WO1995008816A1 - Dispositif d'acquisition en temps reel de donnees relatives a des personnes en mouvement - Google Patents

Dispositif d'acquisition en temps reel de donnees relatives a des personnes en mouvement Download PDF

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WO1995008816A1
WO1995008816A1 PCT/FR1994/001079 FR9401079W WO9508816A1 WO 1995008816 A1 WO1995008816 A1 WO 1995008816A1 FR 9401079 W FR9401079 W FR 9401079W WO 9508816 A1 WO9508816 A1 WO 9508816A1
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Definitions

  • the present invention relates to a device for real-time acquisition and processing of the position and / or physical performance of one or a plurality of people playing on a field, in particular of sportsmen playing on a sports field.
  • the determination of the sports performance of a set of players poses, inter alia, the problem of determining their position at all times and, where appropriate, that of the ball on the field, as well as the problem of processing the various position information in order to extract useful information for the public or the athletes themselves.
  • the acquisition of sports performance data (the number of strides, the number of marked areas in tennis, etc.) is done in a very rudimentary manner, mainly of manually and delayed, or in conditions not very close to real situations, as in the case of tests done in a medical environment.
  • the devices known in the field of ball games do not allow automatic acquisition and processing in real time of position information of people on a field.
  • the known devices would require that one make a manual entry of the game events using specific keyboards, then that one uses this data to build diagrams, statistics or others, for the purpose of teaching or televised broadcast.
  • the invention aims to provide a device which solves the problems posed by the devices and methods of the state of the art, and which generally makes it possible to automate the acquisition real-time sports statistics, and to generalize their use, whether in real time or delayed.
  • the object of the invention is to propose a method and a device which can analyze in real time the physical performance of one or more athletes playing on a sports ground, in allowing automatic entry in real time of a multitude of parameters describing physical activity of athletes, as well as the graphic representation of these parameters.
  • the invention relates to a method and a device for acquiring and processing data relating to one or more persons playing on a field, in particular players playing on a sports field, having the characteristics summarized below.
  • the device is characterized in that it comprises: a) means for real-time acquisition of the individual instantaneous position of each person on the ground; b) digital processing means associated with said acquisition means for determining a set of digital quantities representative of the physical performance of said people, from said instant position information; c) interface means connected to said digital processing means and ensuring the preparation of digital quantities representative of physical performance, and their graphic representation.
  • It includes means for acquiring and processing the instantaneous position of an object, in particular a ball on a sports field, said means being coupled to means for acquiring and processing the position of athletes, so as to determine a set of numerical quantities representative of the interactions between said athletes and said ball.
  • said means for acquiring the instant position of an object are constituted by video-digital means for pattern recognition, the exact instant position of the object being determined by recognizing birth of the shape of the object at a place on the ground where it has been determined that the object is located, using mobile tracking techniques;
  • Said means of real-time acquisition of the individual instantaneous position of each person on the ground comprises on the one hand miniaturized radio frequency transmitters carried by the people, and on the other hand, a set of at least three receivers radiofrequency direction-finders calibrated on the frequency of each of said transmitters so as to detect several times per second the instantaneous position of each transmitter on the ground, by triangulation from the emission directions of each transmitter.
  • said video-digital acquisition means comprise a set of at least two fixed and constant focal length video-digital cameras, pointed in the direction of the ground and arranged so that their optical axes are substantially perpendicular to each other, the output digital of each camera being connected to the input of an electronic card for storing the instant digital image and the immediately preceding image, the output of each of said memory cards being connected to a module for subtracting said digital image instantaneous and from said immediately preceding digital image, the respective outputs of each image subtraction module being connected to the input of respective mobile tracking and pattern recognition modules, the outputs of each of said tracking and recognition modules of forms being connected to a module for calculating the trajectory of the object in a fixed repository linked to the terrain.
  • said interface means comprise a multimedia computer comprising in particular a central processing unit, a connection bus between said central unit and said digital processing and digital video processing means, a display screen said digital quantities, and means for representing sounds of messages associated with said digital quantities.
  • said multimedia computer further comprises memory means for storing screen display models corresponding to a plurality of contexts of use or of sports disciplines, and means for selecting from memory among said plurality of contex ⁇ to configure the device according to a particular context.
  • said multimedia computer includes means for controlling and managing the positions of the direction-finding receivers and digital video cameras around the field, means for managing and editing a set of parameters associated with each team and / or each athlete of a team present on the ground, and means of preparation and display of synthetic images representing a view of the sky from the field, of the athletes, their movements and their performances.
  • the method according to the invention is characterized in that it comprises the steps consisting in: a) initializing the device by assigning to each player on the field a transmitting device and at least one corresponding goniometric receiver and by assigning to the ball a couple of digital video cameras, for determining the instantaneous position of said players and said ball; b) generate sequences of successive images representing respectively the instantaneous successive positions of each player and / or of the ball on the field, as seen from the sky; c) memorizing said sequences in storage means associated with processing means; d) using said processing means, filter said sequences, so as to obtain from the data of position, trajectory data of each player and / or ball as a function of time; e) from position and trajectory data, calculate in real time and several times per second, a set of values and / or statistics representative of the performance of each player; f) display said values and / or statistics.
  • FIG. 1 shows a general plan view illustrating a sports field equipped with the main components of the device according to the invention
  • FIG. 1 shows a block diagram of the device of Figure 1;
  • FIG. 3 shows a block diagram of the video acquisition and processing of the position of a mobile part on the ground, for the purpose of lo ⁇ calization of a ball or the like;
  • FIG. 4 shows a more detailed view of the part of the device according to Figure 1, responsible for the determination by goniometric radio detection of the position and the trajectory of the players on the field;
  • FIG. 5 shows a block diagram of the elements of calculation and interface of the device with the users
  • FIG. 6 shows a time diagram showing the sequencing of the main steps of the method according to the invention.
  • the acquisition and processing device 1 mainly comprises acquisition means 3, 5 for the detection and acquisition, respectively, of the instantaneous position of each player 7 on a field sports 9, and the instantaneous position of a ball 11, means 13 for digital processing of position data, and interface means 15 ensuring the preparation of digital quantities representative of physical performance, and their representa ⁇ graphics.
  • the means for acquiring the position of the players 3 consist on the one hand of a set of miniaturized radiofrequency transmitters (not shown), carried by the players, and of a set of radiofrequency antennas 17 intended to receive the radio signals from transmitters.
  • the various radio signals received are processed by goniometric receivers 19 which determine the directions of transmission of the transmitters, the digital processing means 13 using known triangulation methods to determine the position of a mobile transmitter from the direction of several signals received from direction-finding receivers 19.
  • the transmitters worn by the players are conventional, and small enough to be easily integrated into a piece of equipment thereof, for example their shorts or a belt buckle.
  • Each transmitter transmits a common carrier radio frequency of the order of GigaHertz, the different carriers being separated by frequency bands of 25 Khz, as is common in radio transmission.
  • the acquisition center 13 comprises a series of microprocessor cards. Each card can process the positioning of several transmitters.
  • At least three direction-finding receivers 19 are required to locate a transmitter of given frequency. All of these direction-finding receivers are distributed around the field so that each radio transmitter is constantly detected and located by at least three different direction-finding receivers 19.
  • the principle of these goniometric receivers 19 is already known, in particular in the context of goniometric detection systems used for rescue at sea.
  • the digital processing of the position data obtained for each player is done by an electronic acquisition center 13, which uses as input the instantaneous transmission directions supplied by each goniometric receiver 19. From the transmission directions supplied by the various goniometric receivers 19 assigned to a player 7, the acquisition center 13 triangulates the instantaneous position of the player.
  • Such electronic central units 13 are known per se and will not be described further. It should be noted that the accuracy of the instantaneous positions depends on the number of treatments that can be performed per second, and this all the more so when the players' circulation speed is high. Consequently, the direction-finding receivers 19 are chosen so as to be able to sample and process the signals coming from each antenna 17 at least five times per second, which corresponds to an acquisition frequency of at least five Hertz.
  • the device 1 also comprises means for acquiring and processing the instantaneous position of an object, in particular a balloon, on the ground.
  • These means are produced in particular in the form of at least two digital video cameras 5, fixed and at constant focal length, pointed in the direction of the ground and arranged so that their optical axes are substantially perpendicular to each other.
  • the digital output of each camera 5 is connected to the input of a card electronic 21 for storing the instant digital image and the immediately preceding image.
  • Such digital video acquisition cards are already known per se, and used for example for the recognition of shapes in robotics, with the assistance of techniques for tracking mobiles also known per se. As explained in more detail in relation to FIG.
  • this electronic card 21 is connected at output to a module for calculating the successive instantaneous coordinates (or trajectory) of the object in ur * fixed reference frame linked to the terrain.
  • This calculation module is preferably part of the electronic acquisition unit 13.
  • the unit 13 works out by filtering (to avoid imprec ions linked to the measurements position individual) a digital image of each player's trajectory as a function of time.
  • a computer 15 can also calculate, using conventional specific calculation programs, a series of statistics describing parameters of play or individual performance, like for example: the instantaneous speed of each player, his acceleration, his energy expenditure (from the distances covered and individual physiological data previously stored in a working memory of the central), the statistics of the game with ball, etc.
  • the acquisition of the position data is carried out continuously, and specific interrogations on a parameter are carried out by the user by means of the computer 15 connected to the electronic central unit 13, ensuring an interface role between the central unit 13 and the user, in particular for the configuration of the device 1 and in the event of a change of player.
  • the multimedia computer 15 comprises in a known manner a number of components (not shown) including a central processing unit. processing, a screen for displaying the calculated digital quantities, and means for the sound representation of messages associated with said digital quantities, for example synthetic sound messages announcing configuration assistance panels.
  • the multimedia computer furthermore comprises memory means for storing screen display models corresponding to a plurality of contexts of use or sporting disciplines, and means of menu selection in the memory, among said plurality of contexts for configuring the device as a function of a particular context, such as for example the context of a football match.
  • This multimedia computer also comprises means for controlling and managing the positions of the direction-finding receivers and digital video cameras around the terrain as a function of the selected context, and means for managing and editing a set of associated parameters. to each team and / or to each athlete of a team present on the field, as well as means of preparation and display of synthetic images representing a view of the sky of the field, of the athletes, of their movements and of their performance. These synthetic images are obtained by moving on the screen of the multimedia computer, graphic symbols whose movements are controlled by the real movements of the players as detected by the position acquisition means.
  • FIG 2 shows in more detail the elements of the device 1 according to the invention. Only two locating devices of two different players have been shown, each device comprising three direction-finding receivers 19 provided with antennas 17, and each direction-finding receiver 19 comprising a device for determining the direction of emission of the corresponding transmitter.
  • the different goniometric receivers 19 for calculating position are connected to the dialogue bus 23 connected to the central unit 13 ( Figure 1). On this dialogue bus is also connected the card 21 for digital processing of digital video images generated by digital video cameras 5 which determine the position of a balloon. Finally, the dialogue bus 23 is still connected to the multimedia computer 15.
  • the latter comprises communication peripherals with the user of the device: screen 27, keyboard and mouse 29, and is also connected to a video control unit 31 and to a network interface 33 for the remote use of the device 1 according to the invention. All of these components are well known in the state of the art and will not be described further.
  • the digital video cameras 5 are preferably placed in height with respect to the terrain, and so as to have their optical axes substantially perpendicular to each other. They are at a fixed focal distance, so as to more easily extract the coordinates of the balloon from the digital images generated.
  • Each camera 5 is connected to a first memory card 35 which saves the image recorded by the camera at time T, and to a second memory card 37 which saves the previous image, that is to say that of the 'instant T-dt.
  • a calculation module 39 performs the subtraction of the two preceding digital images, in order to eliminate the constant components of the images.
  • the result of this subtraction is subjected to a respective microprocessor tracking module 41, known per se, which determines by pattern recognition from the images at times T and (T-dt), the successive positions of the balloon 11, thus obtaining a follow-up of the successive positions of the balloon, as recorded by the corresponding camera.
  • the output of each tracking module 41 supplies an input to a microprocessor card 43 common to the two video processing lines, and using the detection operated by the modules 41 to calculate the three-dimensional coordinates of the ball 11 relative to the fixed reference frame linked to the terrain.
  • a memory module 47 stores the configuration of the cameras 5, that is to say their position in the fixed frame of reference mentioned above.
  • a dialogue module 45 provides the link with the main bus 23 for dialogue with the other elements of the device, and in particular the reception of the configuration commands from the cameras 5 and the transmission of the coordinates of the ball 11 to the acquisition center. 13.
  • the main bus 23 is a broadband bus, of the commonly used type.
  • FIG. 4 representing the part of the central acquisition unit 13 which supports the detection and monitoring of the position of the different players on the field.
  • the acquisition unit 13 comprises for this purpose several microprocessor cards connected on the same support and connected to the main dialogue bus 23 by a suitable dialogue module 49, known per se. This allows to adapt the number of microprocessor cards (Figure 2) working in parallel, depending on the number of players to supervise in real time on the field.
  • microprocessor cards depends on the computing power of the microprocessors used, and on the frequency of acquisition of the position of the transmitters carried by the players.
  • the module 51 manages the radio frequencies assigned to the different players in play.
  • This module controls the goniometric receivers 19 to assign them in groups of three to the frequencies of the transmitters of the players in play, since a minimum of three goniometric receivers 19 are required to track a player.
  • the increase in the number of goniometric receivers 19 per player increases the precision of the localization.
  • a module 53 for managing the positioning of the antennas stores the configuration of the antenna array, that is to say the position of the antennas 17 and their orientation relative to the terrain.
  • the information transmitted by the three direction-finding receivers 19 assigned to each transmitter carried by a player are taken by modules 55 from the main dialogue bus 23, through the dialogue module 49.
  • a triangulation module 57 performs the calculation triangulation from these three transmission direction information, in order to determine the coordinates of the transmitter considered on the playing field.
  • a filtering module 59 performs digital filtering of the trajectory of the player considered on a certain number of the last positions of the corresponding transmitter. This makes it possible to assign to the corresponding player, a coherent position at time T, in the playing space.
  • the additional modules 55, 57 and 59 shown represent the same functionalities as those previously described for a transmitter number p assigned to a player number p.
  • FIG. 5 representing in more detail a set of software tasks performed by the multimedia computer 15 (FIG. 1).
  • This multimedia computer 15 consists of a sound card, a video card, an interface card 61 with the main dialogue bus 23, a communication card 63 for the connection with the telephone network or the network Ethernet for remote communication with other equivalent multimedia computers 15 belonging to other remote devices 1.
  • This multimedia computer further comprises conventional elements not shown in FIG. 5, such as for example a color screen, a keyboard, a mouse, a magnetic hard disk, an optical disk backup system, etc.
  • the memory of the multimedia computer 15 comprises a set of programs or application routines, the main functions of which are described below, and which are accessed in a conventional manner, in particular using the selection of a routine on a menu offered on the screen, using a mouse.
  • a routine 63 makes it possible to select the language used for the man / machine interface and to choose the sport which is practiced on the sports field 9.
  • a routine 65 makes it possible to enter the configuration and the fixed position, for the playing space considered, antennas 17 of goniometric receivers 19, as well as the position of digital video cameras 5.
  • a module 67 is provided for the graphic representation in color of the jerseys of the different players and the entry of the names of the teams in competition.
  • a routine 69 questions the user for the constitution of the match sheet, that is to say the entry of the names of the players for each team, and possibly of their substitutes.
  • a routine 71 allows each player appearing on the match sheet to be assigned a transmitter number.
  • a routine 73 makes it possible to confirm the names of the players actually in play, so as not to have to supervise the transmitters corresponding to the players possibly on the substitutes' bench.
  • a routine 75 interrogates in real time the central acquisition unit 13, in order to acquire in real time the position coordinates of the players and of the ball on field. These data taken continuously from the main dialog bus 23 are stored continuously at 77 in the hard disk of the computer 15. Thus, the successive positions of the players and the ball will be available for the processing routines for calculating the desired physical performance.
  • an appropriate routine 79 calculates the physical performance of the players from the coordinates of their respective trajectories on the playing field.
  • This routine is programmed to calculate at least the total distance traveled by each player, his average speed, his speed maximum, the number of races, the average acceleration, or any other quantity obtained from instant position information representative of the players' physical performance.
  • a routine 81 makes it possible to calculate statistics representative of the interactions of each player with the ball 11, from the position coordinates of each player and the trajectory of the ball, also stored in the hard disk 77 of 1 computer 15.
  • a routine 83 is provided for generating a synthetic image of the sports field, for example from the sky.
  • the players are symbolized in this synthetic image by their jerseys bearing their numbers. It is possible to predict the animation of this synthetic image in real time, according to the actual position of the players at the moment considered.
  • a particular embodiment of the invention provides for the addition to the modules represented in FIG. 5, of a software module 85 of computer-assisted teaching, possibly connected to a video control unit 87 for sports pedagogy in group, and / or to a network interface 63 for retransmission or distance sports teaching.
  • FIG. 6 the various operations carried out by the components of the device 1 according to the invention have been summarized, as a function of time.
  • the blocks 90, 91 represent the tasks carried out at the level of the direction-finding receiver 19.
  • the blocks 92 to 96 represent the tasks carried out by the digital video processing devices 21, the blocks 97 to 100 represent the tasks carried out by the central acquisition 13, the blocks 101 to 105 represent the tasks performed by the multimedia computer 15.
  • all of the tasks can be divided into two categories, a first category of tasks performed during a phase 88 of acquisition of the positions of the players and possibly of the ball on the ground, followed by a phase 89 of calculation of numerical quantities linked to the players and / or to the ball, such as the performances of the players.
  • the arrows 23 represent the transfers of information between tasks which take place on the bus 23 of the device.
  • the different tasks are listed below: - 90: determination of transmitter position by a goniometric receiver 19;
  • - 98 calculation of the position of the transmitters by triangulation
  • - 99 filtering of the trajectory of the players wearing the transmitters
  • the means of acquiring the position of the players could also be video means with pattern recognition, provided that they also have sufficiently powerful calculation and processing means at a reasonable cost. This would have the advantage of not having to dress players in radio transmitters.
  • a system could be provided in which all of the position acquisition means, including those for detecting the bullet, use radio transmissions.
  • the device locates the players and the ball and follows them as a function of time.
  • the displacements as a function of time make it possible to determine useful magnitudes, in particular the displacements as a function of time or cumulative, speeds, accelerations, energy expenditure, biological rhythms, or others.
  • the useful quantities can be selected from a menu available at any time, presented on the screen by a computer program as known per se.
  • the device described above meets the set goals, and allows in particular to know automatically and in real time (several times per second), the position of the players and the ball on a sports field, then to automatically calculate and 'display a set of values or statistics representative of the progress of the game or the efforts of the players.

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Abstract

Ce dispositif (1) d'acquisition et de traitement en temps réel de données relatives à la position et/ou aux performances physiques d'une ou d'une pluralité de personnes (7) évoluant sur un terrain (9), notamment de sportifs évoluant sur un terrain de sport est considéré en ce qu'il comporte: a) des moyens (3) d'acquisition en temps réel de la position instantanée individuelle de chaque personne sur le terrain; b) des moyens (13) de traitement numérique associés auxdits moyens d'acquisition pour déterminer un ensemble de grandeurs numériques représentatives des performances physiques desdites personnes, à partir desdites informations de position instantanée; c) des moyens d'interface (15) connectés auxdits moyens (13) de traitement numérique et assurant la préparation des grandeurs numériques représentatives des performances physiques, et leur représentation graphique. Application au suivi de sportifs sur un terrain de sport.

Description

Dispos i t i f d 'acquis i t ion en temps rée l de données re la t i ves à des personnes en mouvement
La présente invention concerne un dispositif d'acquisition et de traitement en temps réel de la position et/ou des performances physiques d'une ou d'une pluralité de personnes évoluant sur un terrain, notamment de sportifs évoluant sur un terrain de sport.
Depuis un certain temps, on cherche à analyser les déplacements et les performances physiques ou énergé¬ tiques de sportifs sur des terrains de sports. A cet effet, on construit des ensembles de données statistiques afin de les corréler avec des données médicales ou physiologiques concernant les sportifs, ou à des fins de représentation de ces données. On entrevoit 1' intérêt d'utiliser en temps réel des représentations graphiques des performances de sportifs à des fins d'augmentation de leur compétitivité, ou à des fins d'enseignement, ou pour agrémenter des retransmissions télévisées d'événements sportifs, mais l'état de la technique ne permet pas d'obtenir de telles représentations en temps réel.
La détermination des performances sportives d'un ensemble de joueurs pose entre autres le problème de la détermination de leur position à chaque instant et le cas échéant de celle du ballon sur le terrain, ainsi que le problème du traitement des diverses informations de position pour en extraire des informations utiles pour le public ou les sportifs eux-mêmes.
De façon générale, dans l'état de la technique, l'acquisition des données de performance sportive (le nombre de foulées, le nombre d'aces marqués en tennis, etc..) est faite de façon très rudimentaire, principale¬ ment de façon manuelle et en différé, ou alors dans des conditions peu proches des situations réelles, comme dans le cas des tests faits en environnement médical.
En outre, les techniques et appareils d'acquisition non manuelle de données sportives ont été jusqu'à présent limités à des sports où l'effort est individuel,, sans qu'il soit possible de suivre automatiquement et en temps réel la position et les performances d'une pluralité de sportifs évoluant simultanément sur un terrain de sport. De façon plus spécifique, on connaît, dans l'état de la technique, des dispositifs et procédés pour détermi- ner la position d'un ballon sur un terrain de sport. Un tel procédé est décrit dans le brevet français 2 636 742, dans lequel on repère par radio ou par radar un mobile, notam¬ ment une balle de golf, afin d'asservir à ce repérage, des moyens de prise de vue à des fins de retransmission télévisée.
Cependant, un tel dispositif ne permet pas de suivre en temps réel les évolutions d'un ensemble de joueurs, ni de déterminer de façon instantanée un ensemble de statistiques décrivant la performance individuelle de chaque joueur.
En conséquence, les dispositifs connus dans le domaine des jeux avec ballon ne permettent pas une acquisi¬ tion et un traitement automatisés et en temps réel des informations de position de personnes sur un terrain. Pour évaluer les performances de ces personnes, les dispositifs connus nécessiteraient que l'on fasse une saisie manuelle des événements de jeux à l'aide de claviers spécifiques, puis que l'on utilise ces données pour construire des schémas, des statistiques ou autres, à des fins d'enseigne- ment ou de retransmission télévisée.
Etant donné cet état de la technique, l'invention a pour but de fournir un dispositif qui résout les problè¬ mes posés par les dispositifs et procédés de l'état de la technique, et qui de façon générale permet d'automatiser l'acquisition en temps réel de statistiques sportives, et de généraliser leur utilisation, que ce soit en temps réel ou en différé.
En particulier, l'invention a pour but de proposer un procédé et un dispositif pouvant analyser en temps réel les performances physiques d'un ou d'une plura¬ lité de sportifs évoluant sur un terrain de sport, en permettant la saisie automatique et en temps réel d'une multitude de paramètres décrivant 1 'activité physique des sportifs, ainsi que la représentation graphique de ces paramètres. A cet effet, l'invention concerne un procédé et un dispositif d'acquisition et de traitement de données relatives à une ou plusieurs personnes évoluant sur un terrain, notamment des joueurs évoluant sur un terrain de sport, présentant les caractéristiques résumées ci-dessous. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte : a) des moyens d'acquisition en temps réel de la position instantanée individuelle de chaque personne sur le terrain ; b) des moyens de traitement numérique associés auxdits moyens d'acquisition pour déterminer un ensemble de grandeurs numériques représentatives des performances physiques desdites personnes, à partir desdites informa¬ tions de position instantanée ; c) des moyens d'interface connectés auxdits moyens de traitement numérique et assurant la préparation des grandeurs numériques représentatives des performances physiques, et leur représentation graphique.
Suivant d'autres caractéristiques du dispositif selon 1 ' invention :
- il comporte des moyens d'acquisition et de traitement de la position instantanée d'un objet, notamment d'un ballon sur un terrain de sport, lesdits moyens étant couplés aux moyens d'acquisition et de traitement de la position des sportifs, de façon à déterminer un e- semble de grandeurs numériques représentatives des interactions entre lesdits sportifs et ledit ballon.
- lesdits moyens d'acquisition de la position instantanée d'un objet sont constitués par des moyens vidéo-numériques à reconnaissance de formes, la position instantanée exacte de l'objet étant déterminée par recon- naissance de la forme de l'objet à un endroit du terrain où on a déterminé que l'objet se trouve, par des techniques de suivi de mobiles;
- lesdits moyens d'acquisition en temps réel de la position instantanée individuelle de chaque personne sur le terrain comportent d'une part des émetteurs radiofré- quence miniaturisés portés par les personnes, et d'autre part, un ensemble d'au moins trois récepteurs goniométri- ques radiofréquence calés sur la fréquence de chacun desdits émetteurs de façon à détecter plusieurs fois par seconde la position instantanée de chaque émetteur sur le terrain, par triangulation à partir des directions d'émis¬ sion de chaque émetteur.
- lesdits moyens d'acquisition vidéo-numérique comportent un ensemble d'au moins deux caméras vidéo- numériques fixes et à focale constante, pointées en direction du terrain et disposées de façon à ce que leurs axes optiques soient sensiblement perpendiculaires entre eux, la sortie numérique de chaque caméra étant connectée à l'entrée d'une carte électronique de mémorisation de 1'image numérique instantanée et de 1'image immédiatement précédente, la sortie de chacune desdites cartes de mémorisation étant connectée à un module de soustraction de ladite image numérique instantanée et de ladite image numérique immédiatement précédente, les sorties respectives de chaque module de soustraction d'images étant connectées à 1'entrée de modules respectifs de suivi de mobiles et de reconnaissance de formes, les sorties de chacun desdits modules de suivi et de reconnaissance de formes étant connectées à un module de calcul de la trajectoire de l'objet dans un référentiel fixe lié au terrain. lesdits moyens d'interface comportent un ordinateur multimédia comprenant notamment une unité centrale de traitement, un bus de connexion entre ladite unité centrale et lesdits moyens de traitement numérique et de traitement numérique vidéo, un écran d'affichage desdites grandeurs numériques, et des moyens de représenta¬ tion sonore de messages associés auxdites grandeurs numériques.
- ledit ordinateur multimédia comporte en outre des moyens de mémoire pour le stockage de modèles d'affi¬ chage d'écran correspondant à une pluralité de contextes d'utilisation ou de disciplines sportives, et des moyens de sélection dans la mémoire parmi ladite pluralité de contex¬ tes pour configurer le dispositif en fonction d'un contexte particulier.
- ledit ordinateur multimédia comporte des moyens de commande et de gestion des positions des récepteurs goniométriques et des caméras vidéo numériques autour du terrain, des moyens de gestion et d'édition d'un ensemble de paramètres associés à chaque équipe et/ou à chaque sportif d'une équipe présente sur le terrain, et des moyens de préparation et d'affichage d'images de synthèse représentant une vue du ciel du terrair-, des sportifs, de leurs déplacements et de leurs performances. Le procédé selon 1'invention est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à : a) initialiser le dispositif en affectant à chaque joueur sur le terrain un dispositif émetteur et au moins un récepteur goniométrique correspondant et en affec- tant au ballon un couple de caméras vidéo-numériques, pour la détermination de la position instantanée desdits joueurs et dudit ballon ; b) générer des suites d'images successives repré¬ sentatives respectivement des positions instantanées successives de chaque joueur et/ou du ballon sur le terrain, comme vu du ciel ; c) mémoriser lesdites suites dans des moyens de stockage associés à des moyens de traitement ; d) à l'aide desdits moyens de traitement, filtrer lesdites suites, de façon à obtenir à partir des données de position, des données de trajectoire de chaque joueur et/ou ballon en fonction du temps ; e) à partir des données de position et de trajectoire, calculer en temps réel et plusieurs fois par seconde, un ensemble de valeurs et/ou de statistiques représentatives des performances de chaque joueur ; f) visualiser lesdites valeurs et/ou statisti¬ ques.
D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon l'invention seront mieux compris en se référant à la description suivante faite à titre d'exemple nullement limitatif, et dans laquelle :
- La figure 1 représente une vue générale en plan illustrant un terrain de sport équipé avec les principaux composants du dispositif selon l'invention ;
- la figure 2 représente un schéma de principe du dispositif de la figure 1 ;
- la figure 3 représente un schéma de principe de la partie d'acquisition vidéo et de traitement de la position d'un mobile sur le terrain, à des fins de lo¬ calisation d'une balle ou analogue ;
- la figure 4 représente une vue plus détaillée de la partie du dispositif selon la figure 1, chargée de la détermination par détection radio goniométrique de la position et de la trajectoire des joueurs sur le terrain ;
- la figure 5 représente un diagramme de principe des éléments de calcul et d'interface du dispositif avec les utilisateurs ;
- la figure 6 représente un diagramme de temps faisant apparaître le séquencement des principales étapes du procédé selon l'invention.
Un mode de réalisation particulier de 1'invention va maintenant être décrit à titre d'exemple nullement limitatif, dans le cadre de l'utilisation du dispositif dans le domaine sportif, et plus particulièrement dans le cadre de l'utilisation du dispositif sur un terrain de sport portant un certain nombre de joueurs et un ballon. Il est bien entendu que des variantes de 1 ' invention peuvent être appliquées à d'autres domaines que le sport, tout en restant dans le cadre de l'invention. On se réfère à la figure 1. Le dispositif 1 d'acquisition et de traitement comporte principalement des moyens d'acquisition 3, 5 pour la détection et l'acquisi¬ tion, respectivement, de la position instantanée de chaque joueur 7 sur un terrain de sport 9, et de la position instantanée d'un ballon 11, de moyens 13 de traitement numérique des données de position, et de moyens d'interface 15 assurant la préparation des grandeurs numériques repré¬ sentatives des performances physiques, et leur représenta¬ tion graphique. Les moyens d'acquisition 3 de la position des joueurs se composent d'une part d'un ensemble d'émetteurs radiofréquence miniaturisés (non représentés), portés par les joueurs, et d'un ensemble d'antennes radiofréquence 17 destinés à recevoir les signaux radio des émetteurs. Les différents signaux radio reçus sont traités par des récepteurs goniométriques 19 qui déterminent les directions d'émission des émetteurs, les moyens de traitement numéri¬ que 13 utilisant des méthodes connues de triangulation pour déterminer la position d'un mobile émetteur à partir de la direction de plusieurs signaux reçus de la part des récepteurs goniométriques 19.
Les émetteurs portés par les joueurs sont conventionnels, et suffisamment petits pour pouvoir être intégrés facilement à une pièce d'équipement de ceux-ci, par exemple leur short ou une boucle de ceinture. Chaque émetteur émet une fréquence radio porteuse commune de l'ordre du GigaHertz, les différentes porteuses étant séparées par des bandes de fréquence de 25 Khz, comme cela est courant en émission radio. La centrale d'acquisition 13 comporte une série de cartes à micro-processeur. Chaque carte peut traiter le positionnement de plusieurs émetteurs. Il faut au moins trois récepteurs goniométriques 19 pour localiser un émetteur de fréquence donnée. L'ensemble de ces récepteurs goniométriques est réparti autour du terrain de façon à ce que chaque émetteur radio soit en permanence détecté et localisé par au moins trois récepteurs goniométriques 19 différents. Le principe de ces récepteurs goniométriques 19 est déjà connu, notamment dans le cadre des systèmes de détection goniométriques utilisés pour le sauvetage en mer. Le traitement numérique des données de positions obtenues pour chaque joueur est fait par une centrale électronique d'acquisition 13, qui utilise en entrée les directions d'émission instantanées fournies par chaque récepteur goniométrique 19. A partir des directions d'émis- sion fournies par les différents récepteurs goniométriques 19 affectés à un joueur 7, la centrale d'acquisition 13 détermine par triangulation la position instantanée du joueur. De telles centrales électroniques 13 sont connues en soi et ne seront pas décrites davantage. Il est à noter que la précision des positions instantanées dépend du nombre de traitements qui peuvent être effectués par seconde, et ce d'autant plus que la vitesse de circulation des joueurs est élevée. Par conséquent, les récepteurs goniométriques 19 sont choisis de manière à pouvoir échan- tillonner et traiter les signaux provenant de chaque antenne 17 au moins cinq fois par seconde, ce qui corres¬ pond à une fréquence d'acquisition d'au moins cinq Hertz.
De préférence, le dispositif 1 comporte également des moyens d'acquisition et de traitement de la position instantanée d'un objet, notamment d'un ballon, sur le terrain. Ces moyens sont réalisés notamment sous la forme d'au moins deux caméras vidéo numériques 5, fixes et à focale constante, pointées en direction du terrain et disposées de façon à ce que leurs axes optiques soient sensiblement perpendiculaires entre eux. La sortie numéri¬ que de chaque caméra 5 est connectée à 1'entrée d'une carte électronique 21 de mémorisation de l'image numérique instantanée et de l'image immédiatement précédente. De telles cartes d'acquisition vidéo numérique sont déjà connues en soi, et utilisées par exemple pour la reconnais- sance de formes en robotique, avec l'assistance de techni¬ ques de suivi de mobiles également connues en soi. Comme expliqué plus en détail en relation à la figure 4, cette carte électronique 21 est connectée en sortie à un module de calcul des coordonnées instantanées successives (ou trajectoire) de l'objet dans ur* référentiel fixe lié au terrain. Ce module de calcul fait de préférence partie de la centrale électronique d'acquisition 13. Ainsi, à partir des données de position des joueurs et du ballon en fonction du temps, la centrale 13 élabore par filtrage (pour éviter les impréc ions liées aux mesures individuel¬ les de position) une image numérique de la trajectoire de chaque joueur en fonction du temps. A partir des données de position transmises par la centrale d'acquisition 13 sur un bus 23, un ordinateur 15 peut également calculer à l'aide de programmes de calcul spécifiques conventionnels, une série de statistiques décrivant des paramètres de jeu ou de performance individuelle, comme par exemple : la vitesse instantanée de chaque joueur, son accélération, sa dépense énergétique (à partir des distances parcourues et de données physiologiques individuelles préalablement mémorisées dans une mémoire de travail de la centrale), les statistiques du jeu avec ballon, etc.
L'acquisition des données de position est effectuée en continu, et des interrogations spécifiques sur un paramètre sont effectués par l'utilisateur au moyen de l'ordinateur 15 connecté à la centrale électronique 13, assurant un rôle d'interface entre la centrale 13 et l'utilisateur, notamment pour la configuration du disposi¬ tif 1 et en cas de changement de joueur. L'ordinateur multimédia 15 comprend de façon connue un certain nombre de composants (non représentés) dont une unité centrale de traitement, un écran d'affichage des grandeurs numériques calculées, et des moyens de représentation sonore de messages associés auxdites grandeurs numériques, par exemple des messages sonores de synthèse annonçant des panneaux d'aide à la configuration.
L'ordinateur multimédia comporte en outre des moyens de mémoire pour le stockage de modèles d'affichage d'écran correspondant à une pluralité de contextes d'utili¬ sation ou de disciplines sportives, et des moyens de sélection par menu dans la mémoire, parmi ladite pluralité de contextes pour configurer le dispositif en fonction d'un contexte particulier, comme par exemple le contexte d'un match de football.
Cet ordinateur multimédia comporte en outre des moyens de commande et de gestion des positions des récep¬ teurs goniométriques et des caméras vidéo numériques autour du terrain en fonction du contexte sélectionné, et des moyens de gestion et d'édition d'un ensemble de paramètres associés à chaque équipe et/ou à chaque sportif d'une équipe présente sur le terrain, ainsi que des moyens de préparation et d'affichage d'images de synthèse représen¬ tant une vue du ciel du terrain, des sportifs, de leurs déplacements et de leurs performances. Ces images de synthèse sont obtenues en faisant déplacer sur 1'écran de l'ordinateur multimédia, des symboles graphiques dont les déplacements sont asservis aux déplacements réels des joueurs tels que détectés par les moyens d'acquisition de position.
La figure 2 représente plus en détail les éléments du dispositif 1 selon l'invention. On a représenté uniquement deux dispositifs de localisation de deux joueurs différents, chaque dispositif comportant trois récepteurs goniométriques 19 pourvu d'antennes 17, et chaque récepteur goniométrique 19 comportant un dispositif de détermination de la direction d'émission de l'émetteur correspondant. Les différents récepteurs goniométriques 19 de calcul de position sont connectés au bus de dialogue 23 relié à la centrale 13 ( figure 1 ) . Sur ce bus de dialogue est égale¬ ment connectée la carte 21 de traitement numérique des images vidéo numériques générées par les caméras vidéo numériques 5 qui déterminent la position d'un ballon. Enfin, le bus de dialogue 23 est encore connecté à l'ordi¬ nateur multimédia 15. Ce dernier comporte des périphériques de communication avec l'utilisateur du dispositif : écran 27, clavier et souris 29, et est relié en outre à une régie vidéo 31 et à une interface réseaux 33 pour l'utilisation à distance du dispositif 1 selon l'invention. L'ensemble de ces composants est bien connu dans 1 'état de la technique et ne sera pas décrit davantage.
On se réfère à la figure 3. Les caméras vidéo numériques 5 sont placées de préférence en hauteur par rapport au terrain, et de façon à avoir leurs axes optiques sensiblement perpendiculaires entre eux. Elles sont à distance focale fixe, de manière à extraire plus aisément les coordonnées du ballon à partir des images numériques générées.
Chaque caméra 5 est reliée à une première carte mémoire 35 qui sauvegarde l'image enregistrée par la caméra à l'instant T, et à une deuxième carte mémoire 37 qui sauvegarde l'image précédente, c'est-à-dire celle de l'instant T-dt. Un module de calcul 39 effectue la sous¬ traction des deux images numériques précédentes, afin d'éliminer les composantes constantes des images. Pour chaque caméra vidéo 5, le résultat de cette soustraction est soumis à un module de suivi à micro-processeur 41 respectif, connu en soi, qui détermine par reconnaissance de formes à partir des images aux instants T et (T-dt) , les positions successives du ballon 11, obtenant ainsi un suivi des positions successives du ballon, telles qu'enregistrées par la caméra correspondante. La sortie de chaque module de suivi 41 alimente en entrée une carte à micro-processeur 43 commune aux deux lignes de traitement vidéo, et utilisant la détection opérée par les modules 41 pour calculer les coordonnées en trois dimensions de la balle 11 par rapport au référentiel fixe lié au terrain.
Un module de mémoire 47 assure le stockage de la configuration des caméras 5, c'est-à-dire leur position dans le référentiel fixe mentionné précédemment.
Un module de dialogue 45 assure la liaison avec le bus principal 23 pour le dialogue avec les autres éléments du dispositif, et notamment la réception des commandes de configuration des caméras 5 et la transmission des coordonnées de la balle 11 vers la centrale d'acquisi¬ tion 13. Le bus principal 23 est un bus à haut débit, de type couramment répandu.
Il est a noter que, puisque les caméras vidéo numériques doivent permettre de localiser la balle 11 en temps réel, leur fréquence d'acquisition des images doit être en général au moins égale à 25 Hertz.
On se réfère à la figure 4, représentant la partie de la centrale d'acquisition 13 qui prend en charge la détection et le suivi de la position des différents joueurs sur le terrain.
La centrale d'acquisition 13 comporte à cet effet plusieurs cartes à micro-processeurs connectées sur un même support et reliées au bus principal de dialogue 23 par un module de dialogue 49 adapté, connu en soi. Ceci permet d'adapter le nombre de cartes à micro-processeurs (figure 2) travaillant en parallèle, en fonction du nombre de joueurs à superviser en temps réel sur le terrain.
Bien entendu, le nombre de cartes à micro- processeur dépend de la puissance de calcul des micro¬ processeurs utilisés, et de la fréquence d'acquisition de la position des émetteurs portés par les joueurs.
En règle générale, il y a p joueurs à localiser et à suivre, et p -= 2 pour le tennis en simple, p = 10 pour le basket-ball, p = 22 pour le football, p = 30 pour le rugby ou le football américain. Le module 51 gère les fréquences radio affectées aux différents joueurs en jeu. Ce module pilote les récepteurs goniométriques 19 pour les affecter par groupe de trois sur les fréquences des émetteurs des joueurs en jeu, puisqu'il faut trois récepteurs goniométriques 19 au minimum pour suivre un joueur. L'augmentation du nombre de récepteurs goniométriques 19 par joueur augmente la préci¬ sion de la localisation.
Un module 53 de gestion du positionnement des antennes, également connu en soi, stocke la configuration du réseau d'antennes, c'est-à-dire la position des antennes 17 et leur orientation par rapport au terrain. Les informa¬ tions transmises par les trois récepteurs goniométriques 19 affectés à chaque émetteur porté par un joueur sont prélevées par des modules 55 à partir du bus de dialogue principal 23, à travers le module de dialogue 49. Un module de triangulation 57 effectue le calcul de triangulation à partir de ces trois informations de direction d'émission, afin de déterminer les coordonnées de 1'émetteur considéré sur le terrain de jeu. Pour chaque joueur, un module filtrage 59 effectue un filtrage numérique de la trajec¬ toire du joueur considéré sur un certain nombre des dernières positions de l'émetteur correspondant. Ceci permet d'affecter au joueur correspondant, une position cohérente à l'instant T, dans l'espace de jeu.
Les modules 55, 57 et 59 supplémentaires repré¬ sentés assurent les mêmes fonctionnalités que celles précédemment décrites pour un émetteur numéro p affecté à un joueur numéro p. On se réfère à la figure 5, représentant avec davantage de détails un ensemble, de tâches logicielles réalisées par l'ordinateur multimédia 15 (figure 1). Cet ordinateur multimédia 15 est constitué d'une carte son, d'une carte vidéo, d'une carte d'interface 61 avec le bus de dialogue principal 23, d'une carte de communication 63 pour la liaison avec le réseau téléphonique ou le réseau Ethernet pour la communication distante avec d'autres ordinateurs multimédia 15 équivalents faisant partie d'autres dispositifs 1 distants. Cet ordinateur multimédia comprend en outre des éléments conventionnels non représen- tés sur la figure 5, comme par exemple un écran couleur, un clavier, une souris, un disque dur magnétique, un système de sauvegarde sur disque optique, etc.
La mémoire de l'ordinateur multimédia 15 comporte un ensemble de programmes ou de routines d'application, dont les fonctions principales sont décrites ci-dessous, et auxquelles on accède de façon conventionnelle, notamment à 1 'aide de la sélection d'une routine sur un menu proposé à l'écran, à l'aide d'une souris.
Une routine 63 permet de sélectionner la langue utilisée pour l'interface homme/machine et de choisir le sport qui est pratiqué sur le terrain de sport 9. Une routine 65 permet de saisir la configuration et la position fixe, pour l'espace de jeu considéré, des antennes 17 des récepteurs goniométriques 19, ainsi que la position des caméras vidéo numériques 5. Un module 67 est prévu pour la représentation graphique en couleur des maillots des différents joueurs et la saisie du nom des équipes en compétition.
Une routine 69 interroge l'utilisateur pour la constitution de la feuille de match, c'est-à-dire la saisie des noms des joueurs pour chaque équipe, et éventuellement de leurs remplaçants.
Une routine 71 permet d'affecter à chaque joueur figurant sur la feuille de match, un numéro d'émetteur. Une routine 73 permet de confirmer le nom des joueurs effectivement en jeu, afin de ne pas avoir à superviser les émetteurs correspondant aux joueurs éven¬ tuellement sur le banc des remplaçants.
Une routine 75 interroge en temps réel la centrale d'acquisition 13, afin d'acquérir en temps réel les coordonnées de position des joueurs et de la balle sur le terrain. Ces données prélevées en continu à partir du bus de dialogue principal 23 sont mémorisées en continu en 77 dans le disque dur de l'ordinateur 15. Ainsi, les positions successives des joueurs et de la balle seront disponibles pour les routines de traitement de calcul des performances physiques désirées.
A cet effet, une routine 79 appropriée calcule les performances physiques des joueurs à partir des coordonnées de leurs trajectoires respectives sur le terrain de jeu. Cette routine est programmée pour calculer au minimum la distance totale parcourue par chaque joueur, sa vitesse moyenne, sa vitesse maximale, le nombre de courses, l'accélération moyenne, ou toute autre grandeur obtenue à partir des informations de positions instanta- nées, représentatives des performances physiques des joueurs.
De la même manière, une routine 81 permet de calculer des statistiques représentatives des interactions de chaque joueur avec la balle 11, à partir des coordonnées de position de chaque joueur et de la trajectoire de la balle, également mémorisée dans le disque dur 77 de 1 'ordinateur 15.
Bien entendu, à partir du moment où les informa¬ tion de positions instantanées des différents joueurs et de la balle mémorisées et mises à jour dans le disque dur, il n'y a pas de limite au nombre de grandeurs qui peuvent être calculées dans les sous-programmes, et l'homme du métier pourra déterminer les grandeurs numériques à calculer qui sont les plus représentatives pour un sport considéré. Dans un mode de réalisation préféré de 1 'inven¬ tion, il est prévu une routine 83 de génération d'une image de synthèse du terrain de sport, par exemple en vue du ciel. Les joueurs sont symbolisés dans cette image de synthèse par leurs maillots portant leurs numéros. Il est possible de prévoir l'animation de cette image de synthèse en temps réel, en fonction de la position réelle des joueurs à l'instant considéré. Bien entendu, la mémorisa¬ tion de la succession de ces images de synthèse permettra de repasser les séquences de jeu, à des fins de retransmis¬ sion ou de pédagogie sportive. Il sera également possible, à partir des images mémorisées, de recréer à posteriori des images de synthèse en trois dimensions retraçant des séquences de match.
A cet effet, un mode de réalisation particulier de l'invention prévoit l'adjonction aux modules représentés dans la figure 5, d'un module logiciel 85 d'enseignement assisté par ordinateur, éventuellement relié à une régie vidéo 87 pour la pédagogie sportive en groupe, et/ou à une interface réseau 63 pour la retransmission ou la pédagogie sportive à distance. On se réfère à la figure 6. Dans cette figure, on a récapitulé les différentes opérations effectuées par les composants du dispositif 1 selon l'invention, en fonction du temps. Les blocs 90, 91 représentent les tâches réali¬ sées au niveau du récepteur goniométrique 19. Les blocs 92 à 96 représentent les tâches réalisées par les dispositifs de traitement numérique vidéo 21, les blocs 97 à 100 représentent les tâches effectuées par la centrale d'acqui¬ sition 13, les blocs 101 à 105 représentent les tâches effectuées par l'ordinateur multimédia 15. II est à noter que l'ensemble des tâches peut être réparti en deux catégories, une première catégorie de tâches réalisées pendant une phase 88 d'acquisition des positions des joueurs et éventuellement de la balle sur le terrain, suivie d'une phase 89 de calcul de grandeurs numériques liées aux joueurs et/ou à la balle, telles que les performances des joueurs.
Les flèches 23 représentent les transferts d'information entre tâches qui ont lieu sur le bus 23 du dispositif. Les différentes tâches sont listées ci- dessous : - 90 : détermination de position d'émetteur par un récepteur goniométrique 19 ;
- 91 : transmission de la position précédente donnée par le récepteur goniométrique 19 vers la centrale d'acquisition 13 ;
- 92 : transfert de l'image vidéo à l'instant (T- dt) en mémoire 37 ;
- 93 : acquisition de 1 ' image vidéo à 1 ' instant T dans la mémoire 35 ; - 94 : traitement vidéo par les modules 39 et
41 ;
- 95 : calcul de la position de la balle par le module 43 ;
- 96 : transmission de la position précédente de la balle vers la centrale d'acquisition 13 ;
- 97 : réception de la position des joueurs en provenance des récepteurs goniométriques 19 ;
- 98 : calcul de la position des émetteurs par triangulation ; - 99 : filtrage de la trajectoire des joueurs portant les émetteurs ;
- 100 : transmission des positions précédentes de joueurs et/ou de balle vers l'ordinateur multimédia 15 ;
- 101 : réception des positions précédentes de joueurs et/ou de balle en provenance de la centrale d'acquisition 13 ;
- 102 : stockage sur disque dur de l'ordinateur multimédia 15 des positions des joueurs et/ou de la balle ; - 103 : mise à jour de la vue du ciel ;
- 104 : calcul des performances physiques des joueurs ou d'autres grandeurs numériques ;
- 105 : dialogue avec l'opérateur de l'ordinateur multimédia 15. Selon des variantes de l'invention, il est clair que les moyens d'acquisition de la position des joueurs pourraient eux aussi être des moyens vidéo à reconnaissance de formes, à condition de disposer par ailleurs de moyens de calcul et de traitement suffisamment puissants à un coût raisonnable. Ceci aurait l'avantage de ne pas devoir affubler les joueurs d'émetteurs radio.
De façon similaire, on pourrait prévoir un système dans lequel tous les moyens d'acquisition de position, y compris ceux pour la détection de la balle, utilisent des transmissions radio. Quelle que soit la variante mise en oeuvre du procédé et du dispositif selon l'invention est extrêmement simple. Dès lors que les différents éléments du dispositif sont en place et que les joueurs portent leur émetteur, le dispositif localise les joueurs et le ballon et les suit en fonction du temps. Les déplacements en fonction du temps permettent de déterminer des grandeurs utiles, notamment les déplacements en fonction du temps ou cumulés, vitesses, accélérations, dépenses énergétiques, rythmes biologiques, ou autres. Les grandeurs utiles peuvent être sélectionnées dans un menu disponible à tout instant, présenté à l'écran par un programme informatique tel que connu en soi.
Le dispositif décrit précédemment répond aux buts fixés, et permet notamment de connaître automatiquement et en temps réel (plusieurs fois par seconde) , la position des joueurs et du ballon sur un terrain de sport, puis de calculer automatiquement et 'afficher un ensemble de valeurs ou statistiques représentatives du déroulement du jeu ou des efforts des joueurs.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (1) d'acquisition et de traitement en temps réel de données relatives à la position et/ou aux performances physiques d'une ou d'une pluralité de person- nés évoluant sur un terrain, notamment de sportifs (7) évoluant sur un terrain de sport (9 ) , caractérisé en ce qu'il comporte: a) des moyens (3) d'acquisition en temps réel de la position instantanée individuelle de chaque personne sur le terrain ; b) des moyens ( 13 ) de traitement numérique associés auxdits moyens (3) d'acquisition pour déterminer un ensemble de grandeurs numériques représentatives des performances physiques desdites personnes, à partir desdites informations de position instantanée ; c) des moyens (15) d'interface connectés auxdits moyens ( 13) de traitement numérique et assurant la prépara¬ tion des grandeurs numériques représentatives des perfor¬ mances physiques, et leur représentation graphique.
2. Dispositif selon la revendication 1, caracté¬ risé en ce qu'il comporte en outre des moyens (5) d'acqui¬ sition et de traitement de la position instantanée d'un objet, notamment d'un ballon (11) sur un terrain de sport (9), lesdits moyens (5) étant couplés aux moyens (3 ) d'ac- quisition et de traitement (13) de la position des spor¬ tifs, de façon à déterminer un ensemble de grandeurs numériques représentatives des interactions entre lesdits sportifs (7) et ledit ballon (11).
3. Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce r • • •* lesdits moyens (5) d'acquisition de la position ins tanée d'un objet (11) sont constitués par des moyens v-^eo-numériques (5, 21) à reconnaissance de formes, la position instantanée de l'objet étant déterminée par reconnaissance à un endroit du terrain de la forme de l'objet, par comparaison avec la forme dudit objet préala¬ blement mémorisée.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendi¬ cations précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens (3) d'acquisition en temps réel de la position instantanée individuelle de chaque personne (7) sur le terrain compor¬ tent d'une part des émetteurs radiofréquence miniaturisés portés par les personnes, et d'autre part, un ensemble d'au moins trois récepteurs goniométriques (19) calés successi- vement sur la fréquence desdits émetteurs de façon à balayer l'ensemble des fréquences d'émission en fonction du temps et à détecter plusieurs fois par seconde la position instantanée de chaque émetteur sur le terrain, par triangu¬ lation à partir des directions d'émission de chaque émetteur.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendi¬ cations précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens (5, 21) d'acquisition vidéo-numérique comportent un ensemble d'au moins deux caméras vidéo-numériques ( 5 ) fixes et à focale constante, pointées en direction du terrain (9) et disposées de façon à ce que leurs axes optiques soient sensiblement perpendiculaires entre eux, la sortie numéri¬ que de chaque caméra (5) étant connectée à 1'entrée d'une carte électronique (35) de mémorisation de l'image numéri- que instantanée et d'une carte électronique (37) de l'image immédiatement précédente, la sortie de chacune desdites cartes de mémorisation (35, 37) étant connectée à un module de calcul (39) des coordonnées instantanées successives ou trajectoire de l'objet (11) dans un référentiel fixe lié au terrain.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendi¬ cations précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'interface (15) comportent un ordinateur multimédia (15) comprenant notamment une unité centrale de traitement, un bus de connexion entre ladite unité centrale et lesdits moyens de traitement numérique et de traitement numérique vidéo, un écran d'affichage (27) desdites grandeurs numéri¬ ques, et des moyens de représentation sonore de messages associés auxdites grandeurs numériques.
7. Dispositif selon la revendication 6, caracté- risé en ce que ledit ordinateur multimédia (15) comporte en outre des moyens de mémoire (77 ) pour le stockage de modèles d'affichage d'écran correspondant à une pluralité de contextes d'utilisation ou de disciplines sportives, et des moyens ( 63) de sélection dans la mémoire (77) parmi ladite pluralité de contextes pour configurer le dispositif en fonction d'un contexte particulier.
8. Dispositif selon la revendication 7, caracté¬ risé en ce que ledit ordinateur multimédia (15) comporte des moyens de commande et de gestion des positions des récepteurs et des caméras vidéo numériques autour du terrain, des moyens 67, 69, 71, 73) de gestion et d'édi¬ tion d'un ensemble de paramètres as ociés à chaque équipe et/ou à chaque sportif d'une équipe présente sur le terrain, et des moyens (83) de préparation et d'affichage d'images de synthèse représentant une vue du ciel du terrain, des sportifs, de leurs déplacements et de leurs performances.
9. Utilisation du dispositif selon l'une quelcon¬ que des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte les étapes consistant à : a) positionner lesdites antennes et/ou caméras à des fins d'initialisation du dispositif ; b) sélectionner dans un menu présenté par ledit ordinateur, l'utilisation du système dans le cadre d'un entraînement ou d'une compétition ; c) saisir à l'aide de l'ordinateur les maillots en couleur et les noms des équipes et des joueurs en présence, de façon à établir une feuille de match ou d'entraînement, ainsi qu'une feuille de joueurs rempla- çants ; d) affecter des émetteurs à chacun des joueurs, et le cas échéant, affecter des caméras (5) vidéo-numéri¬ ques au ballon (11) ; e) pendant le déroulement du match ou de 1'en- traînement, sélectionner sur l'écran d'ordinateur (27) un ou plusieurs joueurs, puis sélectionner dans un menu une ou plusieurs des grandeurs numériques représentatives des performances physiques desdits joueurs, et de leur repré¬ sentation graphique.
10. Procédé d'acquisition et de traitement de données relatives à un ou de plusieurs joueurs (7) évoluant sur un terrain de sport (9), notamment avec un ballon (11), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à : a) initialiser le dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 en affectant à chaque joueur (7) sur le terrain (9) un dispositif émetteur et une pluralité de récepteurs goniométriques ( 19 ) correspondants et en affectant au ballon (11) un couple de caméras (5) vidéo-numériques, pour la détermination de la position instantanée desdits joueurs et dudit ballon ; b) générer des suites d'images successives repré¬ sentatives respectivement des positions instantanées successives de chaque joueur et/ou du ballon sur le terrain ; c) mémoriser lesdites suites dans des moyens de stockage (35, 37) associés à des moyens de traitement (13) ; d) à 1 'aide desdits moyens de traitement ( 13 ) , filtrer lesdites suites, de façon à obtenir à partir des données de position, des données de trajectoire de chaque joueur (7) et/ou ballon (11) en fonction du temps ; e) à partir des données de position et de trajectoire, calculer en temps réel et plusieurs fois par seconde, un ensemble de valeurs et/ou de statistiques représentatives des performances de chaque joueur ; f) visualiser lesdites valeurs et/ou statistiques à l'aide de moyens d'interface (15).
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