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球門線不再有冤案 說說3D成像鷹眼技術(shù)

作者: 時(shí)間:2014-06-28 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
精彩的巴西世界杯正在如火如荼的進(jìn)行,這屆世界杯有不少新東西,譬如裁判員用來控制人墻距離的小噴壺。而最有科技含量的還是球門線使用的鷹眼技術(shù)。這是一個(gè)什么東西?為什么能從網(wǎng)球到足球,它是怎么工作的呢?會(huì)有什么應(yīng)用前景?

  足球場(chǎng)上的球門線疑案

  足球運(yùn)動(dòng)有球門和門線,而規(guī)則規(guī)定球必須整體越過了門線才算進(jìn)球。這就給裁判帶來了巨大的麻煩。

  優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員踢出來的射門時(shí)速最高達(dá)150公里/小時(shí),100公里/小時(shí)以上是家常便飯。在門線附件,打中球門橫梁立柱反彈,或者被守門員救出來的球,時(shí)間只有0.0x秒,而裁判往往在20米開外,要看清并且做出準(zhǔn)確判斷太難了。

  所以球門線疑案層出不窮,最有名的是1966年世界杯決賽英格蘭打進(jìn)德國(guó)球門的那個(gè)球門線反彈球。那可是決定世界杯冠軍歸屬的球。

  之后類似的球門線疑案也層出不窮,最近的就有2012年足總杯決賽。

  鷹眼技術(shù)的原理

  其實(shí)鷹眼技術(shù)的正式名字叫即時(shí)回放系統(tǒng),2001年發(fā)明。它的發(fā)明是3D技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)步的結(jié)果。(當(dāng)年的3D顯卡大戰(zhàn)正酣)。

  鷹眼技術(shù)通過多部攝像機(jī),從多個(gè)角度拍攝比賽場(chǎng)地。(網(wǎng)球是8部到10部,足球是14部),然后對(duì)場(chǎng)地建立精確的3D模型,精確到毫米。

  足球也好,網(wǎng)球也好,羽毛球也好,攝像機(jī)都捕捉到圖像,然后計(jì)算其在3D模型中的坐標(biāo)。

  我們知道,人眼有兩只,可以形成立體感,確定距離遠(yuǎn)近。而攝像頭越多,被遮擋的概率越小,對(duì)坐標(biāo)的判斷越精確。

  因?yàn)榍蚴歉咚龠\(yùn)動(dòng)的,要精確判定運(yùn)動(dòng)坐標(biāo),必須間隔很短的時(shí)間,所以這種攝像機(jī)的拍攝高達(dá)2000幀/秒。保證每一幀之間的坐標(biāo)位移很小,這樣就可以精確重現(xiàn)球的運(yùn)行路線。達(dá)到軌跡跟蹤的目的。

  從攝像機(jī)中的圖像到3D模型中的坐標(biāo),一方面需要攝像機(jī)有比較高的分辨率,另外一方面需要計(jì)算機(jī)通過算法即時(shí)完成轉(zhuǎn)換。

  最后,把這個(gè)3D模型的軌跡跟蹤,通過影像方式回放出來,展示給觀眾和裁判,完成精確判罰。

  鷹眼技術(shù)的前景

  目前,因?yàn)閿z像機(jī)、專利、算法的因素,這套系統(tǒng)價(jià)格還比較高,不能大規(guī)模普及到生活應(yīng)用之中。但是隨著摩爾定律,價(jià)格最終應(yīng)該不是問題。

  其實(shí),這套東西的原理和體感游戲基本類似,前幾天發(fā)布的亞馬遜手機(jī)能夠跟蹤手機(jī)使用者的頭部也是同樣的原理。

  如果能結(jié)合智能算法做人工智能的識(shí)別,這套系統(tǒng)用途可以擴(kuò)展的非常廣闊。。

  在操控方面,鷹眼技術(shù)可以精確記錄人的動(dòng)作軌跡,算法可以判斷人的意圖,像《少數(shù)派報(bào)告》中一樣的計(jì)算機(jī)操控方式很容易實(shí)現(xiàn)。

  在醫(yī)療領(lǐng)域,多個(gè)角度的透視技術(shù)3D成像可以準(zhǔn)確判斷出病人的病變位置,并指導(dǎo)醫(yī)生的操作。甚至可以讓機(jī)器人來完成手術(shù)。

  在體育運(yùn)動(dòng)上,可以輕易跟蹤一個(gè)運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)行軌跡,記錄其習(xí)慣的活動(dòng)區(qū)域和習(xí)慣動(dòng)作,做針對(duì)性布置。

  在軍事領(lǐng)域,多個(gè)角度的雷達(dá),或者光學(xué)觀測(cè),可以對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)3D建模,精確確定敵方目標(biāo)的位置并加以打擊。

  鷹眼技術(shù)不僅僅可以用來解決球門線冤案,它的原理擴(kuò)展出去前途無量。



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