FR2806924A1 - Method of detecting and validating of clearance of line of goals in ball games; by using surveillance camera to indicate when trajectory of ball captured by cameras and determined by calculator approaches toward plan of goal - Google Patents

Method of detecting and validating of clearance of line of goals in ball games; by using surveillance camera to indicate when trajectory of ball captured by cameras and determined by calculator approaches toward plan of goal Download PDF

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Abstract

Line cameras (7) visualize a surface of goal (9) to detect the presence of a ball in that plan for sending to a FIFO memory of a calculator (6) an image data (11) and to enable the transfer of the information and its processing by the calculator. That may indicate when the trajectory of the ball captured by surveillance cameras and determined by the calculator approaching toward the plan of goal (9). An Independent claim is included for a device for detecting and validating ball position in a ball game.

Description

SYSTEME DE DETECTION ET VALIDATION DU FRANCHISSEMENT D'UNE LIGNE DE BUTS OU DE PAR UN BALLON OU UNE BALLE DESCRIPTION L'invention concerne un système de détection et de validation du franchissement d'une ligne de buts ou de jeu par un ballon ou une balle qui fournit à l'arbitre, en temps réel, l'information lui permettant de rendre son verdict en toute sérénité. DETECTION SYSTEM AND VALIDATION OF CROSSING A LINE OF GOALS OR BY BALL OR BALL DESCRIPTION A system for detecting and validating cross a goal line or play with a ball or ball which provides the arbitrator, in real time, the information enabling it to give its verdict with confidence.

L'objectif est de concevoir un système permettant d'une part la détection automatique et objective d'un ballon entrant dans une cage de buts (plan de buts) dans le cas du football par exemple ou franchissant une ligne de jeu (impact au sol dans le cas du tennis par exemple et d'autre part la fourniture visualisations tridimensionnelles des phases importantes ,du jeu et ceci sous des points de vue entièrement nouveaux et originaux par l'utilisation des techniques modernes de traitement des images et de vision ordinateur. The objective is to design a system for a hand automatic detection and objective of a balloon used in a goals cage (goals plane) in the case of football e.g. game or crossing a line (ground impact in the case of such courts and the other providing three-dimensional visualizations of important phases of the game and this under points entirely new and original view through the use of modern techniques of image processing and computer vision.

En général, tout système de vision constitué d'un ensemble de capteurs (par exemple des caméras) et système informatique chargé d'effectuer l'acquisition des images ainsi les divers traitements appliqués à ces images permettant la prise de décision. In general, any vision system consists of a set of sensors (eg cameras) and computer system responsible for performing image acquisition and the various treatments applied to these images for decision making.

Le système informatique est constitué généralement d'un matériel et d'un logiciel. The computer system generally consists of a hardware and software. Le matériel doit réagir suffisamment rapidement pour traiter l'information à une cadence nécessaire à l'application, le logiciel est chargé de piloter le système afin traiter l'information en provenance des capteurs (traitement des images prise de décision). The equipment must respond fast enough to process the information at a rate necessary for the application, the software is responsible for steering the system to process information from the sensors (image processing decision making).

Le système de détection et de validation du franchissement d'une ligne de buts ou de jeu par un ballon ou une balle, selon l'invention, est du genre mettant en oeuvre un ensemble de caméras transmettant les informations visualisées à un calculateur et un procédé de détection, d'analyse et de traitement bien spécifique desdites informations. The detection system and validation of the crossing of a goal line or set by a balloon or a ball, according to the invention is of the type employing a plurality of cameras transmitting the information displayed to a computer and a method detection, analysis and to specific processing said information.

Le procédé en question se caractérise en ce qu'il consiste essentiellement: a) au moyen de caméras de surveillance visualisant la zone attenante à la ligne concernée, notamment la surface de réparation d'un terrain de football, à détecter la présence du ballon dans ladite zone et à envoyer au calculateur l'information relative à son mouvement de manière à en calculer la trajectoire; The method in question is characterized in that it consists essentially: a) by means of monitoring cameras viewing the area adjacent to the line concerned, in particular the box of a football field, to detect the presence of the ball in said area and send to the computer information relating to its movement so as to calculate the trajectory; b) au moyen de caméras de ligne visualisant la ligne concernée, notamment le plan de buts dans le cas d'une cage de football, à détecter la présence du ballon dans ledit plan, à envoyer dans mémoire "FIFO" du calculateur l'information visualisée et à ne déclencher le transfert de ladite information et son traitement par ledit calculateur que lorsque la trajectoire du ballon, donnée par caméras de surveillance et déterminée par le calculateur, converge vers ledit plan de buts. b) by means of line cameras viewing the line concerned, in particular the goals plane in the case of a football stand, to detect the presence of the ball in said plane, to give in memory "FIFO" ECU information displayed and not trigger the transfer of said information and its processing by said computer when the flight of the ball, given by surveillance cameras and determined by the computer, converges toward said plane goals.

Le système en question se caractérise également en ce que - les caméras de surveillance sont placees en hauteur (par exemple sur les côtés ou derrière la cage) de manière à donner une vue générale de la partie du terrain attenante à la ligne surveillée; The system in question is also characterized in that - the cameras are placed in height (e.g. on the sides or rear of the cage) so as to give a general view of the portion of the adjacent land to the monitored line; - les caméras de ligne sont placées à 1 intérieur des montants et/ou de la barre transversale dans le cas d'une cage de buts. - the line cameras are placed one inside the uprights and / or the crossbar in the case of a goals cage.

Les caractéristiques et les avantages l'invention vont apparaître plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'au moins un mode de réalisation préféré de celle-ci donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexes. The features and advantages the invention will appear more clearly on reading the following detailed description of at least one preferred embodiment thereof given by way of non-limiting example and shown in the accompanying drawings.

Sur ces dessins - la figure 1 est une vue schématique d' cage équipée de deux caméras de ligne de buts; In the drawings - FIG 1 is a schematic view of cage with two goals line of cameras; - la figure 2 est une vue schématique d' cage associée à deux caméras de surveillance de surface de réparation; - Figure 2 is a schematic view of cage associated with two penalty area surveillance cameras; - la figure 3 est une vue de principe de detection du passage du ballon dans le plan de buts en projection sur la ligne de buts; - Figure 3 is a view of principle of detection of the passage of the ball in the projection plan goals on the goal line; - la figure 4 est une vue schématique d'un court de tennis équipé de caméras de lignes de jeu. - Figure 4 is a schematic view of a tennis court with cameras lines game.

Le système de détection et de validation du franchissement d'une ligne de buts (1) ou de jeu (2) par un ballon (3) ou une balle, représenté aux figures, est du genre mettant en oeuvre un ensemble de caméras (4,7,8) transmettant les informations visualisées (11) à un calculateur (6) et un procédé de détection, d'analyse et de traitement bien spécifique des- dites informations. The detection system and validation of the crossing of a goal line (1) or play (2) by a ball (3) or a ball, shown in the figures is of the type implementing a camera assembly (4 , 7.8) transmitting the information displayed (11) to a computer (6) and a method for detecting, analysis and many specific treatment des- said information.

Le procédé en question consiste essentiellement a) au moyen de caméras de surveillance (4) visualisant la zone attenante à la ligne concernée, notamment la surface de réparation (S) d'un terrain de football (figures 1 et 2), à détecter la présence du ballon dans ladite zone et à envoyer au calculateur (6) l'information relative à son mouvement de maniere à en calculer la trajectoire; The process in question consists essentially of a) by means of cameras (4) viewing the area adjacent to the line concerned, in particular the box (S) of a football field (Figs 1 and 2) detecting the presence of the ball in said area and to send to the computer (6) the information relating to its movement so as to calculate the trajectory; b) au moyen de caméras de ligne (7) visualisant la ligne concernée, notamment le plan de buts (9) d'une cage de football, à detecter la présence du ballon dans ledit plan, à envoyer dans la mémoire "FIFO" du calculateur l'information visualisée (11) et à déclencher le transfert de ladite information et son traitement par ledit calculateur lorsque la trajectoire ballon, donnée par les caméras de surveillance (4) et déterminée par le calculateur, converge vers ledit plan de buts (9). b) by means of line cameras (7) visualizing the line concerned, in particular the goals plane (9) of a football stand, to detect the presence of the ball in said plane, to give in the memory "FIFO" of the displayed information calculator (11) and to initiate transfer of said information and its processing by said computer when the ball trajectory given by the surveillance cameras (4) and determined by the computer, converges toward said goals plane (9 ).

Les caméras de surveillance permettent de réduire de manière importante les capacités mémoire nécessaires car elles mettent en fonctionnement le traitement des images en provenance des caméras de ligne dans une fenêtre temporelle bien spécifique qui correspond à une probabilité d'impact élevée. Surveillance cameras can significantly reduce the required memory capacity because they put in operation the processing of images from the line cameras in a very specific time window corresponding to a high impact probability.

Le traitement de l'information (11) transmise par les caméras de ligne (7) consiste à effectuer a) une analyse statistique du ballon par rapport à la ligne buts de manière à en déterminer le franchissement; The processing of information (11) transmitted by the line cameras (7) consists in a) a statistical analysis of the balloon relative to the line objects so as to determine the crossing; b) une analyse dynamique de tous les corps en mouvement dans ladite zone de manière à localiser le ballon en fonction des objets la scène observée sachant que le mouvement du ballon est rapide par rapport à celui des joueurs; b) a dynamic analysis of all the moving bodies in said zone so as to locate the ball based on the observed scene objects knowing that the ball movement is fast compared to the players; c) une analyse statique et dynamique en stéréovision manière à permettre la localisation tridimensionnelle du ballon dans le plan de buts de la cage avec sauvegarde/archivage des séquences d'images. c) a static and dynamic analysis in stereovision so as to enable the three-dimensional location of the ball in the plane of the aims of the cage with backup / archive image sequences.

Le traitement de l'information contenue dans le calculateur consiste à déterminer si le ballon a franchi la ligne de buts de manière à faire parvenir à au moins un arbitre (10) un signal codé (16) indiquant le franchissement ou le non-franchissement de la ligne. Processing the information in the computer is to determine whether the ball has crossed the goal line so as to achieve at least an arbiter (10) a coded signal (16) indicating the crossing or non-crossing line.

Le signal (16) envoyé à l'arbitre peut être un signal vidéo donnant l'image du ballon et de la ligne ayant servie au diagnostic. The signal (16) sent to the arbitrator may be a video signal giving the image of the ball and the line having served at diagnosis.

Le franchissement de la ligne (1) est soumis à une analyse détaillée. The crossing of the line (1) is subjected to detailed analysis. La figure 3 donne les diverses étapes du franchissement selon la flêche (F) donnant le sens d'introduction. Figure 3 shows the various steps of crossing according to the arrow (F) facing the insertion direction. Dans la position (B) du ballon (3), il n'y a pas franchissement de la ligne buts et le but est refusé. In the position (B) of the balloon (3), there is no crossing the goal line and the goal is disallowed. Seule la position (A) du ballon (3) conduit ' un diagnostic positif (ballon détaché de la ligne). Only the position (A) of the balloon (3) yields a positive diagnosis (balloon detached from the line).

Selon diverses réalisations du système selon l'invention - les caméras de surveillance (4) sont placées en hauteur de manière à donner vue générale de la partie du terrain attenante à la ligne surveillée, les caméras de ligne de buts (7) sont placées à l'intérieur des montants (12) et/ou de la barre transversale (13) de la cage; According to various embodiments of the system according to the invention - the surveillance cameras (4) are placed high so as to give a general view of the portion of the adjacent land to the monitored line, the line camera purposes (7) are placed at inside the uprights (12) and / or the crossbar (13) of the cage; - les modules de transmission (14) des informations (11) au calculateur sont également placés à l'intérieur des montants (12) et/ou de la barre transversale (13); - the transmission module (14) information (11) to the computer are also placed inside the uprights (12) and / or the crossbar (13); - les caméras (7) sont du type matriciel et visualisent egalement les zones situées de chaque côté du plan de but (9). - the cameras (7) are of the matrix type and also visualize the areas situated on either side of the object plane (9).

Dans le cas d'un court de tennis (figure 4), les caméras de lignes de jeu , sont placées de manière à visaliser lesdites lignes longitudina lement d'un côté ou des deux côtés du court. In the case of a tennis court (Figure 4), the camera set of rows are placed so as to visaliser said longitudina LEMENT lines on one side or both sides of the court.

On peut ainsi visualiser les lignes de côté (jeu simple ou double), les lignes de fond de court et les lignes de service au moyen caméras (8) positionnées pour ne pas gêner les joueurs. the side lines may thus view (single or double game), short of the bottom lines and using cameras service lines (8) positioned not to obstruct the players.

Les caméras destinées à visualiser la ligne médiane sont encastrées dans le à la hauteur du filet (17). The cameras to locate the center line are embedded in the height of the thread (17).

Le diagnostic établi par le calculateur est transmis à au moins un arbitre qui dispose d'un décodeur (15) visualisant ledit diagnostic. The diagnosis made by the computer is transmitted to at least an arbiter that has a decoder (15) displaying said diagnosis.

L'analyse effectuée se place dans un cadre de traitement séquences d'images couleur temporelles d'environnements non structurés (la couleur étant choisie pour des raisons de fiabilité des étapes de segmentation d'image). The analysis is placed in a frame processing time of color image sequences unstructured environments (the color being chosen for reasons of reliability of the image segmentation steps).

Les étapes de traitement sont les suivantes - Extraction des indices visuels pertinents des images frontales contours, régions,etc. The processing steps are as follows - Extraction of relevant visual cues frontal images outline, regions, etc.

- Mise en correspondance d'une part entre les images d'une même séquence et d'autre part entre les couples stéréoscopiques. - Mapping the one hand between the images in a sequence and secondly between the stereo pairs. Ces mises en correspon dance vont permettre l'estimation du mouvement du ballon ou des joueurs s'approchant des buts, mais vont aussi servir à la réalisation de recons truction tridimensionnelle des actions et à l'interpolation d'images intermédiaires (disposant de deux points de vue différents d-'une même scène, il possible de synthétiser des images qui auraient été prises sous des angles de vue intermédiaires et différents de ceux des caméras). These set cor dance will allow the estimation of the movement of the ball or players approaching the goals, but will also be used to achieve three-dimensional recon struction of the shares and the interpolation between frames (with two points different d-'a same scene glance it possible to synthesize images that have been taken under intermediate angles and different from those cameras). - Extraction d'informations pertinentes des images provenant de la cage de buts : exemple des primitives de type contour vont permettre détecter des formes circulaires (ballon en projection perspective partiel lement occulté). - Extraction of relevant information images from the goals of cage: example primitives type contour will allow detecting circular shapes (balloon partial perspective projection LEMENT obscured).

- Extraction des formes circulaires de chacune des images des caméras. - Extraction of circular forms of each of the camera images.

- Des primitives de type région peuvent être utilisées afin de lever les ambiguités des segmentations, en examinant par exemple, les intensites lumineuses des images à l'intérieur des zones sélectionnées à l'aide de contours - Détection et suivi du ballon au cours du temps. - Primitive type region may be used in order to remove ambiguities segmentations, by examining, for example, the light intensities of the images within the selected areas with contours - Detection and tracking the ball over time . Prise de décision ballon a franchi le plan délimité par les montants. decision making balloon crossed the plane defined by the uprights.

- Les divers traitements effectués à partir de toutes les sources d'information, vont permettre d'accéder aussi à l'information tridimen sionnelle les séquences essentielles du match : c'est à dire qu'elles vont permettre non seulement de visualiser des séquences sous les angles de vue caméras (frontales et buts) qui sont déjà différents du point de vue de l'arbitre, mais aussi de calculer des points de vue virtuels intermédiaires par rapport à ces caméras. - The various treatments made from all sources, will allow to also access the information tridimen dimensional essential sequences of the match: ie they will not only allow to visualize sequences in the cameras angles of view (frontal and goals) which are already different from the perspective of the referee, but also to calculate intermediate virtual views from these cameras. Le nombre de points de vue virtuels augmente avec le nombre de caméras disponible. The number of virtual viewpoints increases with the number of cameras available. Ces reconstruc tions tridimensionnelles des séquenses importantes du match pourront être réalisées à postériori et diffusées à l'aide d'outils Multi-Médias. These three-dimensional reconstruc tions important séquenses the match may be made a posteriori and distributed using multi-media tools. Le système question est donc bien un système d'aide à la décision de l'arbitre Il incorpore directement des capteurs au coeur de l'action permettant de détecter un but. The system question is therefore a support system to the referee's decision directly It incorporates sensors in the heart of the action to detect a goal. I1 permet aussi une couverture des actions de jeu dans la surface de réparation plus importante que ce qu'elle est actuellement avec les seuls arbitres de terrain. I1 also allows coverage of gaming action in the largest penalty area than it is now with the only field umpires. Il permet donc une détection plus aisée des fautes des joueurs (hors-jeu simple). It allows easier detection of player fouls (single offside).

La décision finale, propriété incontournable de l'autorité de l'arbitre est rendue impartiale et incontestable. The final decision, essential property of the arbitrator's authority is made impartial and indisputable.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés pour lesquels on pourra prévoir d'autres variantes, en particulier dans - le type et le nombre de caméras de surveillance ou de lignes utilisees ainsi que leur emplacement sur le terrain ou sur le court; Of course, the invention is not limited to the embodiments described and represented for which provision may be other variants, especially - the type and number of lines or surveillance cameras used and their location on the field or on the court; - le type liaison (filaire ou radio) entre les caméras (avec ou intégration module de transmission) et le calculateur; - type connection (wired or wireless) between the cameras (with or integration transmission module) and the computer; - le type (visuel ou sonore) et le nombre de décodeurs mis à la disposi tions des arbitres; - the type (visual or audible) and the number of decoders available to the provisions of the referees; - le type d'application : football, tennis ou autre sport; - the type of application: football, tennis or other sports; sans pour celà sortir du cadre de l'invention. without departing from the scope of the invention.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS 1- Procédé de détection et validation du franchissement d'une ligne de buts (1) ou de jeu (2) par un ballon (3) ou une balle, du genre mettant en oeuvre un ensemble de caméras (4,7,8) transmettant les informations visualisées à un calculateur (6); CLAIMS 1- A method of detecting and validating the crossing of a goal line (1) or play (2) by a ball (3) or ball, of the type implementing a camera assembly (4,7,8 ) transmitting the information displayed to a computer (6); caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement a) au moyen de caméras de surveillance (4) visualisant la zone attenante à la ligne concernée, notamment la surface de réparation (5) d'un terrain de football, détecter la présence du ballon dans ladite zone et à envoyer au calculateur (6) l'information relative à son mouvement de manière à en calculer la trajectoire; characterized in that it consists essentially of a) by means of cameras (4) viewing the area adjacent to the line concerned, in particular the box (5) of a football field, detecting the presence of the ball in said zone and to send to the computer (6) the information relating to its movement so as to calculate the trajectory; b) au moyen de caméras de ligne (7) visualisant la ligne concernée, notamment le plan de buts (9) dans le cas d'une cage de football, à détecter la présence du ballon dans ledit plan, à envoyer dans la mémoire "FIFO" du calculateur l'information visualisée (11) et à déclencher le transfert de ladite information et son traitement par ledit calculateur que lorsque la trajectoire du ballon, donnée par les caméras de surveillance (4) et déterminée par le calculateur, converge vers ledit plan de but (9). b) by means of line cameras (7) visualizing the line concerned, in particular the goals plane (9) in the case of a football stand, to detect the presence of the ball in said plane, to give in memory " FIFO "the computer displayed the information (11) and to initiate transfer of said information and its processing by said computer when the flight of the ball, given by the surveillance cameras (4) and determined by the computer, converges towards said object plane (9). 2- Procédé, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement de l'information (11) transmise par les caméras de ligne (7) consiste à effectuer a) une analyse statistique du ballon par rapport à la ligne de buts de manière à en déterminer le franchissement; 2- A method according to claim 1, characterized in that the processing information (11) transmitted by the line cameras (7) consists in a) a statistical analysis of the balloon with respect to the goal line so to determine the crossing; b) une analyse dynamique de tous les corps en mouvement dans ladite zone de manière à localiser le ballon en fonction des objets de la scène observée sachant que le mouvement du ballon est rapide par rapport à celui des joueurs; b) a dynamic analysis of all the moving bodies in said zone so as to locate the ball based on the observed scene objects knowing that the ball movement is fast compared to the players; c) une analyse statique et dynamique en stéréovision de manière à permettre la localisation tridimensionnelle du ballon dans le plan de la cage de buts avec sauvegarde des séquences d'images. c) a static and dynamic analysis in stereovision so as to enable the three-dimensional location of the ball in the plane of the goals cage with storage of image sequences. 3- Procédé, selon la revendication 2, caractérisé en ce que le traitement de l'information contenue dans le calculateur consiste à déterminer si le ballon a franchi la ligne de buts de manière à faire parvenir à au moins un arbitre 10) un signal codé (16) indiquant le franchissement ou le non franchissement de ladite ligne. 3- A method according to claim 2, characterized in that the processing of the information in the computer is to determine whether the ball has crossed the goal line so as to achieve at least an arbiter 10) a coded signal (16) indicating the crossing or non-crossing of said line. 4- Procédé, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser, par au moins un arbitre (10), un décodeur (15) visualisant le diagnostic établi par le calculateur. 4- A method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it consists in using at least an arbiter (10), a decoder (15) displaying the diagnosis by the computer. 5- Dispositif pour la mise en #uvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le signal (16) envoyé à l'arbitre est un signal vidéo donnant l'image du ballon et de la ligne de buts ayant servie au diagnostic. 5- A device for carrying #uvre the method according to any one of the preceding claims, characterized in that the signal (16) sent to the arbiter is a video signal giving the picture of the ball and the goal line that was used in diagnosis. 6- Dispositif, selon la revendication 5, caractérisé en ce que les caméras de surveillance (4) sont placées en hauteur de manière à donner une vue générale de la partie du terrain attenante à la ligne surveillée. 6- A device according to claim 5, characterized in that the cameras (4) are placed high so as to give a general view of the portion of the adjacent land in the monitored line. 7- Dispositif, selon la revendication 5, caractérisé en ce que, dans le cas d'un terrain de football, les caméras de ligne de buts 7) sont placées à l'intérieur des montants (12 et/ou de la barre transversale (13) de la cage. 8- Dispositif, selon la revendication 5, caractérisé en ce que modules de transmission (14) des informations (11) au calculateur sont également placées à l'intérieur des montants (12) et/ou de la barre transversale (13). - Dispositif, selon la revendication 5, caractérisé en ce que les caméras (7) sont du type matriciel et visualisent également les zones situées de chaque côté du plan de buts (9). 10- Dispositif, selon la revendication 5, caractérisé en ce que, dans le cas d'un court de tennis, les caméras de lignes de jeu (8) sont placées de manière à visualiser lesdites lignes longitudinalement d'un côté ou des deux côtés du court. 7- Device according to Claim 5, characterized in that, in the case of a football field, line cameras goals 7) are placed inside the uprights (12 and / or the crossbar ( 13) of the cage. 8. device according to claim 5, characterized in that the transmission modules (14) information (11) to the computer are also placed inside the uprights (12) and / or bar cross (13) -. the device according to claim 5, characterized in that the cameras (7) are of the matrix type and also visualize the areas situated on either side of the goal plane (9) 10- device according to claim. 5, characterized in that, in the case of a tennis court, cameras gaming lines (8) are placed so as to display said longitudinally lines on one side or both sides of the court.
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