CN107566849B

CN107566849B - 一种足球比赛视频播放方法和装置

Info

Publication number: CN107566849B
Application number: CN201610503053.4A
Authority: CN
Inventors: 廖海; 刘纹高; 张秋
Original assignee: Sz Reach Tech Co ltd
Current assignee: Sz Reach Tech Co ltd
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2020-04-10
Anticipated expiration: 2036-06-30
Also published as: CN107566849A

Abstract

本发明提供了一种足球比赛视频播放方法包括：获取两路或者两路以上的视频图像，所述视频图像之间包括预定比例的重叠区域；根据球场图形样式，对所述视频图像进行畸变矫正；根据视频图像之间的重叠区域，将畸变矫正后的视频图像拼接为包括整个赛场的图像；在拼接后的视频图像中选取任意区域的视频图像作为足球比赛视频播放。本发明可在拼接后的图像中可选择任意区域的视频图像，播放对应区域的畸变矫正后的视频图像，有利于提高视频图像切换的便利性和图像播放的准确度。

Description

一种足球比赛视频播放方法和装置

技术领域

本发明属于视频播放领域，尤其涉及一种球场足球比赛视频播放方法和装置。

背景技术

在球类比赛时，通常会对赛场进行视频图像的直播，使得处于现场之外的赛事爱好者也能够实时的观看到现场比赛的图像。通过赛事评论员实时的对赛事进行讲解点评，能够有效的满足赛事爱好者观赏要求。

目前的赛事直播系统，一般是通过在赛场设置多个摄像头，每个摄像头采集赛场的部分数据。随着赛事焦点图像的变换(比如在足球比较中，足球的位置一般可认为是赛事的焦点图像)，相应的切换至不同的摄像头，从而能够有效的获取观赏性更好的图像，提高视频图像播放的精确度。

但是，由于比赛过程中的焦点图像切换较为频繁，而且变换速度较快。当使用多个摄像头进行图像切换时，操作较为麻烦，而且不能有效的保证焦点图像精确的显示。

发明内容

本发明的目的在于提供一种足球比赛视频播放方法，以解决现有技术由于比赛过程中的焦点图像切换较为频繁，而且变换速度较快。当使用多个摄像头进行图像切换时，操作较为麻烦，而且不能有效的保证焦点图像精确的显示的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种足球比赛视频播放方法，所述方法包括：

获取两路或者两路以上的视频图像，所述视频图像之间包括预定比例的重叠区域；

根据球场图形样式，对所述视频图像进行畸变矫正；

根据视频图像之间的重叠区域，将畸变矫正后的视频图像拼接为包括整个赛场的图像；

在拼接后的视频图像中选取任意区域的视频图像作为足球比赛视频播放。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能实现方式中，所述根据球场图形样式，对所述视频图像进行畸变矫正步骤包括：

将视频图像的坐标的原点变换至图像中心；

通过拟合的方式获取畸变参数，根据所述畸变参数以及各个球场图形样式所对应的畸变公式计算得到畸变矫正后的图像。

结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，，所述球场图形样式包括足球场的球门样式、角球样式和中场样式，所述畸变公式包括：

球门畸变矫正修正公式：

角球畸变矫正修正公式为：

中场畸变矫正修正公式为：

其中，Q_球门(x,y)为对于球门的畸变矫正的图像，k1为球门畸变修正系数，Q_角球(x,y)为对于角球的畸变矫正的图像，k2为角球畸变修正系数，Q_中场(x,y)为对于中场的畸变矫正的图像，k2为中场畸变修正系数；

Qx＝Raw-i+Raw-i*(α*(Raw-i*Raw-i+Raw-j*Raw-j))；

Qy＝Raw-j+Raw-j*(β*(Raw-i*Raw-i+Raw-j*Raw-j))；

其中,Qx为矫正后横坐标像素点，Qy为矫正后纵坐标像素点，α和β为横坐标纵坐标方向的畸变参数，i为矫正前的横坐标的坐标值，j为矫正前的纵坐标的坐标值，Raw为像素点的元素值，且Raw-i＝i-WIDTH/2，Raw-j＝j-HEIGHT/2，WIDTH为赛场的宽度，HEIGHT为赛场的高度。

结合第一方面，在第一方面的第三种可能实现方式中，所述球场为足球场，所述方法还包括确定球场图形样式的位置步骤，具体包括：

根据公式：

确定球场的白色线，其中，f(x,y)是获得的球场图形白色线像素的集合，r、g、b分别表示像素的红色、绿色、蓝色的颜色值，RGB(x,y)表示区域内满足像素颜色要求的点的个数大于预设常数k4；

根据公式：

确定球场的绿色草坪区域集合，其中，g(x,y)表示球场图形绿色区域的像素的集合。

结合第一方面，在第一方面的第四种可能实现方式中，所述根据视频图像之间的重叠区域，将畸变矫正后的视频图像拼接为包括整个赛场的图像步骤包括：

检测视频图像中的角点，并对所述点角进行提纯；

根据提纯后的角点，对两路或者多路视频图像进行拼接匹配。

第二方面，本发明实施例提供了一种足球比赛视频播放装置，所述装置包括：

视频图像获取单元，用于获取两路或者两路以上的视频图像，所述视频图像之间包括预定比例的重叠区域；

畸变矫正单元，用于根据球场图形样式，对所述视频图像进行畸变矫正；

拼接单元，用于根据视频图像之间的重叠区域，将畸变矫正后的视频图像拼接为包括整个赛场的图像；

播放单元，用于在拼接后的视频图像中选取任意区域的视频图像作为足球比赛视频播放。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能实现方式中，所述畸变矫正单元包括：

坐标变换子单元，用于将视频图像的坐标的原点变换至图像中心；

图像计算子单元，用于通过拟合的方式获取畸变参数，根据所述畸变参数以及各个球场图形样式所对应的畸变公式计算得到畸变矫正后的图像。

结合第二方面的第一种可能实现方式，在第二方面的第二种可能实现方式中，所述球场图形样式包括足球场的球门样式、角球样式和中场样式，所述畸变公式包括：

球门畸变矫正修正公式：

角球畸变矫正修正公式为：

中场畸变矫正修正公式为：

Qx＝Raw-i+Raw-i*(α*(Raw-i*Raw-i+Raw-j*Raw-j))；

Qy＝Raw-j+Raw-j*(β*(Raw-i*Raw-i+Raw-j*Raw-j))；

结合第二方面，在第二方面的第三种可能实现方式中，所述球场为足球场，所述装置还包括位置确定单元，用于确定球场图形样式的位置，具体用于：

根据公式：

根据公式：

结合第二方面，在第二方面的第四种可能实现方式中，所述拼接单元包括：

角点检测提纯子单元，用于检测视频图像中的角点，并对所述点角进行提纯；

拼接匹配子单元，用于根据提纯后的角点，对两路或者多路视频图像进行拼接匹配。

在本发明中，通过获取两路或者两路以上的视频图像，并对获取的视频图像进行畸变矫正。结合视频图像包括的重叠区域，将畸变矫正后的视频图像拼接为一个包括整个赛场的图像，在拼接后的图像中可选择任意区域的视频图像，播放对应区域的畸变矫正后的视频图像，有利于提高视频图像切换的便利性和图像播放的准确度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的足球比赛视频播放方法的实现流程图；

图2是本发明实施例提供的通过双目摄像头采集足球场图像数据的配合示意图；

图3是本发明实施例提供的足球比赛视频播放装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的目的在于提供一种足球比赛视频播放方法，以解决现有技术中对于比赛视频的播放时，为了满足不同视角的视频图像的采集，需要在不同的位置多个摄像头，一方面需要消耗较大的硬件成本进行图像的采集，另一方面，由于比赛过程中，焦点图像不断的变换，在进行视频图像的播放时，需要在不同的视角的摄像头之间频繁切换，操作较为麻烦，而且不利于得到准确的包括焦点图像的视频图像。下面结合附图，对本发明进行具体的说明。

图1示出了本发明实施例提供的足球比赛视频播放方法的实现流程，详述如下：

在步骤S101中，获取两路或者两路以上的视频图像，所述视频图像之间包括预定比例的重叠区域。

具体的，本发明实施例中所获取的视频图像，可以为两路或者多路。当所述视频图像为两路时，可以采用双目摄像头获取。并且为了使得获取的图像包括较大的赛场图像，可选用广角的双目摄像机进行赛场图像的获取。

在本发明实施例中所述的视频图像，一般应当尽可能包括清晰的全面的赛场图像数据，可采用1080P的高清摄像头进行图像数据的采集。当使用双目广角摄像头进行图像采集时，可应用如图2所示配置结构。如图2所示，使用左目摄像机采集球场左边完整部分以及中间部分区域的图像，右目摄像机采集球场右边完整部分以及中间部分区域的图像。

其中，所述预定比例的重叠区域可以用于对视频进行拼接，在使用两个摄像头进行视频图像采集时，可以设定所述重叠区域至少包括整个视频图像的10％，优选的一种实施方式为，所述重叠区域占所述摄像头的视频图像的10％-20％的面积。当然，如果包括更多的摄像头进行图像采集，所述重叠区域也可相应的增加。

在步骤S102中，根据球场图形样式，对所述视频图像进行畸变矫正。

具体的，本发明实施例对于视频图像进行畸变矫正，可便于用户在观赏比赛时，通过畸变矫正的视角进行视频图像的观赏，从而能够得到更好的观赏效果。

本发明实施例对于视频图像进行畸变矫正的方法，具体可以包括：

1.1、将图像坐标的原点变换至图像中心(定位为曲面矫正)：

Raw-i＝i-WIDTH/2；

Raw-j＝j-HEIGHT/2；

其中,i为矫正前的横坐标的坐标值，j为矫正前的纵坐标的坐标值，WIDTH为赛场宽度，HEIGHT为赛场高度，可根据图像尺寸而相应的发生变化。

1.2、通过拟合的方式获取畸变参数，根据所述畸变参数以及各个球场图形样式所对应的畸变公式计算得到畸变矫正后的图像。

其中，所述球场图形样式包括足球场的球门样式、角球样式和中场样式，所述畸变公式包括：

球门畸变矫正修正公式：

角球畸变矫正修正公式为：

中场畸变矫正修正公式为：

其中，Q_球门(x,y)为对于球门的畸变矫正的图像，k1为球门畸变修正系数，可选择为0.9，Q_角球(x,y)为对于角球的畸变矫正的图像，k2为角球畸变修正系数，可选择为0.95，Q_中场(x,y)为对于中场的畸变矫正的图像，k2为中场畸变修正系数，可选择为0.98；

Qx＝Raw-i+Raw-i*(α*(Raw-i*Raw-i+Raw-j*Raw-j))；

Qy＝Raw-j+Raw-j*(β*(Raw-i*Raw-i+Raw-j*Raw-j))；

其中,Qx为矫正后横坐标像素点，Qy为矫正后纵坐标像素点，α和β为横坐标纵坐标方向的畸变参数，参数取值范围在0.1-0.6之间，i为矫正前的横坐标的坐标值，j为矫正前的纵坐标的坐标值，Raw为像素点的元素值，取值范围为0-255，且Raw-i＝i-WIDTH/2，Raw-j＝j-HEIGHT/2，WIDTH为赛场的宽度，HEIGHT为赛场的高度。

本发明实施例所述畸变参数，可通过棋盘图像的方式手动或自动描点进行拟合，还可通过不断调整参数的方式寻找到最佳的可消除视频图像的畸变的参数值。

另外，作为本发明进一步优化的实施方式，本发明还可包括将经过畸变矫正后的图像通过电子放大处理，从而消除边缘处可能会有的未采集到的像素区域。

为了得到球场图形样式所在的位置，需要图像在球场中的位置进行识别。比如识别图像中球场所在的区域，识别图像中球场的边线所在的位置。对于足球场，球场所在的位置通常为绿色的草地所在的位置，而边线所在的位置，通常为白线线条所在的位置。

在本发明实施例中，确定球场图形样式的位置步骤，具体包括：

根据公式：

确定球场的白色线，其中，f(x,y)是获得的球场图形白色线像素的集合，r、g、b分别表示像素的红色、绿色、蓝色的颜色值，RGB(x,y)表示区域内满足像素颜色要求的点的个数大于预设常数k4，可以根据图像的分辨率大小灵活的选择，比如在使用1080P摄像头采集图像时，所述预设常数k4可以设定为16；

根据公式：

通过颜色值的识别和比较，可以有效的确定图像中球场所在的区域以及边线所在的位置，根据图像中球场的位置以及边线的位置，即可有效的确定球场的图形样式的位置，包括如球门、中场、角球方向的位置。

在步骤S103中，根据视频图像之间的重叠区域，将畸变矫正后的视频图像拼接为包括整个赛场的图像。

在本发明实施例中，根据视频图像的重叠区域，对畸变后的所述视频图像进行拼接的步骤，具体可以包括如下步骤：

2.1、检测视频图像中的角点，并对所述点角进行提纯；

2.2、根据提纯后的角点，对两路或者多路视频图像拼接匹配为包括整个赛场的图像。

具体的，本发明实施例可通过Harris角点检测的方式获取视频图像中的角点数据，同时对球场进行二值化边缘检测，将监测出的角点用CvSeq(可增长序列)存储模式。

对于检测得到的角点数据，还需要进一步进行提纯处理。在进行角点提纯的时候，需要使用RANSAC(英文全称为RANdom Sample Consensus)提纯。OpenCV(英文全称为OpenSource Computer Vision Library，中文全称为开源计算机视觉库)自带了一个函数：FindHomography，使用该函数不但可以提纯，还可以计算出3x3的转换矩阵。

对经过提纯后的角点进行匹配时，可通过匹配对比CvSeq数据中的触点数据。选择了FindHomography输出的变换矩阵，这是一个透视变换矩阵。经过这个透视变换后的图像，可以直接用于视频图像的拼接。

完成上面步骤之后，通过RGB或者YUV数据搬移拼合图像。

在步骤S104中，在拼接后的视频图像中选取任意区域的视频图像作为足球比赛视频播放。

在完成上述视频图像的拼接后，可以根据自动的焦点图像跟踪，比如对于足球赛场，可以通过检测足球的位置来实现视频图像区域的自动选择和跟踪，并且根据畸变矫正图像进行视频图像的播放。另外，也可以由用户手动的方式在拼接好的图像中选择所需要播放的画面区域，使得控制更加灵活方便。

当然，还可以将整个视频图像传送至播放终端，由播放终端自由选择播放的视频图像区域，

本发明通过获取两路或者两路以上的视频图像，并对获取的视频图像进行畸变矫正。结合视频图像包括的重叠区域，将畸变矫正后的视频图像拼接为一个包括整个赛场的图像，在拼接后的图像中可选择任意区域的视频图像，播放对应区域的畸变矫正后的视频图像，有利于提高视频图像切换的便利性和图像播放的准确度。

如图3所示为本发明实施例提供的足球比赛视频播放装置的结构示意图。如图3所示，本发明实施例所述足球比赛视频播放装置，包括：

视频图像获取单元301，用于获取两路或者两路以上的视频图像，所述视频图像之间包括预定比例的重叠区域；

畸变矫正单元302，用于根据球场图形样式，对所述视频图像进行畸变矫正；

拼接单元303，用于根据视频图像之间的重叠区域，将畸变矫正后的视频图像拼接为包括整个赛场的图像；

播放单元304，用于在拼接后的视频图像中选取任意区域的视频图像作为足球比赛视频播放。

优选的，所述畸变矫正单元包括：

优选的，所述球场图形样式包括足球场的球门样式、角球样式和中场样式，所述畸变公式包括：

球门畸变矫正修正公式：

角球畸变矫正修正公式为：

中场畸变矫正修正公式为：

Qx＝Raw-i+Raw-i*(α*(Raw-i*Raw-i+Raw-j*Raw-j))；

Qy＝Raw-j+Raw-j*(β*(Raw-i*Raw-i+Raw-j*Raw-j))；

优选的，所述球场为足球场，所述装置还包括位置确定单元，用于确定球场图形样式的位置，具体用于：

根据公式：

根据公式：

优选的，所述拼接单元包括：

图3所述足球比赛视频播放装置，与图1所述足球比赛视频播放方法对应，在此不作重复赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。