CN116363333A - 一种体育赛事信息ar实时显示的方法和系统 - Google Patents

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郑晓东
冯振华
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Abstract

本发明公开了一种体育赛事信息AR实时显示的方法和系统，涉及新兴信息技术领域，该系统包括如下功能模块：地图构建模块、信息采集模块、信息处理模块以及AR输出渲染模块；地图构建模块通过相机结合SLAM算法对赛事场地进行地图建模；信息采集模块对待定位单元装戴UWB设备，并进行场内定位；其技术要点为：使用UWB精准定位技术和体征、运动信息采集技术，并结合SLAM3D地图实时构建技术，可以获取每个运动人员全方位的运动信息；通过AR技术将运动人员动态信息实时渲染到视频输出并跟随运动人员显示，使观众更容易了解到每个运动人员各自的动态，提升赛事观赏性，同时为体育运动的教学活动提供数据分析支撑。

Description

一种体育赛事信息AR实时显示的方法和系统
技术领域
本发明涉及新兴信息技术领域，特别涉及一种体育赛事信息AR实时显示的方法和系统。
背景技术
关于体育赛事，一般指比较有规模有级别的正规比赛；目前全球规模大、影响力大的体育赛事有世界杯、奥运会、一级方程式赛车、NBA，以及各类洲际体育赛事和各单项体育组织的世锦赛等，国内也有专门的体育赛事直播网站，每周进行体育赛事直播，比如新浪、网易、优酷等，最近也有专门收集NBA，CBA，中超，意甲，法甲，德甲，西甲，英超，联盟杯，欧洲冠军杯，世界杯，欧锦足球赛，斯诺克比赛，国内外兵乓球赛，足球热身赛，南美洲足球比赛等赛事的媒体；体育赛事直播是人们参与赛事一种便捷的方式，各直播平台一直通过各种技术手段来提升体育赛事直播的观看体验，比如通过解说提供更详细的介绍，在导播制作环节增加信息提示等各种手段提升观众对体育赛事更深的了解，而这些传统方式存在信息提示不够全面，展现方式不直观，信息更新不及时等问题；
其中，公开号为：CN202011379815.7的一种用于体育赛事中监测特定图像场景显示比赛球队信息的方法，本专利通过只是通过摄像检测运动员的信息，无法实现对运动员的全方位动态信息分析或是在进行全方位拍摄时存在一定的困难；公开号为CN201911361069.6的一种基于uwb定位的篮球运动分析系统，其虽然使用UWB定位用于篮球运动的分析，并没有给出实时场景的映射，存在展示方式不直观的问题。
发明内容
解决的技术问题：
针对现有技术的不足，本发明提供了一种体育赛事信息AR实时显示的方法和系统，通过视觉或深度相机结合SLAM算法对赛事场地进行地图建模，通过运动人员或设备装戴UWB设备进行场内精准定位，由信息处理系统对人员位置、运动等信息进行收集处理，最后通过AR显示模块渲染到真实场景平面或VR视频画面上，实现运动员相关信息实时更新并实时跟随运动员显示，实现将体育赛场上运动员速度、心跳、动静时间、运动统计、赛事统计等信息实时收集并实时通过AR跟随运动员显示到真实场景视频上的功能，解决了背景技术中提及的技术问题。
技术方案：
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种体育赛事信息AR实时显示系统，该系统包括如下功能模块：
地图构建模块，其通过相机结合SLAM算法对赛事场地进行地图建模；
信息采集模块，其对待定位单元装戴UWB设备，并进行场内定位；
信息处理模块，其用于收集并处理信息采集模块所采集的信息；以及
AR输出渲染模块，其用于将信息处理模块输出的信息实时叠加视频输出，跟随视频中对应物显示。
和现有技术相比，本申请的主要优势在于：
1、使用UWB定位技术，可实现低成本实时精确的人员定位信息收集；
2、使用SLAM地图构建技术，可使定位信息精准反映到3D空间，以利于后续运动分析和AR显示；
3、使用AR显示技术将动态信息实时渲染到视频并跟随运动人员显示；
在一种可能的实现方式中，所述地图构建模块中使用的相机为双目视觉相机和深度相机中的任意一种，相机对体育赛事场地环境进行扫描，使用SLAM算法将场地扫描信息进行3D地图建模。
在一种可能的实现方式中，所述信息采集模块中的待定位单元为运动人员和定制的运动设备中的任意一种或两种；所述信息采集模块中UWB设备在定位时通过定位标签与至少四个定位基站进行通信，以对标签进行3D空间位置定位；
其中，若是待定位单元为运动人员，则运动人员穿戴定位标签；
若是待定位单元为定制运动设备，则定制运动设备内置定位标签；
通过定位标签对人员和设备进行3D空间位置定位。
上述的定制运动设备内置定位标签的同时还配置有用于获得移动速度的惯性运动单元，运动人员穿戴定位标签的同时还配置有惯性运动单元和用于检测体征信息的体征监测单元。
在一种可能的实现方式中，所述信息处理模块中实时通过UWB设备的定位标签获取待定位单元的基础信息，该基础信息包含但不限于位置信息、体征信息以及运动信息，同时获取标签ID对应待定位单元的外部赛事信息，综合基础信息和外部赛事信息输出分析统计信息。
一种体育赛事信息AR实时显示的方法，包括如下步骤：
S1、通过双目视觉相机对体育赛事场地环境进行扫描，使用SLAM算法将场地扫描信息进行3D地图建模；
S2、赛事场地布置至少4个UWB定位基站，运动人员穿戴定位标签，定制运动设备内置定位标签，通过这些标签对人员和设备进行3D空间位置定位运动设备内的惯性运动单元获得移动速度，人员定位标签内配置的惯性运动单元获得移动速度，体征监测装置实时检测体征信息。
S3、将UWB定位坐标与3D地图模型坐标进行映射，确定人员和设备在场地地图模型中的3D位置；
S4、将定位标签ID与实际运动人员和定制运动设备相对应，输入对应人员或设备的外部赛事信息，该外部赛事信息包含运动人员姓名、国籍、排名以及设备的参数信息。
S5、实时通过定位标签获取人员和设备的位置信息、体征信息以及运动信息，结合外部输入信息输出赛事相关运动分析统计信息。
S6、将信息处理模块输出的信息通过增强现实的方式实时叠加视频输出上，根据3D地图模型中人员和设备的实时位置，跟随视频中对应人员和设备显示。
有益效果：
本方案中使用到UWB定位技术，可实现低成本实时精确的人员定位信息收集；使用到SLAM地图构建技术，可使定位信息精准反映到3D空间，以利于后续运动分析和AR显示；使用到AR显示技术，将动态信息实时渲染到视频并跟随运动人员显示；
综上所述，
本发明中使用UWB精准定位技术和体征、运动信息采集技术，并结合SLAM3D地图实时构建技术，可以获取每个运动人员全方位的运动信息；通过AR技术将运动人员动态信息实时渲染到视频输出并跟随运动人员显示，使观众更容易了解到每个运动人员各自的动态，提升赛事观赏性，同时为体育运动的教学活动提供数据分析支撑。
附图说明
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
图1为本发明的整体系统结构图；
图2为本发明的整体系统处理流程图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种体育赛事信息AR实时显示的方法和系统，通过视觉或深度相机结合SLAM算法对赛事场地进行地图建模，通过运动人员或设备装戴UWB设备进行场内精准定位，由信息处理系统对人员位置、运动等信息进行收集处理，最后通过AR显示模块渲染到真实场景平面或VR视频画面上，实现运动员相关信息实时更新并实时跟随运动员显示，实现将体育赛场上运动员速度、心跳、动静时间、运动统计、赛事统计等信息实时收集并实时通过AR跟随运动员显示到真实场景视频上的功能，解决了背景技术中提及的技术问题。
本申请实施例中的技术方案为解决上述背景技术的问题，总体思路如下：
实施例1：
本实施例介绍了一种体育赛事信息AR实时显示系统的具体结构，如图1所示，该系统包括如下功能模块：
地图构建模块，其通过相机结合SLAM算法对赛事场地进行地图建模；
信息采集模块，其对待定位单元装戴UWB设备，并进行场内定位；
信息处理模块，其用于收集并处理信息采集模块所采集的信息；以及
AR输出渲染模块，其用于将信息处理模块输出的信息实时叠加视频输出，跟随视频中对应物显示。
在一些示例中，所述地图构建模块中使用的相机为双目视觉相机和深度相机中的任意一种，相机对体育赛事场地环境进行扫描，使用SLAM算法将场地扫描信息进行3D地图建模。
在一些示例中，所述信息采集模块中的待定位单元为运动人员和定制的运动设备中的任意一种或两种；所述信息采集模块中UWB设备在定位时通过定位标签与至少四个定位基站进行通信，以对标签进行3D空间位置定位；
其中，若是待定位单元为运动人员，则运动人员穿戴定位标签；
若是待定位单元为定制运动设备，则定制运动设备内置定位标签；
通过定位标签对人员和设备进行3D空间位置定位。
上述的定制运动设备内置定位标签的同时还配置有用于获得移动速度的惯性运动单元，运动人员穿戴定位标签的同时还配置有惯性运动单元和用于检测体征信息的体征监测单元。
在一些示例中，所述信息处理模块中实时通过UWB设备的定位标签获取待定位单元的基础信息，该基础信息包含但不限于位置信息、体征信息以及运动信息，同时获取标签ID对应待定位单元的外部赛事信息，综合基础信息和外部赛事信息输出分析统计信息。
实施例2：
以实施例1为基础，本实施例介绍了一种体育赛事信息AR实时显示的方法，如图2所示，该方法应用于权利要求体育赛事信息AR实时显示系统，包括如下步骤：
S1、通过双目视觉相机对体育赛事场地环境进行扫描，使用SLAM算法将场地扫描信息进行3D地图建模；
S2、赛事场地布置至少4个UWB定位基站，运动人员穿戴定位标签，定制运动设备内置定位标签，通过这些标签对人员和设备进行3D空间位置定位运动设备内的惯性运动单元获得移动速度，人员定位标签内配置的惯性运动单元获得移动速度，体征监测装置实时检测体征信息。
S3、将UWB定位坐标与3D地图模型坐标进行映射，确定人员和设备在场地地图模型中的3D位置；
S4、将定位标签ID与实际运动人员和定制运动设备相对应，输入对应人员或设备的外部赛事信息，该外部赛事信息包含运动人员姓名、国籍、排名以及设备的参数信息。
S5、实时通过定位标签获取人员和设备的位置信息、体征信息以及运动信息，结合外部输入信息输出赛事相关运动分析统计信息。
S6、将信息处理模块输出的信息通过增强现实的方式实时叠加视频输出上，根据3D地图模型中人员和设备的实时位置，跟随视频中对应人员和设备显示。
具体的，以足球比赛为例描述本发明的实施流程：
S1、通过双目视觉相机对足球场地环境进行扫描，使用SLAM算法将足球场扫描信息进行3D地图建模，标注边线、禁区、半场、点球点、球门、角球区等位置；
S2、足球场地布置至少4个UWB定位基站，可分布于双方球门后方，半场中线两侧，球员穿戴定位手环或定制球鞋，定制足球内置定位标签，通过这些标签对球员和足球进行3D空间位置定位，定制足球的定位标签同时配有惯性运动单元用于获得移动速度，球员定位标签也同时配置有惯性运动单元、心率监测等体征监测装置；
S3、将UWB定位坐标与3D地图模型坐标进行映射，确定球员和足球在场地地图模型中的3D位置；
S4、将球员定位标签ID与实际球员相对应，输入对应球员姓名、国籍、排名等，设备的参数信息等；
S5、通过定位标签实时获取球员和足球的位置信息、体征信息、运动信息等，输出足球分析统计信息，如球员跑动时间、跑动速度、触球次数，足球的飞行速度、距离等；
S6、将信息处理模块输出的信息通过增强现实的方式实时叠加视频输出上，根据3D地图模型中人员和设备的实时位置，跟随视频中对应人员或设备显示。球员可展示的信息有：球员姓名、成绩排名、射门统计、进球统计、跑动统计、实时跑动速度、实时心率等信息，足球可展示的信息：实时飞行速度、飞行距离、控球/射球人员姓名等信息。
通过采用上述技术方案：
本发明中使用UWB精准定位技术和体征、运动信息采集技术，并结合SLAM3D地图实时构建技术，可以获取每个运动人员全方位的运动信息；通过AR技术将运动人员动态信息实时渲染到视频输出并跟随运动人员显示，使观众更容易了解到每个运动人员各自的动态，提升赛事观赏性，同时为体育运动的教学活动提供数据分析支撑。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种体育赛事信息AR实时显示系统，其特征在于，该系统包括如下功能模块：
地图构建模块，其通过相机结合SLAM算法对赛事场地进行地图建模；
信息采集模块，其对待定位单元装戴UWB设备，并进行场内定位；
信息处理模块，其用于收集并处理信息采集模块所采集的信息；以及
AR输出渲染模块，其用于将信息处理模块输出的信息实时叠加视频输出，跟随视频中对应物显示。
2.如权利要求1所述的一种体育赛事信息AR实时显示系统，其特征在于：所述地图构建模块中使用的相机为双目视觉相机和深度相机中的任意一种，相机对体育赛事场地环境进行扫描，使用SLAM算法将场地扫描信息进行3D地图建模。
3.如权利要求1所述的一种体育赛事信息AR实时显示系统，其特征在于：所述信息采集模块中的待定位单元为运动人员和定制的运动设备中的任意一种或两种。
4.如权利要求3所述的一种体育赛事信息AR实时显示系统，其特征在于：所述信息采集模块中UWB设备在定位时通过定位标签与至少四个定位基站进行通信，以对标签进行3D空间位置定位；
其中，若是待定位单元为运动人员，则运动人员穿戴定位标签；
若是待定位单元为定制运动设备，则定制运动设备内置定位标签；
通过定位标签对人员和设备进行3D空间位置定位。
5.如权利要求4所述的一种体育赛事信息AR实时显示系统，其特征在于：定制运动设备内置定位标签的同时还配置有用于获得移动速度的惯性运动单元，运动人员穿戴定位标签的同时还配置有惯性运动单元和用于检测体征信息的体征监测单元。
6.如权利要求1所述的一种体育赛事信息AR实时显示系统，其特征在于：所述信息处理模块中实时通过UWB设备的定位标签获取待定位单元的基础信息，该基础信息包含但不限于位置信息、体征信息以及运动信息，同时获取标签ID对应待定位单元的外部赛事信息，综合基础信息和外部赛事信息输出分析统计信息。
7.一种体育赛事信息AR实时显示的方法，其特征在于：应用于权利要求1-6任一项所述的体育赛事信息AR实时显示系统，包括如下步骤：
S1、通过双目视觉相机对体育赛事场地环境进行扫描，使用SLAM算法将场地扫描信息进行3D地图建模；
S2、赛事场地布置至少4个UWB定位基站，运动人员穿戴定位标签，定制运动设备内置定位标签，通过这些标签对人员和设备进行3D空间位置定位运动设备内的惯性运动单元获得移动速度，人员定位标签内配置的惯性运动单元获得移动速度，体征监测装置实时检测体征信息。
S3、将UWB定位坐标与3D地图模型坐标进行映射，确定人员和设备在场地地图模型中的3D位置；
S4、将定位标签ID与实际运动人员和定制运动设备相对应，输入对应人员或设备的外部赛事信息。
S5、实时通过定位标签获取人员和设备的位置信息、体征信息以及运动信息，结合外部输入信息输出赛事相关运动分析统计信息。
S6、将信息处理模块输出的信息通过增强现实的方式实时叠加视频输出上，根据3D地图模型中人员和设备的实时位置，跟随视频中对应人员和设备显示。
8.如权利要求7所述的一种体育赛事信息AR实时显示的方法，其特征在于：在所述S4中，该外部赛事信息包含运动人员姓名、国籍、排名以及设备的参数信息。
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