本发明专利技术涉及体育赛事视频录制技术领域，公开了一种篮球比赛自动生成运动员点位图的方法和视频拍摄装置，通过标定的广角摄像头的参数矩阵，以及篮球场的二值分割图的边角信息，计算出当前画面与篮球场平面图的单应性矩阵，通过该单应性矩阵对图像进行单应性变换或透视变换，完成将运动员位置映射到篮球场的平面图上，将生成的点位图融合进原视频图像中输出，从而实现在拍摄和记录篮球比赛视频图像的同时显示各个运动员位置，能够实时自动生成双方比赛运动员的在篮球场的平面位置的点位图，便于赛中或赛后进行战术分析和规划，大大提高了点位图绘制的效率和智能化程度。了点位图绘制的效率和智能化程度。了点位图绘制的效率和智能化程度。
【技术实现步骤摘要】
一种篮球比赛自动生成运动员点位图的方法和视频拍摄装置
[0001]本专利技术涉及体育赛事视频录制
，特别涉及一种篮球比赛自动生成运动员点位图的方法和视频拍摄装置。
技术介绍
[0002]目前，现有的篮球比赛中运动员的平面位置示意图(点位图)大多采用人工绘制，比赛结束后，由专业人员观看比赛视频，并将赛事视频中各个运动员的位置相应地绘制到点位图中，采用人工绘制运动员的点位图，费时费力，效率较低，一些软件虽然能将绘制轨迹的工作变得较为容易，但这些软件需要赛后使用，无法在比赛视频拍摄录制的同时生成点位图。
技术实现思路
[0003]本专利技术的主要目的是提出一种篮球比赛自动生成运动员点位图的方法和视频拍摄装置，旨在在拍摄和记录篮球比赛视频的同时，生成运动员的平面位置示意图(点位图)，用于赛中或赛后战术分析和规划。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提出的篮球比赛自动生成运动员点位图的方法，包括如下步骤：
[0005]S1：选择广角摄像头的位置，通过所述广角摄像头拍摄篮球比赛的全场画面；
[0006]S2：广角摄像头的标定和画面的畸变矫正，通过改参数矩阵对广角摄像头图像进行畸变校正；
[0007]S3：篮球场边界检测和图像分割，通过编码
‑
解码模型，完成篮球场的边界检测和图像的二值分割；
[0008]S4：运动员检测和运动员追踪，通过多目标检测和跟踪模型生成人员追踪信息，并通过过滤器，结合篮球场的边界检测和图像的二值化分割信息，判断出在场上的运动员并实时追踪，比赛双方运动员队伍和裁判通过颜色滤镜进行分辨；
[0009]S5：运动员位置映射，通过标定的广角摄像头的参数矩阵，以及篮球场的二值分割图的边角信息，计算出当前画面与篮球场平面图的单应性矩阵，通过该单应性矩阵对图像进行单应性变换或透视变换，完成将运动员位置映射到篮球场的平面图上；
[0010]S6：自动生成带有点位图的视频图像，将步骤S5中生成的点位图融合进原视频图像中输出，视频图像中显示各个运动员位置。
[0011]进一步地，步骤S2中通过改参数矩阵对广角摄像头图像进行畸变校正的具体方法如下：
[0012]步骤S2.1：广角摄像头在不同位置、不同角度以及不同姿态下，对印刷有黑白棋格的标定板拍摄10～20张标定图像；
[0013]步骤S2.2：在每一张标定图像上提取各个角的顶点位置信息；
[0014]步骤S2.3：通过优化迭代算出平移向量和旋转向量；
[0015]步骤S2.4：计算广角摄像头的参数矩阵KK；
[0016]步骤S2.5：利用求得的参数矩阵KK，对图像进行几何变换，从而完成广角摄像头图像的畸变矫正。
[0017]进一步地，步骤S4中，所述过滤器的工作方法具体如下：
[0018]步骤S4.1：根据人员检测和最终提供的方框，计算方框底部中点的坐标位置；
[0019]步骤S4.2：根据二值化分割信息，判断上一步方框中点位置是否在白色区域内；
[0020]步骤S4.3：如果中点位置在白色区域内，保留方框；反之，丢弃方框。
[0021]进一步地，步骤S5中，单应性矩阵的求解和变换方法具体如下：
[0022]步骤S5.1：根据视频中球场二值分割图像的角点信息，得到4个角点的坐标x(i)和y(i)，其中i＝1～4；
[0023]步骤S5.2：篮球场的高宽比是固定值，根据高宽比设置4个角点的坐标，x^(i)和y^(i)，其中i＝i＝1～4，数值大小与第一步中的数字约在同个量级；
[0024]步骤S5.3：两组坐标满足以下关系：
[0025][0026]代入各点坐标展开得到：
[0027][0028]步骤S5.4：将h
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设为1，并通过最小二乘估计(Least squares estimation)求解，得到单应性矩阵H；
[0029]步骤S5.5：通过H矩阵，对各个球员视频坐标x2和y2信息作出变换生成点位坐标x1和y1，转换公式如下:
[0030][0031]进一步地，本专利技术还提出一种篮球比赛自动生成运动员点位图的视频拍摄装置，包括摄像机本体、支撑杆以及三脚架，所述支撑杆的上端部与所述摄像机本体的下端壁可拆卸固定连接，所述支撑杆的下端部与所述三脚架的上端部可上下滑动和左右转动连接，所述摄像机本体的前端部设有一广角摄像头和麦克风，所述摄像机本体的上端部设有一取景器目镜，所述摄像机本体内设有主控芯片以及分别与所述主控芯片电连接的CMOS图像传
感器和图像信号处理单元。
[0032]进一步地，所述支撑杆的上端部设有一螺纹孔，所述摄像机本体的下端壁凸设有一螺杆，所述螺杆可拆卸的旋于所述螺纹孔内设置。
[0033]进一步地，还包括紧固螺钉，所述三脚架的上端部设有一安装套筒，所述支撑杆的下端部可上下滑动和左右转动地嵌设于所述安装套筒内设置，所述紧固螺钉分别旋于所述安装套筒的上端部的外周壁上，且所述紧固螺钉的前端部分别可与所述支撑杆的外周壁抵接设置。
[0034]进一步地，所述摄像机本体的上端部设有一把手。
[0035]进一步地，所述广角摄像头的分辨率为2K或4K。
[0036]进一步地，所述主控芯片采用NXP的ASC8850微处理器芯片，所述CMOS图像传感器采用SONY的ICX445CMOS图像传感器。
[0037]采用本专利技术的技术方案，具有以下有益效果：本专利技术的技术方案，通过标定的广角摄像头的参数矩阵，以及篮球场的二值分割图的边角信息，计算出当前画面与篮球场平面图的单应性矩阵，通过该单应性矩阵对图像进行单应性变换或透视变换，完成将运动员位置映射到篮球场的平面图上，将生成的点位图融合进原视频图像中输出，从而实现在拍摄和记录篮球比赛视频图像的同时显示各个运动员位置，能够实时自动生成双方比赛运动员的在篮球场的平面位置的点位图，便于赛中或赛后进行战术分析和规划，大大提高了点位图绘制的效率和智能化程度。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0039]图1为本专利技术提出的一种篮球比赛自动生成运动员点位图的方法的整体流程步骤图；
[0040]图2为本专利技术提出的一种篮球比赛自动生成运动员点位图的方法的篮球场的边界检测和图像的二值分割的步骤流程图；
[0041]图3为本专利技术提出的一种篮球比赛自动生成运动员点位图的方法的Encoder和Decoder的架构图；
[0042]图4为本专利技术提出的一种篮球比赛自动生成运动员点位图的方法的检测和球员追踪的流程示意图；
[0043]图5为本专利技术提出的一种篮球比赛自动生成运动员点位图的视频拍本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种篮球比赛自动生成运动员点位图的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：选择广角摄像头的位置，通过所述广角摄像头拍摄篮球比赛的全场画面；S2：广角摄像头的标定和画面的畸变矫正，通过改参数矩阵对广角摄像头图像进行畸变校正；S3：篮球场边界检测和图像分割，通过编码
‑
解码模型，完成篮球场的边界检测和图像的二值分割；S4：运动员检测和运动员追踪，通过多目标检测和跟踪模型生成人员追踪信息，并通过过滤器，结合篮球场的边界检测和图像的二值化分割信息，判断出在场上的运动员并实时追踪，比赛双方运动员队伍和裁判通过颜色滤镜进行分辨；S5：运动员位置映射，通过标定的广角摄像头的参数矩阵，以及篮球场的二值分割图的边角信息，计算出当前画面与篮球场平面图的单应性矩阵，通过该单应性矩阵对图像进行单应性变换或透视变换，完成将运动员位置映射到篮球场的平面图上；S6：自动生成带有点位图的视频图像，将步骤S5中生成的点位图融合进原视频图像中输出，视频图像中显示各个运动员位置。2.根据权利要求1所述的篮球比赛自动生成运动员点位图的方法，其特征在于，步骤S2中通过改参数矩阵对广角摄像头图像进行畸变校正的具体方法如下：步骤S2.1：广角摄像头在不同位置、不同角度以及不同姿态下，对印刷有黑白棋格的标定板拍摄10～20张标定图像；步骤S2.2：在每一张标定图像上提取各个角的顶点位置信息；步骤S2.3：通过优化迭代算出平移向量和旋转向量；步骤S2.4：计算广角摄像头的参数矩阵KK；步骤S2.5：利用求得的参数矩阵KK，对图像进行几何变换，从而完成广角摄像头图像的畸变矫正。3.根据权利要求1所述的篮球比赛自动生成运动员点位图的方法，其特征在于，步骤S4中，所述过滤器的工作方法具体如下：步骤S4.1：根据人员检测和最终提供的方框，计算方框底部中点的坐标位置；步骤S4.2：根据二值化分割信息，判断上一步方框中点位置是否在白色区域内；步骤S4.3：如果中点位置在白色区域内，保留方框；反之，丢弃方框。4.根据权利要求1所述的篮球比赛自动生成运动员点位图的方法，其特征在于，步骤S5中，单应性矩阵的求解和变换方法具体如下：步骤S5.1：根据视频中球场二值分割图像的角点信息，...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾韬，马捷，郑颖聪，
申请(专利权)人：深圳市前海动竞体育科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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