CN113642441B - 一种可视化增强体育视频的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可视化增强体育视频的设计方法，包括：获得原始比赛视频信息，基于原始比赛视频信息，获得跟踪数据和非跟踪数据，将所述跟踪数据和非跟踪数据进行可视化得到可视化视图；基于客户选择的数据内容、数据层次和叙事顺序，将可视化视图嵌入到原始比赛视频中得到增强体育视频，所述数据层次表示客户叙事的多个目的。该方法能够帮助体育分析师简单，多选择性的制作增强体育视频。
Description
技术领域
本发明属于可视化分析技术，具体涉及一种可视化增强体育视频的设计方法。
背景技术
本节从基于视频的体育可视化和用于故事讲述的数据视频两个方面进行现有背景技术的阐述。
基于视频的体育可视化：由于将数据直接展现在实际场景中具有直观、易于理解等优势，基于视频的体育数据可视化已被广泛用于简化专家对数据的分析以及吸引观众。按照展现的方式，基于视频的可视化可被分为并排、重叠以及嵌入三个类别。其中嵌入的方式与本发明关系最为密切。文献M.Stein,H.Janetzko,A.Lamprecht,T.Breitkreutz,P.Zimmermann,B.Goldl¨ucke,T.Schreck,G.Andrienko,M.Grossniklaus,andD.A.Keim.Bring It to the Pitch:Combining Video and Movement Data to EnhanceTeam Sport Analysis.IEEE TVCG,24(1):13–22,2017.公开了足球视频可视化系统，该系统将原始比赛视频作为输入并自动地生成图形标记(例如箭头表示传球方向)对视频中的战术信息进行可视化。
文献M.Stein,T.Breitkreutz,J.H¨aussler,D.Seebacher,C.Niederberger,T.Schreck,M.Grossniklaus,D.A.Keim,and H.Janetzko.Revealing the Invisible:Visual Analytics and Explanatory Storytelling for Advanced Team SportAnalysis.In Proc.of BDVA,pp.1–9.IEEE,2018.公开了一套半自动选取展示信息的概念框架来提升系统的有效性。在工业界的系统中，文献BBC.Piero.https://www.bbc.co.uk/rd/projects/piero,2020.与Vizrt.Viz libero.https://www.vizrt.com/products/viz-libero,2020.公开了两套为体育转播而研发的系统，其提供了一套强有力的视频编辑与数据标记、可视化内容制作功能。此外，则是一款基于篮球视频的数据可视化工业产品。其具有自动捕获视频中球员位置的功能并将状态信息(例如球员轨迹、出球命中率)嵌入视频中以此提升篮球视频的观赛感受。总而言之，基于视频的体育可视化研究尚处于起步阶段，而强劲的市场需求已经催生了非常成功的商业系统。尽管如此，这些商业系统的目标用户为具有熟练设计技能的视频编辑师，而对于体育分析师而言则具有较大的上手门槛。而且，这些商业系统仅从图形元素使用的角度进行视频的增强，而体育分析师则是希望从数据的角度增强体育视频。鉴于对增强体育视频的设计实践知之甚少，目前尚不清楚如何用数据支持增强体育视频。
发明内容
本发明提供一种可视化增强体育视频的设计方法，该方法能够帮助体育分析师简单，多选择性的制作增强体育视频。
一种可视化增强体育视频的设计方法，包括：
S1：获得原始比赛视频信息，基于原始比赛视频信息，获得跟踪数据和非跟踪数据，将所述跟踪数据和非跟踪数据进行可视化得到可视化视图；
S2：基于客户选择的数据层次和叙事顺序，将可视化视图嵌入到原始比赛视频中得到增强体育视频，所述数据层次表示客户叙事的多个目的。
所述的获得的跟踪数据的具体步骤为：
从原始比赛视频信息中采集球或球员的运动轨迹数据，以及球员的技术动作数据，将采集结果作为跟踪数据，所述跟踪数据用于根据客户端发送的数据层次和叙事顺序，通过可视化视图嵌入到原始比赛视频中。
所述的获得非跟踪数据的具体步骤为：
对原始比赛视频信息进行分析得到与跟踪数据以及原始比赛相关的历史数据，比赛规则以及球员信息作为非跟踪数据，所述非跟踪数据用于通过可视化视图，与跟踪数据相对应的嵌入到原始比赛视频中。
所述的将所述跟踪数据和非跟踪数据进行可视化得到可视化视图，包括：
利用可视化视图展示跟踪数据和非跟踪数据，所述可视化视图包括可视化元素和可视化特效，所述可视化元素包括球或球员的点、面和区域，所述可视化特效包括球员或球的动画、慢动作展示以及旋转场景。
基于客户选择的数据层次将所述的可视化视图嵌入到原始比赛视频中，所述的数据层次展现客户不同的叙事目的，所述叙事目的包括娱乐性和分析性。
所述的数据层次分为4个层次，分别为图片层次，对象层次，事件层次，战术层次，其中，所述图片层次为原始比赛视频中的每一帧场景；
所述对象层次为在所述每一帧场景中增加球或球员的位置或距离标注，以展现增强体育视频的娱乐性；
所述事件层次为在所述对象层基础上增加技战术分析数据标注，基于事件层次得到的增强体育视频鉴于娱乐性和分析性之间；
所述战术层次为在原始比赛视频中增加对比赛结果的推理分析标注，以展现增强体育视频的分析性，所述对比赛结果的推理分析为通过对图片层，对象层和事件层的分析得到的球队或球员获胜或失败的原因；
基于客户对所述对象层次，事件层次，战术层次的选择，将不同的可视化视图嵌入到原始比赛视频中。
基于客户选择的叙事顺序，将所述的可视化视图按照所述叙事顺序中的不同叙事模式嵌入到原始比赛视频中。
客户叙述故事的方式通过所述的叙事顺序展示，所述叙事顺序包括线性模式，预告模式，倒叙模式，时间叉模式，重复模式以及并行模式，其中，所述线性模式为可视化视图以时序的方式进行展示，所述预告模式为将将要放生的可视化视图提取展现在当前播放时刻，所述倒叙模式为将先前发生的数据展现在当前播放时刻，所述时间叉模式为展现比赛中未发生的可视化视图，用于呈现假设分析的结果，所述重复模式为当前播放时刻重复播放可视化视图，用于突出当前时间段内的关键事件，所述并行模式为将多个可视化视图在一个画面帧中使用画中画或并排的方式进行呈现，用于展现同一类技术动作或战术。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过对用户所要表达的内容分为跟踪/非跟踪数据，可视化视图，数据层次与叙述顺序四个维度，从而建立了可视化与数据、叙述顺序的关系。用户只需要按照意图选择数据层次与叙述顺序并指出跟踪/非跟踪数据，而可视化视图则由本发明进行推荐，从而将大大降低了这类创作工具的使用难道难度。
附图说明
图1为具体实施方式提供的一种可视化增强体育视频的设计方法的流程图。
图2为具体实施方式提供的一种可视化增强体育视频的设计方法制得的效果图，其中，a)为原始视频；b)用曲线以及网格展现并配合视频暂停展现战术层次中下一拍对手的击球技战术选择与可能性；c)与d)展现使用预告模式叙述顺序完成事件层次数据(球员下一拍击球动作以及线路)的可视化设计结果。
具体实施方式
增强视频是呈现和广播体育赛事的流行媒介。这种体育视频将可视化内容与视频效果相结合(如慢放或旋转镜头)来将数据嵌入视频场景中(如图2a-d所示)。鉴于增强体育视频具有用清晰和引人入胜的方式传达运动员战术意图等优势，其已被广泛地运用于电视频道来吸引观众以及被体育分析师用于与教练和球员交流分析结果。然而这些增强视频本质上很难被设计，特别是对于体育分析师来说，因为通常他们相比于电视公司的熟练视频创作者而言缺乏足够的可视化相关技能，难以将他们需要表达的数据或意图通过或可视化的方式呈现出来。因此，解决体育分析师快速设计增强体育视频的难点具有重大意义。
具体而言，这些创建体育视频的设计考虑来自与两个层面。首先是元素层面，即确定用来增强视频的内容。这包括数据方面以及可视化内容方面，即可用于增强体育视频的数据类型，以及呈现这些数据的视觉效果。另一个则是剪辑层面，即这些增强内容在视频中的组织方式，包括按照不同的叙述目的组织和呈现数据的方式，以及依据原始视频按时间顺序组织视觉效果的方法。
本发明的内容是一个用于设计增强体育视频的设计空间。该设计空间包含元素层面与剪辑层面两部分，其中元素层面包含数据类型与可视化类型两个维度，而剪辑层面包含数据层次以及叙事顺序两个维度。
1)维度I：数据类型。依据数据是否被跟踪采集到，本发明将数据类型分为跟踪数据与非跟踪数据。
跟踪数据是从特定比赛中采集或提取的数据，例如球与球员的运动轨迹以及球员的技术动作。这类数据都与特定的事件或空间存在关联，并且能够直接嵌入到视频场景中。
非跟踪数据则是指非从特定比赛中采集的数据，例如历史数据、比赛规则以及球员信息。这类数据一般用于辅助跟踪信息来呈现场上的情况。
2)维度II：可视化类型。数据是以不同的可视化形式呈现出来的。本发明将各种能被用于增强体育视频的可视化类型分为图形标记与视频效果两个维度。
图形标记为覆盖在视频场景中的可视化元素。在增强体育视频中，这些可视化元素通常为点、线与区域。
视频效果则是基于视频场景的可视化特效，包括剪裁并移动某一位球员的动画、慢动作展示以及旋转场景效果。这些效果皆由数据以及叙事方式驱动。
3)维度III：数据层次。增强视频需要为不同的讲述目的呈现数据与见解。这些目的可分为娱乐性的(如展现球员击球时球速有多快)以及分析性的(例如呈现球员在执行某种战术时的跑位)。其中前者所涉及到的数据属于低语义层次的(例如位置与距离)，即无需专业知识即可观察到；而后者属于高语义层次(例如技术与战术)，即需要专业知识才能够理解。为此，本发明将数据按照语义由低到高分为4个层次：
图片层次包括视频中的每帧场景，其作为系统的输入且不包含任何增强的可视化内容。
对象层次包括从图片层次数据中检测到的物理数据对象(例如球员的姿态与位置、球的位置以及球场空区)，其无需领域知识即可被观众理解。仅呈现此级别数据的增强视频主要用于娱乐目的。
事件层次包括需要领域知识才能被理解的数据，例如球员的技术、球队的阵型以及球的状态。呈现具有事件层次的视频的目的介于娱乐和分析之间。
战术层次呈现体育视频的推理结果，解释球队或球员获胜或失败的原因，其通常由分析其他层面数据而得到。带有战术级数据的增强视频主要用于分析目的。
4)维度IV：叙事顺序。一般的体育视频以顺序的方式进行播放，但在增强视频中，数据的呈现方式并非遵循时间顺序。例如，为了解释球员的战术，常见的方式为暂停视频播放并预示球员接下来的几个动作与轨迹。为此，本发明借助一般的叙事顺序将增强体育视频的叙事模式分为以下6类：
线性模式将数据以时序的方式进行展示，也是目前最常见的叙事方式；
预告模式将将要发生的数据提前在当前播放时刻进行展现；
倒叙模式则是将先前发生的数据展现在当前播放时刻，例如高亮球员之前跑动的路线；
时间叉模式为展现比赛中未发生的假设数据，常被用于呈现假设分析的结果，其典型的表现方式为首先展现假设的数据，随后再展现当前播放的比赛中真实发生的数据；
重复模式则为视频短时间内反向播放再正向播放视频，主要用于突出粗时间段内的关键事件；
并行模式则是将多个比赛场景在一个画面帧中使用画中画或并排的方式进行呈现，用于展现同一类技术动作或战术。
一种可视化增强体育视频的设计方法，如图1所示，包括：
S1：获得原始比赛视频信息，基于原始比赛视频信息，获得跟踪数据和非跟踪数据，将所述跟踪数据和非跟踪数据进行可视化得到可视化视图；
S2：基于客户选择的数据层次和叙事顺序，将可视化视图嵌入到原始比赛视频中得到增强体育视频，所述数据层次表示客户叙事的多个目的。
所述的获得的跟踪数据的具体步骤为：
从原始比赛视频信息中采集球或球员的运动轨迹数据，以及球员的技术动作数据，将采集结果作为跟踪数据，所述跟踪数据用于根据客户端发送的数据层次和叙事顺序，通过可视化视图嵌入到原始比赛视频中。
所述的获得非跟踪数据的具体步骤为：
对原始比赛视频信息进行分析得到与跟踪数据以及原始比赛相关的历史数据，比赛规则以及球员信息作为非跟踪数据，所述非跟踪数据用于通过可视化视图，与跟踪数据相对应的嵌入到原始比赛视频中。
所述的将所述跟踪数据和非跟踪数据进行可视化得到可视化视图，包括：
利用可视化视图展示跟踪数据和非跟踪数据，所述可视化视图包括可视化元素和可视化特效，所述可视化元素包括球或球员的点、面和区域，所述可视化特效包括球员或球的动画、慢动作展示以及旋转场景。
基于客户选择的数据层次将所述的可视化视图嵌入到原始比赛视频中，所述的数据层次展现客户不同的叙事目的，所述叙事目的包括娱乐性和分析性。
所述的数据层次分为4个层次，分别为图片层次，对象层次，事件层次，战术层次，其中，所述图片层次为原始比赛视频中的每一帧场景；
所述对象层次为在所述每一帧场景中增加球或球员的位置或距离标注，以展现增强体育视频的娱乐性；
所述事件层次为在所述对象层基础上增加技战术分析数据标注，基于事件层次得到的增强体育视频鉴于娱乐性和分析性之间；
所述战术层次为在原始比赛视频中增加对比赛结果的推理分析标注，以展现增强体育视频的分析性，所述对比赛结果的推理分析为通过对图片层，对象层和事件层的分析得到的球队或球员获胜或失败的原因；
基于客户对所述对象层次，事件层次，战术层次的选择，将不同的可视化视图嵌入到原始比赛视频中。
基于客户选择的叙事顺序，将所述的可视化视图按照所述叙事顺序中的不同叙事模式嵌入到原始比赛视频中。
客户叙述故事的方式通过所述的叙事顺序展示，所述叙事顺序包括线性模式，预告模式，倒叙模式，时间叉模式，重复模式以及并行模式，其中，所述线性模式为可视化视图以时序的方式进行展示，所述预告模式为将将要放生的可视化视图提取展现在当前播放时刻，所述倒叙模式为将先前发生的数据展现在当前播放时刻，所述时间叉模式为展现比赛中未发生的可视化视图，用于呈现假设分析的结果，所述重复模式为当前播放时刻重复播放可视化视图，用于突出当前时间段内的关键事件，所述并行模式为将多个可视化视图在一个画面帧中使用画中画或并排的方式进行呈现，用于展现同一类技术动作或战术。通过本发明提供的一种可视化增强体育视频的设计方法制得的效果图，如图2所示，依据不同叙述顺序、数据层次以及数据的可视化设计的结果。
利用本发明提供的可视化增强体育视频的设计方法为体育分析师等不具备可视化设计基础的用户提供可视化增强的体育视频设计指导，同时也能够为可视化增强的体育视频创作工具提供必要的数据提取、可视化内容映射的推荐。一方面，用户能够将希望表达的视频内容用可视化的方法进行设计并制作可视化增强视频。方法是将可视化内容按照叙述目的选择对应的叙述顺序(例如按照描述下一拍的技术而选择预告模式)，其次依据希望讲述的内容选择对应的数据层次以及具体数据内容(如选择下一拍的技术与球飞行轨迹)，随后依据设计空间的统计结果即可得出现有可视化增强视频中最常使用的可视化增强形式(例如先暂停视频，然后使用曲线表示下一拍击球的潜在轨迹，后恢复视频播放)，并以此作为指导使用相关工具进行编辑制作。另一方面，设计空间也能够为可视化增强体育视频的创作提供可视化推荐与指导。由于现有的创作工具需要使用者自身进行内容的设计，因此让缺乏相应设计能力的用户难以适应。设计空间将用户所要表达的内容分为4个维度，从而将建立了可视化与数据、叙述顺序的关系。用户只需要按照意图选择叙述顺序、数据内容，而具体的视频剪辑、可视化内容则由设计空间进行推荐，从而将大大降低了这类创作工具的使用难道难度。
Claims (4)
1.一种可视化增强体育视频的设计方法，其特征在于，包括：
S1：获得原始比赛视频信息，基于原始比赛视频信息，获得跟踪数据和非跟踪数据，将所述跟踪数据和非跟踪数据进行可视化得到可视化视图；
S2：基于客户选择的数据层次和叙事顺序，将可视化视图嵌入到原始比赛视频中得到增强体育视频，所述数据层次表示客户叙事的多个目的；
所述的获得跟踪数据的具体步骤为：
从原始比赛视频信息中采集球或球员的运动轨迹数据，以及球员的技术动作数据，将采集结果作为跟踪数据，所述跟踪数据用于根据客户端发送的数据层次和叙事顺序，通过可视化视图嵌入到原始比赛视频中；
所述的获得非跟踪数据的具体步骤为：
对原始比赛视频信息进行分析得到与跟踪数据以及原始比赛相关的历史数据，比赛规则以及球员信息作为非跟踪数据，所述非跟踪数据用于通过可视化视图，与跟踪数据相对应的嵌入到原始比赛视频中；
所述的将所述跟踪数据和非跟踪数据进行可视化得到可视化视图，包括：
利用可视化视图展示跟踪数据和非跟踪数据，所述可视化视图包括可视化元素和可视化特效，所述可视化元素包括球或球员的点、面和区域，所述可视化特效包括球员或球的动画、慢动作展示以及旋转场景；
所述的数据层次分为4个层次，分别为图片层次，对象层次，事件层次，战术层次，其中，所述图片层次为原始比赛视频中的每一帧场景；
所述对象层次为在所述每一帧场景中增加球或球员的位置或距离标注，以展现增强体育视频的娱乐性；
所述事件层次为在所述对象层基础上增加技战术分析数据标注，基于事件层次得到的增强体育视频鉴于娱乐性和分析性之间；
所述战术层次为在原始比赛视频中增加对比赛结果的推理分析标注，以展现增强体育视频的分析性，所述对比赛结果的推理分析为通过对图片层，对象层和事件层的分析得到的球队或球员获胜或失败的原因；
基于客户对所述对象层次，事件层次，战术层次的选择，将不同的可视化视图嵌入到原始比赛视频中。
2.根据权利要求1所述的可视化增强体育视频的设计方法，其特征在于，基于客户选择的数据层次将所述的可视化视图嵌入到原始比赛视频中，所述的数据层次展现客户不同的叙事目的，所述叙事目的包括娱乐性和分析性。
3.根据权利要求1所述的可视化增强体育视频的设计方法，其特征在于，基于客户选择的叙事顺序，将所述的可视化视图按照所述叙事顺序中的不同叙事模式嵌入到原始比赛视频中。
4.根据权利要求1所述的可视化增强体育视频的设计方法，其特征在于，客户叙述故事的方式通过所述的叙事顺序展示，所述叙事顺序包括线性模式，预告模式，倒叙模式，时间叉模式，重复模式以及并行模式，其中，所述线性模式为可视化视图以数据呈现时序的方式进行展示，所述预告模式为将将要发生的数据提取展现在当前播放时刻并展示，所述倒叙模式为将先前发生的数据展现在当前播放时刻，所述时间叉模式为展现比赛中未发生的数据，用于呈现假设分析的结果，所述重复模式为当前播放时刻重复播放当前数据的可视化视图，用于突出当前时间段内的关键事件，所述并行模式为将多个可视化视图在一个画面帧中使用画中画或并排的方式进行呈现，用于展现同一类技术动作或战术，所述数据为跟踪数据和非跟踪数据。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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