KR102449925B1 - 운동선수의 위치추적을 이용한 실시간 경기내용 분석방법 및 시스템 - Google Patents

운동선수의 위치추적을 이용한 실시간 경기내용 분석방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (1) 카메라로부터 획득된 경기의 제1이미지 데이터를 프레임 단위로 입력받는 단계; (2) 상기 입력된 프레임 단위 제1이미지 데이터로부터 경기에 참가 중인 객체의 인식정보 및 상기 인식된 객체의 제1위치정보를 포함하는 제1이미지 정보를 프레임 단위로 추출하는 단계; (3) 상기 제1이미지 정보를 경기분석용 제2이미지 정보로 변환하는 단계; (4) 상기 변환된 프레임 단위의 제2이미지 정보로부터 제2이미지 데이터를 생성하는 단계; 및 (5) 각 객체의 제2위치를 소정형식의 포맷으로 표시하는 단계;를 포함하는 운동선수의 위치추적을 이용한 실시간 경기내용 분석방법 및 시스템을 제공한다.

Description

운동선수의 위치추적을 이용한 실시간 경기내용 분석방법 및 시스템{REAL TIME SPORTS GAME ANALYSIS METHOD USING POSITION TRACKING OF GAME PLAYERS AND THE SYSTEM}
본 발명은 실시간 경기내용 분석방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실시간 촬영 중인 운동경기의 카메라 이미지 정보를 이용하여 실제 경기 중인 선수들의 위치를 추적하고 해당 위치정보를 분석하여, 관객과 경기 관련자 모두에게 경기분석을 위해 유용한 각종 정보를 실시간 제공할 수 있는 운동선수의 위치추적을 이용한 실시간 경기내용 분석방법 및 시스템에 관한 것이다.
스포츠는 정해진 규칙을 바탕으로 경쟁(Competition)과 유희성(Pleasure)을 가진 신체운동 경기의 총칭을 뜻한다. 현대의 스포츠는 과학기술의 발전에 힘입어 경기력 향상, 유희성 증대 등의 관점에서 산업화가 진행되고 있으며, 이와 더불어 스포츠의 직접 대상자인 사람에게는 적당한 신체활동을 통해 개인적인 건강관리와 삶의 질 향상에 긍정적인 방향으로의 산업분야 확산이 가속화 되고 있다.
4차 산업혁명을 대표하고 있는 인공지능 및 DATA 공학은 기존의 스포츠 산업에 적용되고 있는 다양한 기술의 변화를 초래하고 있다. 특히나 개인을 중심으로 수행되는 스포츠 경기의 경우 선수의 활동에 대한 힘, 속도, 활동형태 등의 물리적 영역에서 측정을 통해 활용되고 있는 기존의 스포츠 과학 기술들을 빠르게 대체하여 개인의 경기력 향상에 필요한 운동복, 신발, 경기도구 등의 개선과 이와 관련된 부수적인 스포츠 산업의 발전에 기여하고 있다.
많은 수의 선수들이 참여하는 축구, 야구, 농구 등의 구기 종목은 스포츠 산업을 대표하는 종목들이며, 주로 대규모 전용 경기장이 필요한 환경에서 수많은 관중들의 참여를 통해 이루어지는 특징이 있다. 이는 관련 스포츠 사업의 규모를 증대시키고, 스포츠 경기가 하나의 산업과 문화로 정착할 수 있는 요소로 자리매김 하고 있어 현대의 프로스포츠 산업으로의 발전을 이룩하였다.
이런 측면에서, 경기운용 직접 당사자들은 관중을 비롯한 스포츠산업 발전의 원동력 증대를 위해 서두에서 언급한 경기력 향상 및 유희성 증대를 위한 고민과 방법을 찾고, 이를 적용할 수 있는 요소들을 최대한 활용하기 위한 노력을 진행하고 있다.
ICT융합 기술이 적용되어 스포츠 소비자들의 욕구를 충족시키기 위한 기술로는 웨어러블 디바이스(Wearable Device)를 활용하여 운동 참여자의 체온, 활동량, 심박수, 근육 활동을 체크하여 경기력 향상을 위한 서비스를 제공하고 있는 'NIKE' 같은 사례가 대표적이다.
웨어러블 다바이스를 전문 스포츠에 활용되는 국내 사례로는 '핏투게더'가 대표적이다. 선수가 조끼에 위성신호(Global Positioning System)가 내장된 소형 웨어러블 디바이스를 부착하여 활동량, 가속도, 스프린트 횟수 등 선수단의 데이터를 활용하여 훈련에 반영하고 있다.
위성신호 기반의 웨어러블 디바이스는 사용자 신체 움직임에 대해 가속, 감속, 스프린트와 같은 고강도 활동에 대해 실시간으로 정밀한 정보 측정이 가능하다는 장점이 있지만 실내에서는 위성신호가 차단되어 데이터 수집이 제한적이며 몸에 부착하는 웨어러블 디바이스의 특성상 빈번한 신체접촉이 일어나는 스포츠 종목에서는 장비의 파손 및 이질감으로 인한 불편함이 발생하는 단점이 있다.
스포츠 과학 측면에서는 경기력 향상이 매우 중요한 요소이다. 특히나 구기 종목에서는 참여선수의 개인적인 역량보다 다수의 선수들이 개인의 역량을 극대화 하여 조직적인 경기운용을 통해 경쟁에서 승리하는 것이 현대의 스포츠에서의 경기력 측면의 중요 요소로 자리 잡고 있다. 과거 구기 종목의 승패를 차지하는 중요 요소는 특정 팀에 소위 스타플레이어라고 불리는 특정 개인을 중심으로 경기를 운용 함으로서 승패를 가름할 수 있는 경쟁력을 갖추었고 이런 측면에서 적용된 과학기술은 앞서 언급한 바와 같이 개인중심의 운동역량 향상이 주된 연구와 발전의 대상 이였다. 이는 각각의 개인별 역량의 증대에 기여 함 으로서 전체적인 팀의 경기력 향상에 기여 하는 측면으로 적용 되었던 개인중심의 경기력 향상에 대한 한계점을 인식하고, 스타플레이어가 아닌 조직적이며 전체적인 팀의 역량확보가 중요해 졌음을 의미하고 있다.
팀의 역량확보를 위해서는 경기를 할 때 선수들의 정확한 자리의 배치, 선수들 서로간의 약속된 움직임과 포메이션(Formation)의 정확성에 있다. 언뜻보면 서로가 멋대로 플레이를 하면서 움직이고 있는 것처럼 보이며 포지션이 없는 것 같이 보이나 평소의 많은 경기경험과 감독과의 훈련을 통해 작전과 전략에 따라서 선수들이 유기적으로 움직이고 있는 것이다. 예를 들면 상대팀의 공격력이 우세하면 3-5-2의 포메이션을 사용하여 상대의 공격을 미드필드에서 철저하게 봉쇄하는 작전을 펼쳐야 할 것이며, 우리 팀의 공격력이 우세하면, 4-4-2의 포메이션을 사용하여 공격과 수비의 균형을 맞춘 작전을 구사한다.
따라서 현대의 스포츠는 인공지능 및 데이터 기술의 적용이 개인의 역량강화에만 적용되는 것에 의미를 두지 않고 스타플레이어 중심 경기운용의 한계점을 넘어 조직적인 경기력 확보가 승패를 좌우하는 중요한 요소가 되었음을 인식하게 되었고, 목적을 달성하기 위해 직접적으로 활용될 수 있는 기술적 방법을 찾고 적용하는 노력이 필요함을 인지하고 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 실시간 촬영 중인 운동경기의 카메라 이미지 정보를 이용하여 실제 경기 중인 선수들의 위치를 추적하고 해당 위치정보를 분석하여, 관객과 경기 관련자 모두에게 경기분석을 위해 유용한 각종 정보를 실시간 제공할 수 있는 운동선수의 위치추적을 이용한 실시간 경기내용 분석방법 및 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는 다음과 같은 수단에 의해 달성되어진다.
1. (1) 카메라로부터 획득된 경기의 제1이미지 데이터를 프레임 단위로 입력받는 단계;
(2) 상기 입력된 프레임 단위 제1이미지 데이터로부터 경기에 참가 중인 객체의 인식정보 및 상기 인식된 객체의 제1위치정보를 포함하는 제1이미지 정보를 프레임 단위로 추출하는 단계;
(3) 상기 제1이미지 정보를 경기분석용 제2이미지 정보로 변환하는 단계;
(4) 상기 변환된 프레임 단위의 제2이미지 정보로부터 제2이미지 데이터를 생성하는 단계; 및
(5) 각 객체의 제2위치를 소정형식의 포맷으로 표시하는 단계;를 포함하는 운동선수의 위치추적을 이용한 실시간 경기내용 분석방법.
2. 상기 (1)에 있어서, 상기 단계 (2)에서 제1이미지정보는 경기장 좌측 라인의 함수
Figure 112021131671927-pat00001
로부터 이격된 수평거리
Figure 112021131671927-pat00002
의
Figure 112021131671927-pat00003
행의 수평거리
Figure 112021131671927-pat00004
에 대한 비율값, 및 경기장 하측라인으로부터 이격된 수직거리
Figure 112021131671927-pat00005
의
Figure 112021131671927-pat00006
열의 수직거리
Figure 112021131671927-pat00007
에 대한 비율값을 포함하는 것을 특징으로 하는 운동선수의 위치추적을 이용한 실시간 경기내용 분석방법.
3. 상기 (2)에 있어서, 상기 단계 (3)에서 제2이미지 정보는 하기 관계식에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 운동선수의 위치추적을 이용한 실시간 경기내용 분석방법.
Figure 112021131671927-pat00008
(Ⅰ),
Figure 112021131671927-pat00009
(Ⅱ)
상기 식 (Ⅰ)에서
Figure 112021131671927-pat00010
은 해당 객체의 제2위치에서의 경기장 수평거리이고,
Figure 112021131671927-pat00011
은 해당 객체의 제2위치에서의 경기장 좌측 라인에서 이격된 수평거리를 나타낸다.
또한, 식 (Ⅱ)에서,
Figure 112021131671927-pat00012
은 해당 객체의 제2위치에서의 경기장 수직거리이고,
Figure 112021131671927-pat00013
은 해당 객체의 제2위치에서의 경기장 하측 라인에서 이격된 수직거리를 나타낸다.
4. 상기 (1)에 있어서, 상기 얻어진 객체의 특정 프레임 별 제2위치정보를 분석하고, 분석결과를 비교하여 화면에 표시하는 단계를 포함하는 운동선수의 위치추적을 이용한 실시간 경기내용 분석방법.
5. 상기 (4)에 있어서, 상기 분석결과는 선수들로 구성된 팀 포메이션 정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 운동선수의 위치추적을 이용한 실시간 경기내용 분석방법.
6. 카메라로부터 획득된 경기의 제1이미지 데이터를 프레임 단위로 입력받는 제1이미지데이터 입력부;
상기 입력된 프레임 단위 제1이미지 데이터로부터 경기에 참가 중인 객체의 인식정보 및 상기 인식된 객체의 제1위치정보를 포함하는 제1이미지 정보를 프레임 단위로 추출하는 제1이미지정보 추출부;
상기 제1이미지 정보를 경기분석용 제2이미지 정보로 변환하는 이미지정보 변환부;
상기 변환된 프레임 단위의 제2이미지 정보로부터 제2이미지 데이터를 생성하는 제2이미지데이터 생성부; 및
각 객체의 제2위치를 소정형식의 포맷으로 표시하는 디스플레이수단을 포함하는 운동선수의 위치추적을 이용한 실시간 경기내용 분석시스템.
7. 상기 (6)에 있어서,
상기 제1이미지정보는 경기장 좌측 라인의 함수
Figure 112021131671927-pat00014
로부터 이격된 수평거리
Figure 112021131671927-pat00015
의
Figure 112021131671927-pat00016
행의 수평거리
Figure 112021131671927-pat00017
에 대한 비율값, 및 경기장 하측라인으로부터 이격된 수직거리
Figure 112021131671927-pat00018
의
Figure 112021131671927-pat00019
열의 수직거리
Figure 112021131671927-pat00020
에 대한 비율값을 포함하는 것을 특징으로 하는 운동선수의 위치추적을 이용한 실시간 경기내용 분석시스템.
8. 상기 (7)에 있어서, 상기 제2이미지 정보는 하기 관계식에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 운동선수의 위치추적을 이용한 실시간 경기내용 분석방법.
Figure 112021131671927-pat00021
(Ⅰ),
Figure 112021131671927-pat00022
(Ⅱ)
상기 식 (Ⅰ)에서
Figure 112021131671927-pat00023
은 해당 객체의 제2위치에서의 경기장 수평거리이고,
Figure 112021131671927-pat00024
은 해당 객체의 제2위치에서의 경기장 좌측 라인에서 이격된 수평거리를 나타낸다.
또한, 식 (Ⅱ)에서,
Figure 112021131671927-pat00025
은 해당 객체의 제2위치에서의 경기장 수직거리이고,
Figure 112021131671927-pat00026
은 해당 객체의 제2위치에서의 경기장 하측 라인에서 이격된 수직거리를 나타낸다.
9. 상기 (6)에 있어서, 상기 얻어진 객체의 특정 프레임 별 제2위치정보를 분석하고, 분석결과를 비교하여 화면에 표시하게 하는 경기정보분석부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 운동선수의 위치추적을 이용한 실시간 경기내용 분석시스템.
10. 상기 (1) 내지 (5)중 선택된 어느 하나에 기재된 운동선수의 위치추적을 이용한 실시간 경기내용 분석방법을 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
상술한 바와 같이 본 발명은 실시간 촬영 중인 운동경기의 카메라 이미지 정보를 이용하여 실제 경기 중인 선수들의 위치를 추적하고 해당 위치정보를 분석하여, 관객과 경기 관련자 모두에게 경기분석을 위해 유용한 각종 정보를 실시간 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 본 발명에 따른 실시간 경기내용 분석시스템 및 대회 주체측 서버의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시간 경기내용 분석시스템의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명 실시예에 따른 실시간 경기내용 분석시스템의 구체적인 구성도이다.
도 4는 본 발명 실시예에 따른 실시간 경기내용 분석시스템을 이용한 경기내용 분석과정에 필요한 정보표시 절차도이다.
도 5는 본 발명 실시예에 따른 제1이미지정보의 추출과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명 실시예에 따른 제1이미지정보를 제2이미지정보로 변환하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명 실시예에 따른 제1이미지(a)와 변환된 제2이미지(b)의 예시도화면을 보여준다.
도 8은 본 발명 실시예에 따른 축구경기 중 포메이션의 판단 및 변화를 판단하는 과정을 보여주는 예시화면이다.
도 9는 본 발명의 경기정보분석부에서 팀의 포메이션 결정방법을 설명하기 위한 예시도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명에서 ‘경기’혹은 ‘운동’은 통상적으로 스포츠(예로, 축구, 하키, 럭비, 농구, 배구 등)을 의미하며, 실내 혹은 실외에서 벌어지는 어떠한 스포츠 게임도 본 발명에 포함되어질 수 있다.
본 발명에서 ‘제1이미지’는 카메라로부터 얻어지는 프레임(frame) 단위의 이미지를 말한다.
본 발명에서 ‘제1이미지 데이터’는 제1이미지를 이루는 각 화소의 위치값 및 색상값에 관한 데이터를 포함한다.
본 발명에서 ‘객체’는 경기분석을 위해 의미있는 대상으로, 운동선수 또는 필요에 따라 경기장 필수시설(예로, 라인, 골대 등)을 포함하는 의미로 사용된다.
본 발명에서 ‘객체의 인식정보’는 각 객체의 고유값(예로, Pn: P1, P2, P3,…P22)을 포함하는 의미로 사용된다. 예로, 축구경기에서 A팀 선수 1번은 P1, B팀의 선수 1번은 P12로 매칭되어질 수 있다.
본 발명에서 ‘제1위치정보’는 프레임당 제1이미지 상에서의 각 객체의 위치정보(x,y)를 포함한다.
본 발명에서 ‘제1이미지 정보’는 객체의 인식정보 및 제1위치정보를 포함하는 의미로 사용된다.
본 발명에서 ‘제2이미지’는 제1이미지 정보를 소정의 변환 알고리즘을 적용하여 변환시켜 재구성한 분석용 가상의 이미지를 의미한다.
본 발명에서 ‘제2이미지 정보’는 객체의 인식정보 및 제2위치정보(x',y')를 포함하는 의미로 사용된다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 살펴보기로 한다. 다만, 통상적인 이미지 프로세싱(Image processing) 기술에 사용되는 각종 하드웨어(예로, 주기억장치, 보조기억장치, 메인보드, 프로세서, ROM, 비디오카드 등) 및 통상적인 기능을 수행하는 알고리즘을 구현하는 소프트웨어 등에 대한 설명은 당업계 기술수준에 공지된 것으로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 실시간 경기내용 분석시스템 및 대회 주체측 서버의 구성도로, 대회 주최측 서버(200)은 네트워크를 통해 경기에 필요한 각종 선행 정보(예로, 경기 시작시간, 경기 장소, 선수 개인 정보 등)를 경기내용 분석시스템(100)으로 전송한다.
도 2는 본 발명에 따른 실시간 경기내용 분석시스템(100)의 구성도로서, 상기 시스템은 카메라(10), 경기내용 분석수단(20), 및 디스플레이(30)를 포함한다.
상기 카메라(10)는 경기장에서 참가 운동선수들(이하, ‘객체’라고 한다)이 수행하는 경기를 촬영하기 위해 설치된 것으로, 다양한 위치에 설치된 것도 본 발명에 포함되지만 바람직하게는 경기장 전체를 화면에 포함할 수 있도록 정면의 상측 중앙에 설치된 것으로 한다. 상기 카메라(10)은 제1이미지(예로, 도 7a)를 획득한다.
상기 경기내용 분석수단(20)은 카메라(10)가 소정 시간간격으로 촬영하여 생성한 프레임 단위의 제1이미지데이터를 입력받아 제1이미지정보를 추출하고, 추출된 제1이미지정보를 분석이 가능한 형식의 제2이미지정보로 변환한 후, 얻어진 제2이미지정보로부터 제2이미지데이터를 생성하여 소정 포맷의 제2이미지를 디스플레이(30)를 통해 표시하도록 한다.
상기 디스플레이(30)는 경기장 내부 혹은 분석실과 같은 소정 공간 내에 설치되며, 제2이미지 및 이의 분석결과를 소정 포맷의 형태로 표시해 준다.
도 3은 본 발명 실시예에 따른 실시간 경기내용 분석시스템의 구체적인 구성도이다.
상기 본 발명 실시예에 따른 경기내용 분석수단(20)은 제1이미지데이터 입력부(21), 제1이미지정보 추출부(22), 이미지정보 변환부(23), 및 제2이미지데이터 생성부(24)를 포함한다.
상기 제1이미지데이터 입력부(21)는 카메라(10)로부터 획득된 경기의 제1이미지 데이터를 프레임 단위로 입력받는다.
상기 제1이미지정보 추출부(22)는 상기 입력된 프레임 단위 제1이미지 데이터로부터 경기에 참가 중인 객체(예로, 경기장 라인, 선수 등)의 인식정보 및 상기 인식된 객체의 제1위치정보를 포함하는 제1이미지 정보를 프레임 단위로 추출한다.
이때, 상기 제1이미지 정보는 객체의 인식정보(예로, 고유값) 및 제1위치정보(x,y)를 포함하게 된다.
객체의 인식정보 즉, Pn은 사전에 선수들의 포지션 정보와 선수의 개인정보(소속, 이름, 등번호, 키, 몸무게, 등)를 대회 주최측 서버(200)로부터 전달받아 매칭하여 등록할 수 있다.
상기 제1이미지 정보는 프레임당 생성되는 제1이미지데이터로부터 매시간간격(예로, 1/120초)으로 추출되며, 최초 프레임을 통해 특정된 Pn은 후속 프레임에서 소정 알고리즘을 통해 연속적인 위치추적이 가능하다.
본 발명에서, 객체의 인식을 위해 별도의 추가적인 하드웨어 없이 소프트웨어적으로 딥러닝 기반의 인공지능 인식모델이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 심판은 이미지 프로세싱을 통해 분석에서 제거될 수 있다.
바람직하게는 경기장 라인의 경우 소정의 알고리즘을 통해 라인이 이루는 함수를 도출하고 이를 저장하여 각 라인을 이루는 특정 화소의 좌표값을 산출하는 것도 가능하다.
상기 이미지정보 변환부(23)는 상기 제1이미지 정보를 경기분석용 제2이미지 정보로 변환한다.
상기 제2이미지정보는 객체의 인식정보 및 제2위치정보(x',y')를 포함한다.
이미지정보의 변환과정은 카메라로부터 1차적으로 얻어지는 제1이미지는 촬영위치로 인해 시야에 원근이 적용되어지므로 이의 보정을 위해 필요하다. 예로, 축구경기장의 경우 제1이미지는 직사각형 모양이 아닌 사다리꼴의 경기장으로 표현되므로, 분석을 위해 제2이미지는 직사각형 모양의 경기장으로 변형되어질 필요가 있다.
이를 위해 소정의 알고리즘이 요구되며, 이에 관하여는 도 5 및 도 6을 참고하여 상세하게 설명하기로 한다.
제2이미지데이터 생성부(24)는 상기 변환된 프레임 단위의 제2이미지 정보로부터 제2이미지 데이터를 생성한다.
상기 제2이미지 데이터는 디스플레이(30)에 전달되어 소정 포맷의 그래픽을 통해 제2이미지로서 표시되어진다(예로, 도 7b).
바람직하게는 상기 본 발명의 경기내용 분석수단(20)은 경기정보분석부(25)를 더 포함한다.
상기 경기정보분석부(25)는 상기 얻어진 객체의 특정 프레임별 제2위치정보를 이용하여 분석하고, 그 결과를 사용자의 요구에 따른 포맷으로 변환한다.
바람직하게는 상기 분석한 결과는 객체들로 구성된 팀 포메이션 정보를 포함하는 것이다(도 8).
축구경기의 예를 들면, 도 8의 (a) 및 (b)에 예시된 바와 같이, 포메이션 결정 알고리즘을 통해 각 객체의 위치정보로부터 5-3-2 포메이션의 판단영역에 포함되는 경우 이를 5-3-2인 것으로 판단한다.
포메이션의 판단영역은 경기장 전체로 볼 때, 각 팀을 구성하는 객체의 위치정보로부터 전방공격수 2인이 전방영역인 제Ⅰ영역을 형성하고, 미드필더 3인이 그 뒤 제 Ⅱ영역을 형성하며, 수비수 5인이 그 뒤 후방영역인 제 Ⅲ영역을 형성하는 것으로 판단되면 이를 5-3-2 포메이션인 것으로 인식한다.
이때, 각 영역은 소정 시간 간격 동안 생성된 연속한 복수의 프레임의 제2이미지정보를 상기 포메이션 결정 알고리즘을 통해 결정될 수 있으며 예로, 좌표상 물리적으로 정해진 개념이 아닌, 이미지상 객체인 선수들의 수평방향의 이격된 거리정보를 소프트웨어적으로 산출하는 것에 의해서 정의되어질 수 있다.
이를 위해 본 발명의 경기정보분석부(25)는 포메이션 판단부(25-1)를 구비하되, 상기 포메이션 판단부는 일정 시간동안 연속한 일련의 제2이미지상에서의 객체의 수평이격거리의 평균값을 산출하여 결정할 수 있다.
예를 들어, 도 9에 도시한 바와 같이 최종수비수들간의 수평이격거리가 평균 a라고 하고, 상기 수비수와 미드필더와의 수평이격거리를 평균 b, 미드필드간 수평이격거리를 평균 c라고 가정하면, 포메이션 유지가 잘 되고 있다면 평균적으로 a<b, c<b 이므로 이를 이용하여 선수들간 수평이격거리를 측정하는 것에 의해 간단하게 포메이션을 결정할 수 있다.
이후 소정 시간이 경과하여 각 영역을 구성하는 객체의 구성에 변동이 생긴 경우, 예로 도 8의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이, 포메이션이 변경, 예로, 4-3-3 포메이션 등으로 변경된 것으로 판단된 경우에는 이러한 정보를 화면에 디스플레이한다.
도 4는 본 발명 실시예에 따른 실시간 경기내용 분석시스템을 이용한 경기내용 분석과정에 필요한 정보표시 절차를 보여준다.
단계 11에서는, 상기 제1이미지데이터 입력부(21)가 카메라(1)로부터 획득된 경기의 제1이미지 데이터를 프레임 단위로 입력받는 과정을 포함한다.
단계 12에서는, 상기 제1이미지정보 추출부(22)가 상기 입력된 프레임 단위 제1이미지 데이터로부터 경기에 참가 중인 객체의 인식정보 및 상기 인식된 객체의 제1위치정보를 포함하는 제1이미지 정보를 프레임 단위로 추출하는 과정을 포함한다.
상기 단계 12에서 제1이미지정보는 도 4에 도시한 바와 같이, 바람직하게는 경기장 좌측 라인의 함수
Figure 112021131671927-pat00027
로부터 이격된 수평거리
Figure 112021131671927-pat00028
의
Figure 112021131671927-pat00029
행의 수평거리
Figure 112021131671927-pat00030
에 대한 비율값, 및 경기장 하측라인으로부터 이격된 수직거리
Figure 112021131671927-pat00031
의
Figure 112021131671927-pat00032
열의 수직거리
Figure 112021131671927-pat00033
에 대한 비율값을 포함한다.
단계 13에서는, 상기 이미지정보 변환부(23)가 상기 제1이미지 정보를 경기분석용 제2이미지 정보로 변환하는 과정을 포함한다.
상기 단계 13에서 바람직하게는 상기 제2이미지 정보는 하기 관계식에 의해 얻어진다.
Figure 112021131671927-pat00034
(Ⅰ),
Figure 112021131671927-pat00035
(Ⅱ)
상기 식 (Ⅰ)에서
Figure 112021131671927-pat00036
은 해당 객체의 제2위치에서의 경기장 수평거리이고,
Figure 112021131671927-pat00037
은 해당 객체의 제2위치에서의 경기장 좌측 라인에서 이격된 수평거리를 나타낸다.
또한, 식 (Ⅱ)에서,
Figure 112021131671927-pat00038
은 해당 객체의 제2위치에서의 경기장 수직거리이고,
Figure 112021131671927-pat00039
은 해당 객체의 제2위치에서의 경기장 하측 라인에서 이격된 수직거리를 나타낸다.
이와 같이 상기 단계 13을 통해, 제2이미지 정보가 얻어질 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 이미지정보 변환부(23)에 의해 제1이미지정보[Pn의 좌표
Figure 112021131671927-pat00040
]는 제2이미지정보[Pn의 좌표
Figure 112021131671927-pat00041
]로 변환된다.
단계 14에서는, 상기 제2이미지데이터 생성부(24)가 상기 변환된 프레임 단위의 제2이미지 정보로부터 제2이미지 데이터를 생성하는 과정을 포함한다.
단계 15에서는, 상기 경기정보분석부(25)가 상기 얻어진 객체의 특정 프레임별 제2위치정보를 이용하여 분석하고, 그 결과를 사용자의 요구에 따른 다양한 포맷으로 변환하는 과정을 포함한다.
상기 분석결과에는 포메이션과 같은 경기 자체에 관한 정보 뿐만 아니라, 각 객체의 개인적인 운동정보, 예로, 누적 움직임 거리, 순간 최고 스피드, 평균스피드, 소모 칼로리, 공격/수비위치 점유율, 스프린터 횟수 등의 각종 다양한 정보를 포함할 수 있다.
이는 소정의 알고리즘을 적용하여 예로, 특정 시간내 생성된 각 객체의 제2이미지정보를 분석하여 움직인 거리의 산출 및 방향의 특정이 가능하고, 또 이들 정보를 이용하여 소정의 알고리즘을 적용하면 칼로리로 환산하는 것도 가능하다.
상기 본 발명의 실시예에서는 선수교체가 되지 않은 경우 즉, Pn에 변동이 없는 경우를 예로 설명하였으나, 일부 선수교체가 있는 경우 특정 객체에 대한 인식정보를 대회 주최측 서버(200)로부터 전달받아 데이터를 갱신할 수 있은 물론이다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 실시간 촬영 중인 운동경기의 카메라 이미지 정보를 이용하여 실제 경기 중인 선수들의 위치를 추적하고 해당 위치정보를 분석하여, 관객과 경기 관련자 모두에게 경기분석을 위해 유용한 각종 정보를 실시간 제공하여 스포츠 및 관련 산업의 발전에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 카메라
20: 경기내용 분석수단
21: 제1이미지데이터 입력부
22: 제1이미지정보 추출부
23: 이미지정보 변환부
24: 제2이미지데이터 생성부
25: 경기정보분석부
30: 디스플레이

Claims (10)

  1. (1) 카메라로부터 획득된 경기의 제1이미지 데이터를 프레임 단위로 입력받는 단계;
    (2) 상기 입력된 프레임 단위 제1이미지 데이터로부터 경기에 참가 중인 객체의 인식정보 및 상기 인식된 객체의 제1위치정보(x,y)를 포함하는 제1이미지 정보를 프레임 단위로 추출하는 단계;
    (3) 원근이 포함된 제1이미지 정보를 원근이 제거된 객체의 인식정보 및 제2위치정보(x',y')를 포함하는 경기분석용 제2이미지 정보로 변환하는 단계;
    (4) 상기 변환된 프레임 단위의 제2이미지 정보로부터 제2이미지 데이터를 생성하는 단계; 및
    (5) 각 객체의 제2위치를 소정형식의 포맷으로 표시하는 단계;를 포함하되,
    상기 단계 (2)에서 제1이미지정보는 경기장 좌측 라인의 함수
    Figure 112022073737915-pat00042
    로부터 이격된 수평거리
    Figure 112022073737915-pat00043
    의
    Figure 112022073737915-pat00044
    행의 수평거리
    Figure 112022073737915-pat00045
    에 대한 비율값, 및 경기장 하측라인으로부터 이격된 수직거리
    Figure 112022073737915-pat00046
    의
    Figure 112022073737915-pat00047
    열의 수직거리
    Figure 112022073737915-pat00048
    에 대한 비율값을 포함하고,
    상기 단계 (3)에서 제2이미지 정보는 하기 관계식에 의해 얻어지며,
    Figure 112022073737915-pat00049
    (Ⅰ),
    Figure 112022073737915-pat00050
    (Ⅱ)
    (상기 식 (Ⅰ)에서
    Figure 112022073737915-pat00051
    은 해당 객체의 제2위치에서의 경기장 수평거리이고,
    Figure 112022073737915-pat00052
    은 해당 객체의 제2위치에서의 경기장 좌측 라인에서 이격된 수평거리를 나타낸다.
    또한, 식 (Ⅱ)에서,
    Figure 112022073737915-pat00053
    은 해당 객체의 제2위치에서의 경기장 수직거리이고,
    Figure 112022073737915-pat00054
    은 해당 객체의 제2위치에서의 경기장 하측 라인에서 이격된 수직거리를 나타낸다.)
    상기 얻어진 객체의 특정 프레임 별 제2위치정보를 분석하고, 분석결과를 비교하여 화면에 표시하되,
    상기 분석결과는 선수들로 구성된 팀 포메이션 정보가 포함되고,
    상기 팀 포메이션 정보는 일정 시간동안 연속한 일련의 제2이미지상에서의 객체의 수평이격거리의 평균값을 산출하여 결정되는 것을 특징으로 하는 운동선수의 위치추적을 이용한 실시간 경기내용 분석방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 카메라로부터 획득된 경기의 제1이미지 데이터를 프레임 단위로 입력받는 제1이미지데이터 입력부;
    상기 입력된 프레임 단위 제1이미지 데이터로부터 경기에 참가 중인 객체의 인식정보 및 상기 인식된 객체의 제1위치정보를 포함하는 제1이미지 정보를 프레임 단위로 추출하는 제1이미지정보 추출부;
    원근이 포함된 제1이미지 정보를 원근이 제거된 객체의 인식정보 및 제2위치정보(x',y')를 포함하는 경기분석용 제2이미지 정보로 변환하는 이미지정보 변환부;
    상기 변환된 프레임 단위의 제2이미지 정보로부터 제2이미지 데이터를 생성하는 제2이미지데이터 생성부; 및
    각 객체의 제2위치를 소정형식의 포맷으로 표시하는 디스플레이수단을 포함하되,
    상기 제1이미지정보는 경기장 좌측 라인의 함수
    Figure 112022073737915-pat00078
    로부터 이격된 수평거리
    Figure 112022073737915-pat00079
    의
    Figure 112022073737915-pat00080
    행의 수평거리
    Figure 112022073737915-pat00081
    에 대한 비율값, 및 경기장 하측라인으로부터 이격된 수직거리
    Figure 112022073737915-pat00082
    의
    Figure 112022073737915-pat00083
    열의 수직거리
    Figure 112022073737915-pat00084
    에 대한 비율값을 포함하고,
    상기 제2이미지 정보는 하기 관계식에 의해 얻어지며,
    Figure 112022073737915-pat00062
    (Ⅰ),
    Figure 112022073737915-pat00063
    (Ⅱ)
    (상기 식 (Ⅰ)에서
    Figure 112022073737915-pat00064
    은 해당 객체의 제2위치에서의 경기장 수평거리이고,
    Figure 112022073737915-pat00065
    은 해당 객체의 제2위치에서의 경기장 좌측 라인에서 이격된 수평거리를 나타낸다.
    또한, 식 (Ⅱ)에서,
    Figure 112022073737915-pat00066
    은 해당 객체의 제2위치에서의 경기장 수직거리이고,
    Figure 112022073737915-pat00067
    은 해당 객체의 제2위치에서의 경기장 하측 라인에서 이격된 수직거리를 나타낸다.)
    상기 얻어진 객체의 특정 프레임 별 제2위치정보를 분석하고, 분석결과를 비교하여 화면에 표시하게 하는 경기정보분석부를 포함하고,
    상기 경기정보분석부는 포메이션 판단부를 구비하되, 상기 포메이션 판단부는 일정 시간동안 연속한 일련의 제2이미지상에서의 객체의 수평이격거리의 평균값을 산출하여 포메이션을 결정하는 것을 특징으로 하는 운동선수의 위치추적을 이용한 실시간 경기내용 분석시스템.
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