùn)動(dòng)拋射體檢測(cè)裝置，針對(duì)第一和第二序列圖像中的每個(gè)圖像檢測(cè)場(chǎng)景內(nèi)的運(yùn)動(dòng)拋射體的位置；速度檢測(cè)單元，基于針對(duì)第一序列圖像檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)拋射體的位置和第一幀速率來確定在該時(shí)間間隔之前運(yùn)動(dòng)拋射體的速度，并且基于針對(duì)第二序列圖像檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)拋射體的位置和第二圖像速率來確定剛好在該時(shí)間間隔之后運(yùn)動(dòng)拋射體的速度；以及運(yùn)動(dòng)拋射體位置確定單元，使用檢測(cè)到的位置和確定的速度中至少一個(gè)確定在該時(shí)間間隔期間運(yùn)動(dòng)拋射體的位置。
文檔編號(hào)A63B71/06GK103100204SQ20121044694
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者安東尼·丹尼爾斯, 保羅·霍金斯 申請(qǐng)人:索尼公司, 索尼歐洲有限公司