Procedimiento para la detección del punto de impacto de una pelota en eventos deportivos.

Procedimiento para la determinación del punto de impacto de una pelota en un campo de juego durante una jugada polémica en un evento deportivo que se caracteriza por los siguientes pasos:

- grabación de la zona conflictiva durante el juego, mediante una sola cámara

- extracción de las imágenes correspondientes a la jugada conflictiva

- selección del área correspondiente a la pelota

- cálculo de las coordenadas de la pelota en píxeles en cada imagen

-representación de los puntos con las coordenadas calculadas en el paso anterior

-determinación del punto de intersección de los dos segmentos que unen los puntos anteriores

- transformación del punto de intersección en coordenadas reales.

Procedimiento para la detección del punto de impacto de una pelota en eventos deportivos.

Campo de la invención La presente invención se aplica a sistemas de ayuda al arbitraje en deportes de pelota. Más concretamente, se refiere a un procedimiento para determinar el punto de impacto de una pelota en eventos deportivos en los que el terreno de juego está limitado mediante líneas.

Antecedentes de la invención Existen varios sistemas adaptados para la detección del punto de impacto de una pelota en un terreno de juego. La finalidad de estos sistemas es la de ayudar a los árbitros a tomar decisiones en jugadas polémicas mientras se desarrolla el propio juego.

Se conocen dispositivos basados en emisores y receptores de ondas electromagnéticas como el descrito en la patente WO89/00066. Estos sistemas permiten una determinación bastante precisa del punto de impacto, pero requieren de cambios estructurales en la pelota y en el campo de juego.

Existen también dispositivos visuales como el descrito en la patente WO96025986, basados en cámaras de infrarrojos con las que se puede visualizar el punto de impacto de la pelota. Estos sistemas tienen la desventaja de no poder implementarse en recintos al aire libre, puesto que la lluvia, el viento y otras condiciones atmosféricas y cambios de iluminación influyen en la lectura de la posición del impacto.

El documento US2009/0067670 divulga un procedimiento para determinar el punto de impacto de una pelota, que comprende los pasos de grabación, extracción de las imágenes y selección del área correspondiente a la pelota.

Objeto de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento como se define en la reivindicación 1.

El objeto de la presente invención es proporcionar un sistema y procedimiento que hagan posible la detección del punto de impacto de una pelota en las cercanías de las líneas que delimitan el terreno de juego, o en la propia línea, en tiempo real y evitar los problemas técnicos expuestos anteriormente. Para ello el procedimiento de la invención propone grabar la zona conflictiva durante el juego mediante una sola cámara, extraer las imágenes correspondientes a la jugada conflictiva, seleccionar el área correspondiente a la pelota, calcular las coordenadas de la pelota en píxeles en cada imagen, representar los puntos con las coordenadas calculadas en el paso anterior, determinar el punto de intersección de los dos segmentos que unen los puntos anteriores y por último transformar el punto de intersección a coordenadas reales. Para el cálculo de las zonas de interés y punto de intersección de los segmentos, se utilizan preferentemente los vectores movimiento y velocidad. Preferentemente, todo se realiza en una escala de grises para simplificar y reducir recursos.

El procedimiento tiene la ventaja adicional de que el plano de la cámara y el plano de bote de la pelota pueden formar cualquier ángulo, puesto que se realizarán las transformaciones necesarias para el cálculo del punto de impacto en coordenadas reales.

Breve descripción de las figuras

Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña la siguiente descripción de un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo se ha representado lo siguiente:

La figura 1 es una representación esquemática de la posición de la cámara usada en el procedimiento de la invención respecto al terreno de juego y la línea que lo limita.

La figura 2 es una representación de la determinación del punto de impacto, que a su vez es el punto de intersección de las dos líneas que representan las posiciones de la pelota en las proximidades al punto de impacto y después del punto de impacto.

Las figuras 3a y 3b representan los pasos en la calibración de la cámara.

Descripción detallada de la invención El sistema de la invención se compone de una cámara capaz de captar preferiblemente al menos 50 fotogramas por segundo, medios para almacenar y procesar las imágenes, extrayendo la posición de la pelota en cada fotograma, medios para calcular la velocidad de la pelota en cada instante a partir de los datos anteriores y medios para calcular la posición del punto de intersección de las líneas que unen los puntos que representan la posición de la pelota en cada uno de los fotogramas.

La velocidad de captura de la cámara se determina a partir de la velocidad de la pelota y también a partir del campo de visión que se esté captando en cada momento. Si se capta un mayor campo de visión se puede tener una velocidad de captura menor.

Para la implementación del sistema de detección del punto de bote de la pelota (figura 1) , se coloca una cámara (1) , preferentemente en las inmediaciones de la línea de campo (4) en la que se quiere detectar la posición del impacto. Cuanto más cerca se coloque la cámara mayor resolución tendrán las imágenes captadas, es decir, con un mismo número de píxeles se representará un área más pequeña, y por lo tanto aumentará la exactitud del resultado.

Dicha cámara debe tener la capacidad de detectar preferentemente un mínimo de 50 imágenes por segundo y debe tener una velocidad de obturación configurable. Tanto la velocidad de captura de imágenes como la velocidad de obturación deben definirse al iniciar el sistema. La velocidad de obturación se debe configurar teniendo en cuenta la iluminación de la escena; cuanto menor sea la cantidad de luz menor velocidad de obturación y viceversa. Asimismo, este parámetro está limitado por la necesidad de que no se deforme la forma redonda de la pelota a la hora de captar el fotograma.

La velocidad de captura depende del campo de visión de la cámara (2) y de la velocidad máxima de la pelota. Preferentemente debe ser como mínimo de 50 imágenes por segundo para poder definir la posición de la pelota con la exactitud suficiente y de esta manera poder determinar la posición del bote con un error mínimo, permitiendo que los resultados puedan ser aceptados como válidos. Cuanto mayor sea la velocidad de captura de imágenes, mayor información sobre la trayectoria de la pelota se obtendrá y por lo tanto, la posición de bote será más exacta, pero se debe tener en cuenta que el procesado de las imágenes será más costoso y por lo tanto se puede alejar de la aplicación en tiempo real que se quiere realizar. Por lo tanto, a la hora de elegir la velocidad de captura de imágenes se debe tener en cuenta no sólo la velocidad de la pelota, sino también el tiempo de procesado necesario. Es posible determinar de antemano cuál va a ser la velocidad máxima de esa pelota y en función de este valor determinar la velocidad de captura mínima necesaria.

Asimismo, se debe tener en cuenta el campo de visión de la cámara para determinar el número de imágenes que se captan por segundo. Cuanto mayor sea el campo de visión, menor velocidad de captura requerirá el sistema. A pesar de que este parámetro debe ser tenido en cuenta, no es tan determinante como la velocidad de la pelota.

Una vez inicializado el sistema, se comienza con la grabación. La cámara está grabando durante la duración de todo el juego la zona conflictiva alrededor de la línea de campo (3) y almacenando la información en un PC o cualquier medio informático en donde también se procesarán los datos. Cuando existe una jugada polémica, el usuario debe indicar al sistema que se ha producido dicha jugada y en ese momento el sistema comenzará a realizar el análisis de las imágenes. Para ello, extrae de la memoria las últimas imágenes, teniendo en cuenta que el grupo de esas últimas imágenes debe contener la jugada polémica. El número de imágenes que se debe extraer se define al comienzo del juego dependiendo del número de imágenes por segundo que graba la cámara.

Una vez extraído el conjunto de imágenes, se extrae la primera imagen de la secuencia que será la imagen de referencia. Todo el procesado de imagen que se haga una vez extraídas las imágenes, se realiza en lo que se define como región de interés de la imagen. Esta región de interés es una fracción de la imagen que se define a partir de un vector de movimiento que se determina con la posición de la pelota en imágenes consecutivas. Más adelante se resume el cálculo de dicho vector de movimiento.

El realizar el procesado de las imágenes únicamente en una fracción de la imagen agiliza el procesado y por lo tanto, se logra un funcionamiento en tiempo real.

A partir de este punto, todas las referencias que se hagan a una imagen, se refieren a la región de interés definida para cada una de las imágenes... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la determinación del punto de impacto de una pelota en un campo de juego durante una jugada polémica en un evento deportivo que se caracteriza por los siguientes pasos:

- grabación de la zona conflictiva durante el juego, mediante una sola cámara 5 - extracción de las imágenes correspondientes a la jugada conflictiva

- selección del área correspondiente a la pelota

- cálculo de las coordenadas de la pelota en píxeles en cada imagen -representación de los puntos con las coordenadas calculadas en el paso anterior -determinación del punto de intersección de los dos segmentos que unen los puntos anteriores

- transformación del punto de intersección en coordenadas reales.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la velocidad de obturación de la cámara es de al menos 50 imágenes por segundo.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se calcula el vector de velocidad y se usa para determinar el límite de los segmentos, mediante la diferencia en ángulo y módulo.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un paso de cálculo del vector de movimiento de la pelota para cada una de las imágenes.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, que incluye un paso en el que se selecciona la región de interés a partir del vector de movimiento.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende un paso de transformación de 20 las imágenes en color a una escala de grises, previo a la extracción de imágenes.