IT202000026882A1 - VIDEO TRACKING SYSTEM FOR SPORTS PRACTICE - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
del brevetto per invenzione industriale dal titolo: ?Sistema di video tracking per la pratica sportiva? of the patent for industrial invention entitled: ?Video tracking system for sports practice?
La presente invenzione ? relativa a un sistema di video tracking per la pratica sportiva. The present invention ? relating to a video tracking system for sports practice.
La presente invenzione ? inoltre relativa a un metodo di uso di un sistema di video tracking per la pratica sportiva. The present invention ? also relating to a method of using a video tracking system for sports practice.
In particolare, la presente invenzione ? relativa a un sistema di video tracking per la pratica sportiva, del tipo che comprende hardware e logiche di gestione a supporto della valutazione di parametri indicatori di performance nella pallavolo. In particular, the present invention ? relating to a video tracking system for sports practice, of the type which includes hardware and management logics to support the evaluation of performance indicator parameters in volleyball.
Il campo tecnico di riferimento ? quello della telemetria applicata allo sport, che prevede l?impiego di elettronica e algoritmi dedicati per il processamento e l?analisi di parametri rilevati sul campo, durante allenamenti o eventi agonistici, sia in ambito dilettantistico che professionistico. The technical field of reference? that of telemetry applied to sport, which involves the use of dedicated electronics and algorithms for the processing and analysis of parameters detected on the field, during training or competitive events, both in the amateur and professional fields.
Sono attualmente noti vari sistemi di video tracking applicati allo sport. Various video tracking systems applied to sport are currently known.
Un primo esempio di soluzione tecnica nota ? rappresentato dalla domanda di brevetto US2015206002A1 che descrive un dispositivo di elaborazione in grado di tracciare un oggetto in un flusso di immagini, comprendente una memoria e un controller. Il controller ? configurato per ricevere un flusso di immagini comprendente almeno una prima e una precedente immagine di un oggetto da tracciare, determinare linee di contorno nella prima immagine, con le suddette linee di contorno che comprendono una pluralit? di punti, determinare e assegnare almeno un descrittore a ciascun punto. Le fasi successive consistono nel filtrare i punti in base ai descrittori, determinare le distanze relative tra ciascun punto nella prima immagine con il rispettivo punto nell?immagine precedente, quali punti non sono stati filtrati, e una ricorrenza massima per le distanze relative, in cui la ricorrenza massima corrisponde a un movimento di detto oggetto da tracciare sul piano. Un movimento in una direzione parallela alla linea visiva ? determinato da una posizione media, una distanza relativa e pendenze di raccordi lineari per ciascun punto componente i punti nelle due immagini. A first example of a known technical solution? represented by patent application US2015206002A1 which describes a processing device capable of tracking an object in an image stream, comprising a memory and a controller. The controller ? configured to receive an image stream comprising at least one first and one previous image of an object to be tracked, determine contour lines in the first image, with said contour lines comprising a plurality of of points, determine and assign at least one descriptor to each point. The next steps are to filter the points based on the descriptors, determine the relative distances between each point in the first image to the respective point in the previous image, which points were not filtered out, and a maximum occurrence for the relative distances, where the maximum recurrence corresponds to a movement of said object to be traced on the plane. A movement in a direction parallel to the line of sight ? determined by an average position, a relative distance and slopes of linear fittings for each component point of the points in the two images.
Ancora, il testo della domanda internazionale WO0141884A1 ha come oggetto un sistema di elaborazione video applicabile a sport con la palla giocati all'interno di un'area prefissata, su un campo o ambito simile, come il cricket, comprendente almeno quattro videocamere disposte a reciproca distanza e in posizioni fisse intorno a detta area. Il sistema comprende anche un processore video e un tracker delle palle al quale i segnali delle telecamere vengono trasmessi. ? previsto un database per identificare quale dato modella l?area di gioco, e che include i dati rappresentativi di caratteristiche peculiari relative alle performance sportive, e un archivio per i dati relativi alle regole e/o agli eventi chiave dello stesso sport. Il processore video ? predisposto per identificare in ciascun fotogramma, da ciascuna telecamera, gruppi di pixel corrispondenti all'immagine di una palla, calcolare per ciascun fotogramma la posizione 3D di un'immagine cos? identificata usando i dati dell'immagine della palla da almeno due diverse telecamere, prevedere una traiettoria della palla da detta posizione 3D della palla calcolata in fotogrammi successivi, e mappare la traiettoria prevista sull'area modellata in modo da identificare qualsiasi interazione con una o pi? di dette caratteristiche peculiari, dove con interazione si intende il verificarsi di un evento chiave o la violazione di una regola. Furthermore, the text of the international application WO0141884A1 relates to a video processing system applicable to ball sports played within a predetermined area, on a field or similar area, such as cricket, comprising at least four video cameras arranged reciprocally distance and in fixed positions around said area. The system also includes a video processor and a ball tracker to which camera signals are transmitted. ? a database is foreseen to identify which data models the playing area, and which includes data representative of peculiar characteristics relating to sports performance, and an archive for data relating to the rules and/or key events of the sport itself. The video processor? designed to identify in each frame, from each camera, groups of pixels corresponding to the image of a ball, calculate for each frame the 3D position of an image so? identified using ball image data from at least two different cameras, predict a ball trajectory from said calculated 3D ball position in successive frames, and map the predicted trajectory onto the modeled area so as to identify any interactions with one or more ? of these peculiar characteristics, where interaction means the occurrence of a key event or the violation of a rule.
Infine, il documento brevettuale WO2020057353A1 cita un metodo di tracciamento di oggetti basato su un pallone in movimento, su un server di monitoraggio e su un sistema di riprese video. Il metodo comprende il ricevere un'istruzione di posizionamento, in cui l'istruzione di posizionamento comprende un oggetto target che deve essere posizionato e, in base alle istruzioni di posizionamento, incrociare i dati delle riprese video di un pallone in movimento in modo da rilevare l'oggetto bersaglio, controllare il pallone per tracciare l'oggetto bersaglio, e ingrandire o rimpicciolire un frame comprendente l'oggetto bersaglio. Finally, the patent document WO2020057353A1 mentions an object tracking method based on a moving balloon, a monitoring server and a video recording system. The method comprises receiving a positioning instruction, wherein the positioning instruction comprises a target object to be positioned, and based on the positioning instructions, cross-referencing video footage data of a moving balloon so as to detect the target object, control the balloon to track the target object, and zoom in or out on a frame including the target object.
Tuttavia, i sistemi di video tracking per la pratica sportiva noti come quelli descritti soffrono di limiti intrinseci quali la scarsa precisione della valutazione dei parametri di interesse inerenti alle performance degli atleti, o di essere vincolati a interfacciare specifiche periferiche preposte alle riprese video. However, video tracking systems for sports practice known as those described suffer from intrinsic limitations such as the poor accuracy of the evaluation of the parameters of interest inherent in the athletes' performance, or of being bound to interface specific peripherals responsible for video shooting.
Scopo della presente invenzione ? fornire un sistema di video tracking per la pratica sportiva che consenta di valutare indicatori di performance sportive, in particolare nella pallavolo, in modo preciso, continuativo e funzionale, indipendentemente dallo standard di connessione delle periferiche per le riprese video impiegate, avente, quindi, caratteristiche tali da superare i limiti che ancora influenzano gli attuali sistemi di video tracking, con riferimento alla tecnica nota. Purpose of the present invention? provide a video tracking system for sports practice which allows to evaluate sports performance indicators, in particular in volleyball, in a precise, continuous and functional way, regardless of the connection standard of the peripherals for video shooting used, thus having characteristics such as to overcome the limits which still affect the current video tracking systems, with reference to the prior art.
Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di fornire un sistema di video tracking per la pratica sportiva che consenta di visualizzare informazioni legate alle performance atletiche e non solo, mediante testi e grafica. A further object of the present invention ? that of providing a video tracking system for sports that allows you to view information related to athletic performance and more, through texts and graphics.
Inoltre, scopo della presente invenzione ? fornire un metodo di uso di un sistema di video tracking per la pratica sportiva. Furthermore, the purpose of the present invention ? provide a method of using a video tracking system for sports practice.
Secondo la presente invenzione, viene realizzato un sistema di video tracking per la pratica sportiva, come definito nella rivendicazione 1. According to the present invention, a video tracking system for sports practice is achieved, as defined in claim 1.
Secondo la presente invenzione, viene realizzato anche un metodo di uso del sistema di video tracking per la pratica sportiva, come definito nella rivendicazione 10. According to the present invention, a method of using the video tracking system for sports practice is also achieved, as defined in claim 10.
Per una migliore comprensione della presente invenzione viene ora descritta una forma di realizzazione preferita, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali: For a better understanding of the present invention, a preferred embodiment is now described, purely by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings, in which:
- la figura 1 mostra una vista schematica di un sistema di video tracking per la pratica sportiva, secondo l?invenzione; - figure 1 shows a schematic view of a video tracking system for sports, according to the invention;
- la figura 2 mostra il diagramma di flusso esplicativo del funzionamento di un componente del sistema di video tracking per la pratica sportiva, secondo l?invenzione. - figure 2 shows the flow diagram explaining the operation of a component of the video tracking system for sports practice, according to the invention.
Con riferimento a tali figure e, in particolare, alla figura 1, un sistema di video tracking per la pratica sportiva ? mostrato, secondo l?invenzione. With reference to these figures and, in particular, to figure 1, a video tracking system for sports practice? shown, according to the invention.
In particolare, come meglio mostrato in figura 1, il sistema di video tracking 100 per la pratica sportiva comprende: In particular, as better shown in figure 1, the video tracking system 100 for sports practice comprises:
- un display 101 portatile dotato di almeno un?interfaccia video; - a portable display 101 equipped with at least one video interface;
- un?unit? di elaborazione 102 connessa al display 101 per mezzo dell?almeno un?interfaccia video e comprendente una pluralit? di interfacce di connessione dati. - a?unit? processor 102 connected to the display 101 by means of the at least one video interface and comprising a plurality? of data connection interfaces.
Secondo un aspetto dell?invenzione, il sistema di video tracking 100, impiegato preferibilmente nella pallavolo, comprende un sistema di analisi di filmati ripresi da almeno una videocamera 50 connessa a detta unit? di elaborazione 102 per mezzo di un?interfaccia di connessione dati. According to one aspect of the invention, the video tracking system 100, preferably used in volleyball, comprises a video analysis system taken by at least one video camera 50 connected to said unit? processor 102 by means of a data connection interface.
Secondo un aspetto dell?invenzione, il sistema di analisi di filmati ? atto a valutare parametri operativi nel corso di un?attivit? sportiva, visualizzati per mezzo del display 101. According to one aspect of the invention, the movie analysis system ? capable of evaluating operating parameters during a?activity? sports car, shown on display 101.
Secondo un altro aspetto dell?invenzione, il sistema di analisi di filmati ? un applicativo software eseguito dall?unit? di elaborazione 102. According to another aspect of the invention, the movie analysis system ? a software application run by the unit? processing 102.
Secondo un aspetto dell?invenzione, l?unit? di elaborazione 102 ? un single-board computer. According to one aspect of the invention, the unit? of processing 102 ? a single board computer.
Secondo un altro aspetto dell?invenzione, il display 101 ? un monitor con pannello a matrice di LED RGB, avente risoluzione di 192 x 64 pixel. According to another aspect of the invention, the display 101 is a monitor with RGB LED matrix panel, having a resolution of 192 x 64 pixels.
Secondo un aspetto dell?invenzione, la pluralit? di interfacce di connessione dati dell?unit? di elaborazione 102 comprende una porta USB, una porta Ethernet, un modulo Bluetooth LE e un modulo WiFi. According to one aspect of the invention, the plurality? of data connection interfaces of the unit? processor 102 comprises a USB port, an Ethernet port, a Bluetooth LE module and a WiFi module.
Secondo un aspetto dell?invenzione, i parametri operativi, valutati durante l?attivit? e la pratica sportiva per mezzo del sistema di analisi di filmati, applicato alla pallavolo, comprendono: According to one aspect of the invention, the operating parameters, evaluated during the activity? and sports practice by means of video analysis system, applied to volleyball, include:
- velocit? di un pallone in battuta da parte di un utente, ad esempio un pallavolista; - speed? of a ball being hit by a user, for example a volleyball player;
- altezza del pallone dal piano di gioco nell?atto di una schiacciata, nel corso di una partita o di un allenamento di pallavolo; - height of the ball from the playing surface in the act of a dunk, during a volleyball match or training;
- traiettoria del pallone. - trajectory of the ball.
In uso, vantaggiosamente secondo l?invenzione, durante una sessione di allenamento di pallavolo, o nel corso di una partita, l?unit? di elaborazione 102 elabora il flusso video, analizzando la sequenza di frame relativa, originata dalle riprese dell?almeno una videocamera 50. In use, advantageously according to the invention, during a volleyball training session, or during a game, the unit? processing unit 102 processes the video stream, analyzing the relative frame sequence, originating from the filming of at least one video camera 50.
In dettaglio, l?unit? di elaborazione 102 identifica il pallone nel frame distinguendola da tutti gli altri oggetti e persone riprese, ne calcola la posizione 3D e ne inserisce il valore in un vettore rappresentante la traiettoria assunta dal pallone stesso. L?unit? di elaborazione 102, sulla base dell?analisi della traiettoria e della velocit? ad essa connesse, identifica l?istante della schiacciata inviando al display 101 il relativo valore della altezza della palla rispetto a terra, ossia al piano di gioco, con il medesimo display 101 che riproduce il suddetto valore mediante grafiche e testi. In detail, the unit? processing unit 102 identifies the ball in the frame distinguishing it from all the other objects and people taken, calculates its 3D position and inserts its value into a vector representing the trajectory taken by the ball itself. The unit processing 102, based on the analysis of the trajectory and speed? connected to it, it identifies the instant of the smash by sending the relative value of the height of the ball with respect to the ground, i.e. to the playing surface, to the display 101, with the same display 101 reproducing the aforesaid value by means of graphics and texts.
Secondo un aspetto dell?invenzione, l?unit? di elaborazione 102 invia i parametri operativi valutati durante l?attivit? sportiva a dispositivi terzi per mezzo della pluralit? di interfacce di connessione dati. According to one aspect of the invention, the unit? of elaboration 102 it sends the operating parameters evaluated during the? activity? sports to third party devices by means of the plurality? of data connection interfaces.
Secondo un aspetto dell?invenzione, il sistema di video tracking 100 consente di interfacciare software terzi mediante specifiche API. According to one aspect of the invention, the video tracking system 100 allows third party software to be interfaced by means of specific APIs.
Vantaggiosamente secondo l?invenzione, la possibilit? di interfacciare software di terze parti apre il sistema di video tracking 100 allo scambio dati con applicativi esterni, accrescendone le funzionalit? in modo scalabile e modulare. Advantageously according to the invention, the possibility of interfacing third-party software opens the video tracking 100 system to data exchange with external applications, increasing its functionality? in a scalable and modular way.
Secondo altro un aspetto dell?invenzione, il sistema di video tracking 100 ? alimentato mediante un?unit? di alimentazione che fornisce una tensione 24 Vdc e una corrente di 10 A. According to another aspect of the invention, the video tracking system 100 ? powered by a? unit? supply which supplies a voltage of 24 Vdc and a current of 10 A.
Secondo un aspetto dell?invenzione, il pannello a matrice di LED ? dotato di uno schermo protettivo in plexiglas. According to one aspect of the invention, the LED matrix panel is equipped with a plexiglas protective screen.
Secondo un altro aspetto dell?invenzione, il display 101 e l?unit? di elaborazione 102 sono racchiusi in un contenitore realizzato in materiale plastico. According to another aspect of the invention, the display 101 and the unit? of processing 102 are enclosed in a container made of plastic material.
Secondo un altro aspetto dell?invenzione, il display 101 ? configurato per visualizzare punteggi sportivi e sequenze temporali in formato grafico e testuale, video e messaggi pubblicitari. According to another aspect of the invention, the display 101 is configured to display sports scores and timelines in graphical and text format, video and advertising messages.
Come anticipato, e sulla scorta del diagramma di flusso evidenziato nella figura 2, la presente invenzione riguarda anche un metodo di uso del sistema di video tracking 100 per la pratica sportiva, comprendente le fasi di: As anticipated, and on the basis of the flow chart highlighted in Figure 2, the present invention also relates to a method of using the video tracking system 100 for sports practice, comprising the steps of:
- acquisire un frame da filmati ripresi da almeno una videocamera 50; - acquiring a frame from movies shot by at least one video camera 50;
- pre-elaborare il frame per migliorare elaborazioni successive di detto frame; - pre-processing the frame to improve subsequent processing of said frame;
- verificare la presenza di un pallone nel frame; - check for the presence of a ball in the frame;
- stimare la posizione 3D del pallone a seguito dell?esito positivo della precedente fase di verificare la presenza di un pallone nel frame; - estimate the 3D position of the ball following the positive outcome of the previous phase of verifying the presence of a ball in the frame;
- inserire la posizione 3D del pallone in un vettore relativo a una corrispondente traiettoria del pallone a seguito della precedente fase di stimare la posizione 3D del pallone, e acquisire un nuovo frame da filmati ripresi da almeno una videocamera 50 secondo la fase precedente di acquisire un frame da filmati ripresi da almeno una videocamera 50; - inserting the 3D position of the ball in a vector relating to a corresponding trajectory of the ball following the previous step of estimating the 3D position of the ball, and acquiring a new frame from movies shot by at least one video camera 50 according to the previous step of acquiring a frames from movies taken by at least a video camera 50;
- elaborare il vettore relativo alla traiettoria per stimare la velocit? istantanea del pallone a seguito dell?esito negativo della precedente fase di verificare la presenza di un pallone nel frame; - to elaborate the vector relative to the trajectory to estimate the speed? snapshot of the ball following the negative outcome of the previous phase of verifying the presence of a ball in the frame;
- verificare se la traiettoria e la relativa velocit? istantanea del pallone consentono di definire l?istante della schiacciata di detto pallone; - check if the trajectory and the relative speed? snapshot of the ball allow you to define the moment of the crushing of said ball;
- calcolare l?altezza del pallone dal piano di gioco nell?istante della schiacciata a seguito dell?esito positivo della precedente fase di verificare se la traiettoria e la relativa velocit? istantanea del pallone consentono di definire l?istante della schiacciata; - calculate the height of the ball from the playing surface at the instant of the dunk following the positive outcome of the previous phase of verifying whether the trajectory and relative speed? snapshot of the ball allow you to define the moment of the dunk;
- inviare il valore relativo all?altezza del pallone dal piano di gioco nell?istante della schiacciata al display 101 a seguito della precedente fase di calcolare l?altezza del pallone dal piano di gioco nell?istante della schiacciata, e ripetere le fasi del metodo a partire dalla fase di acquisire un frame da filmati ripresi da almeno una videocamera 50. - send the value relating to the height of the ball from the playing surface at the moment of the dunk to the display 101 following the previous phase of calculating the height of the ball from the playing surface at the instant of the dunk, and repeat the phases of the method starting from the stage of acquiring a frame from footage shot by at least a 50 video camera.
Pertanto, il sistema di video tracking per la pratica sportiva secondo l?invenzione consente di valutare indicatori di performance nella pallavolo in modo pratico, continuativo e funzionale. Therefore, the video tracking system for sports practice according to the invention allows performance indicators in volleyball to be evaluated in a practical, continuous and functional way.
Un altro vantaggio del sistema di video tracking per la pratica sportiva secondo l?invenzione ? che consente di visualizzare informazioni inerenti a punteggi di gioco, sequenze temporali e informazioni pubblicitarie. Another advantage of the video tracking system for practicing sports according to the invention ? which displays information about game scores, timelines, and advertising information.
Inoltre, il sistema di video tracking per la pratica sportiva secondo l?invenzione consente di visualizzare grafica e testi. Furthermore, the video tracking system for practicing sports according to the invention allows graphics and texts to be displayed.
Un ulteriore vantaggio del sistema di video tracking per la pratica sportiva secondo l?invenzione ? che ? sicuro. A further advantage of the video tracking system for practicing sports according to the invention ? that ? Safe.
Ancora, il sistema di video tracking per la pratica sportiva secondo l?invenzione risulta di agevole utilizzo. Furthermore, the video tracking system for practicing sports according to the invention is easy to use.
Infine, il sistema di video tracking per la pratica sportiva secondo l?invenzione ? economico e comporta ridotta complessit? legata alle fasi di prototipazione e di produzione di serie. Finally, the video tracking system for sports practice according to the invention ? cheap and involves reduced complexity? linked to the prototyping and series production phases.
Risulta infine chiaro che al sistema di video tracking per la pratica sportiva, e al metodo che ne fa uso, qui descritti e illustrati, possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall?ambito protettivo della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate. Finally, it is clear that modifications and variations can be made to the video tracking system for sports practice, and to the method which makes use of it, described and illustrated herein, without thereby departing from the protective scope of the present invention, as defined in the attached claims .
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|---|---|
| IT (1) | IT202000026882A1 (en) |
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