本發(fā)明涉及一種比賽視頻跟蹤的算法，尤其涉及一種在全景模式下對(duì)球賽視頻中籃球進(jìn)行跟蹤的算法。
背景技術(shù)：
采用普通攝像頭進(jìn)行球賽無(wú)監(jiān)督的錄制時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)的籃球速度過(guò)快，及所采用的攝像機(jī)鏡頭的質(zhì)量問(wèn)題，常導(dǎo)致高速運(yùn)動(dòng)的籃球存在運(yùn)動(dòng)模糊，虛影和殘影問(wèn)題；同時(shí)常發(fā)生球與球員接觸或被球員遮擋的情況，且在全景模式下籃球的面積較小，這使得一般的目標(biāo)跟蹤方法對(duì)球賽中籃球跟蹤效果較差。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中球賽視頻中籃球跟蹤技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種在全景模式下對(duì)球賽視頻中籃球進(jìn)行跟蹤的算法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提供一種在全景模式下對(duì)球賽視頻中籃球進(jìn)行跟蹤的算法，其中具體包括以下5步驟：
1)生成場(chǎng)景標(biāo)注；利用人工標(biāo)注或算法自動(dòng)學(xué)習(xí)的方法，獲取得到場(chǎng)景的先驗(yàn)信息；
2)候選球的檢測(cè)；
(1)對(duì)全景視頻建立背景模型，從中分割出前景；
(2)利用尺寸、形狀、顏色信息對(duì)前景處進(jìn)行過(guò)濾，獲取候選的可疑 籃球區(qū)域；
(3)利用前期對(duì)籃球進(jìn)行跟蹤的結(jié)果預(yù)測(cè)出當(dāng)前幀籃球的位置，若該位置上存在前景，則將其添加為候選的可疑籃球區(qū)域；
(4)對(duì)可疑球區(qū)域利用離線(xiàn)的機(jī)器學(xué)習(xí)出來(lái)的籃球模型進(jìn)行籃球的檢測(cè)，將檢測(cè)出籃球的區(qū)域作為候選籃球區(qū)域；
3)短軌跡的生成；
(1)以當(dāng)前檢測(cè)到的候選籃球?yàn)榇檯^(qū)域?qū)υ搮^(qū)域進(jìn)行跟蹤，將跟蹤上的結(jié)果形成軌跡，若未跟蹤上則以預(yù)測(cè)結(jié)果替代；但如若連續(xù)一段時(shí)間均未跟蹤上，則結(jié)束該軌跡的跟蹤；
(2)對(duì)當(dāng)前檢測(cè)和跟蹤到的籃球區(qū)域的擴(kuò)展區(qū)域進(jìn)行人體檢測(cè)；
4)短軌跡的矯正和過(guò)濾；利用場(chǎng)景的先驗(yàn)信息和人體檢測(cè)的信息，結(jié)合籃球的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)軌跡進(jìn)行活動(dòng)的判斷，根據(jù)預(yù)期的活動(dòng)對(duì)該軌跡進(jìn)行矯正和過(guò)濾；
5)連接短軌跡為長(zhǎng)軌跡；利用時(shí)間順序和空間關(guān)系將短軌跡連接為長(zhǎng)軌跡，形成完整的籃球跟蹤軌跡。
上述的一種在全景模式下對(duì)球賽視頻中籃球進(jìn)行跟蹤的算法，其中，1)生成場(chǎng)景標(biāo)注中先驗(yàn)信息包括從視頻中分割出籃球場(chǎng)地、從視頻中提取出籃框和籃板、標(biāo)注出視頻中籃球場(chǎng)地遠(yuǎn)處及近處普通球員的身高。
上述的一種在全景模式下對(duì)球賽視頻中籃球進(jìn)行跟蹤的算法，其中，4)短軌跡的矯正和過(guò)濾中，對(duì)軌跡進(jìn)行活動(dòng)的判斷如下：
如短軌跡中球的中心y坐標(biāo)近似為周期波，則判為拍球；
如短軌跡球的中心坐標(biāo)近似為開(kāi)口向下或向上的拋物線(xiàn)，則判為傳球；
如短軌跡中球的中心y坐標(biāo)超出該處球員身高，且中心坐標(biāo)近似為開(kāi)口向下拋物線(xiàn)則判為投籃；
如短軌跡中球的中心附近存在人體，y坐標(biāo)不遠(yuǎn)大于該處球員身高，且球的中心x坐標(biāo)變化小則判為持球。
上述的一種在全景模式下對(duì)球賽視頻中籃球進(jìn)行跟蹤的算法，其中，4)短軌跡的矯正和過(guò)濾中，根據(jù)根據(jù)預(yù)期的活動(dòng)對(duì)該軌跡進(jìn)行矯正和過(guò)濾如下：
如根據(jù)短軌跡，判斷當(dāng)前為拍球期間，則對(duì)不符合拍球規(guī)律的檢測(cè)或跟蹤結(jié)果進(jìn)行矯正或直接剔除；
如根據(jù)短軌跡，判斷當(dāng)前為傳球期間，則對(duì)不符合傳球規(guī)律的檢測(cè)或跟蹤結(jié)果進(jìn)行矯正或直接剔除；
如根據(jù)短軌跡，判斷當(dāng)前為投籃期間，則對(duì)不符合投籃規(guī)律的檢測(cè)或跟蹤結(jié)果進(jìn)行矯正或直接剔除；
如根據(jù)短軌跡，判斷當(dāng)前為持球期間，則對(duì)不符合拍球規(guī)律的檢測(cè)或跟蹤結(jié)果進(jìn)行矯正或直接剔除。
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果：
本發(fā)明利用籃球運(yùn)動(dòng)中球場(chǎng)的一些先驗(yàn)信息(如球場(chǎng)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)位置，籃框位置，球員平均身高等)，和籃球的幾個(gè)主要運(yùn)動(dòng)形態(tài)(持球，拍球，傳球，投籃)，提取出其對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)特征，將這些運(yùn)動(dòng)特征加入到籃球的跟蹤中，提高了跟蹤準(zhǔn)確性。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明提供的一種在全景模式下對(duì)球賽視頻中籃球進(jìn)行跟蹤的算法的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。本發(fā)明提供的一種在全景模式下對(duì)球賽視頻中籃球進(jìn)行跟蹤的算法，具體方案包括：
1、生成場(chǎng)景標(biāo)注。
利用人工標(biāo)注或算法自動(dòng)學(xué)習(xí)的方法，獲取得到場(chǎng)景的一些先驗(yàn)信息(如從視頻中分割出籃球場(chǎng)地，從視頻中提取出籃框和籃板，標(biāo)注出視頻中籃球場(chǎng)地遠(yuǎn)處及近處普通球員的身高)。
2、候選球的檢測(cè)。
(1)對(duì)全景視頻，建立背景模型，從中分割出前景；
(2)利用尺寸，形狀，顏色等信息，對(duì)前景處進(jìn)行過(guò)濾，獲取一些候選的可疑籃球區(qū)域；
(3)利用前期對(duì)籃球進(jìn)行跟蹤的結(jié)果，預(yù)測(cè)出當(dāng)前幀籃球的位置，若該位置上存在前景，則將其添加為候選的可疑籃球區(qū)域；
(4)對(duì)可疑球區(qū)域，利用離線(xiàn)的機(jī)器學(xué)習(xí)出來(lái)的籃球模型，進(jìn)行籃球的檢測(cè)，將檢測(cè)出籃球的區(qū)域作為候選籃球區(qū)域。
3、短軌跡的生成。
(1)以當(dāng)前檢測(cè)到的候選籃球?yàn)榇檯^(qū)域，對(duì)該區(qū)域進(jìn)行跟蹤(實(shí)際跟蹤上+檢測(cè)到的相結(jié)合得到跟蹤結(jié)果)，將跟蹤上的結(jié)果形成軌跡。若未跟蹤上則以預(yù)測(cè)結(jié)果替代；但如若連續(xù)一段時(shí)間均未跟蹤上，則結(jié)束該 軌跡的跟蹤；
(2)對(duì)當(dāng)前檢測(cè)和跟蹤到的籃球區(qū)域的擴(kuò)展區(qū)域，進(jìn)行人體檢測(cè)。
4、短軌跡的矯正和過(guò)濾。
利用場(chǎng)景的先驗(yàn)信息和人體檢測(cè)的信息，結(jié)合籃球的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)軌跡進(jìn)行活動(dòng)的判斷，根據(jù)預(yù)期的活動(dòng)對(duì)該軌跡進(jìn)行矯正和過(guò)濾。
其中，對(duì)軌跡進(jìn)行活動(dòng)的判斷，如下：
如短軌跡中球的中心y坐標(biāo)近似為周期波，則判為拍球；
如短軌跡球的中心坐標(biāo)近似為開(kāi)口向下或向上的拋物線(xiàn)，則判為傳球；
如短軌跡中球的中心y坐標(biāo)大大超出該處球員身高，且中心坐標(biāo)近似為開(kāi)口向下拋物線(xiàn)，則判為投籃；
如短軌跡中球的中心附近存在人體，y坐標(biāo)不遠(yuǎn)大于該處球員身高，且球的中心x坐標(biāo)變化較小)，則判為持球。
其中，根據(jù)根據(jù)預(yù)期的活動(dòng)對(duì)該軌跡進(jìn)行矯正和過(guò)濾，如下：
如根據(jù)短軌跡，判斷當(dāng)前為拍球期間，則對(duì)不符合拍球規(guī)律的檢測(cè)或跟蹤結(jié)果(球的中心y坐標(biāo)應(yīng)近似為周期波)，進(jìn)行矯正或直接剔除；
如根據(jù)短軌跡，判斷當(dāng)前為傳球期間，則對(duì)不符合傳球規(guī)律的檢測(cè)或跟蹤結(jié)果(球的軌跡應(yīng)近似為開(kāi)口向下或向上的拋物線(xiàn))，進(jìn)行矯正或直接剔除；
如根據(jù)短軌跡，判斷當(dāng)前為投籃期間，則對(duì)不符合投籃規(guī)律的檢測(cè)或跟蹤結(jié)果(球的中心y坐標(biāo)相比人身高要高，且球的軌跡應(yīng)近似為開(kāi)口向下的拋物線(xiàn))，進(jìn)行矯正或直接剔除；
如根據(jù)短軌跡，判斷當(dāng)前為持球期間，則對(duì)不符合拍球規(guī)律的檢測(cè)或跟蹤結(jié)果(球的y坐標(biāo)不高于該處球員身高過(guò)高，且球的中心x坐標(biāo)變化較小)，進(jìn)行矯正或直接剔除。
5、連接短軌跡為長(zhǎng)軌跡。
利用時(shí)間順序和空間關(guān)系，將短軌跡連接為長(zhǎng)軌跡，形成較為完整的籃球跟蹤軌跡。