1,078 research outputs found

    Ball 3D Localization From A Single Calibrated Image

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    Ball 3D localization in team sports has various applications including automatic offside detection in soccer, or shot release localization in basketball. Today, this task is either resolved by using expensive multi-views setups, or by restricting the analysis to ballistic trajectories. In this work, we propose to address the task on a single image from a calibrated monocular camera by estimating ball diameter in pixels and use the knowledge of real ball diameter in meters. This approach is suitable for any game situation where the ball is (even partly) visible. To achieve this, we use a small neural network trained on image patches around candidates generated by a conventional ball detector. Besides predicting ball diameter, our network outputs the confidence of having a ball in the image patch. Validations on 3 basketball datasets reveals that our model gives remarkable predictions on ball 3D localization. In addition, through its confidence output, our model improves the detection rate by filtering the candidates produced by the detector. The contributions of this work are (i) the first model to address 3D ball localization on a single image, (ii) an effective method for ball 3D annotation from single calibrated images, (iii) a high quality 3D ball evaluation dataset annotated from a single viewpoint. In addition, the code to reproduce this research is be made freely available at https://github.com/gabriel-vanzandycke/deepsport.Comment: 9 pages, CVSports202

    Estimation of control area in badminton doubles with pose information from top and back view drone videos

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    The application of visual tracking to the performance analysis of sports players in dynamic competitions is vital for effective coaching. In doubles matches, coordinated positioning is crucial for maintaining control of the court and minimizing opponents' scoring opportunities. The analysis of such teamwork plays a vital role in understanding the dynamics of the game. However, previous studies have primarily focused on analyzing and assessing singles players without considering occlusion in broadcast videos. These studies have relied on discrete representations, which involve the analysis and representation of specific actions (e.g., strokes) or events that occur during the game while overlooking the meaningful spatial distribution. In this work, we present the first annotated drone dataset from top and back views in badminton doubles and propose a framework to estimate the control area probability map, which can be used to evaluate teamwork performance. We present an efficient framework of deep neural networks that enables the calculation of full probability surfaces. This framework utilizes the embedding of a Gaussian mixture map of players' positions and employs graph convolution on their poses. In the experiment, we verify our approach by comparing various baselines and discovering the correlations between the score and control area. Additionally, we propose a practical application for assessing optimal positioning to provide instructions during a game. Our approach offers both visual and quantitative evaluations of players' movements, thereby providing valuable insights into doubles teamwork. The dataset and related project code is available at https://github.com/Ning-D/Drone_BD_ControlAreaComment: 15 pages, 10 figures, to appear in Multimedia Tools and Application

    Basketball game analyzing based on computer vision

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    As tremendous improvement in computer vision technology, various industries start to apply computer vision to analyze huge multimedia content. Sports as one of the biggest resource invested industries also step up to utilize this technology to enhance their sports intelligent products. The thesis is following this development to provide prototype implementations of computer vision algorithms in sports industry. Main objective is to develop initial algorithms to solve play-field detection and player tracking in basketball game video. Play-field detection is an important task in sports video content analysis, as it provides the foundation for further operations such as object detection, object tracking or semantic event highlight and summarization. On the other hand, player tracking highlight player movements in critical events in basketball game. It is also a challenging task to develop effective and efficient player tracking in basketball video, due to factors such as pose variation, illumination change, occlusion, and motion blur. This thesis proposed reliable and efficient prototype algorithms to address play- field detection and single player tracking. SURF algorithm is utilized and modified to offer precise location of play-field and overlay trajectory data to improve viewer’s experience on sports product. And compressive tracking algorithm implemented for the aim of capture and track single player in important events to reveal player’s secret tactics. Prototype implementation to meet the current needs in basketball video content analyzing field

    Multi-sensor human action recognition with particular application to tennis event-based indexing

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    The ability to automatically classify human actions and activities using vi- sual sensors or by analysing body worn sensor data has been an active re- search area for many years. Only recently with advancements in both fields and the ubiquitous nature of low cost sensors in our everyday lives has auto- matic human action recognition become a reality. While traditional sports coaching systems rely on manual indexing of events from a single modality, such as visual or inertial sensors, this thesis investigates the possibility of cap- turing and automatically indexing events from multimodal sensor streams. In this work, we detail a novel approach to infer human actions by fusing multimodal sensors to improve recognition accuracy. State of the art visual action recognition approaches are also investigated. Firstly we apply these action recognition detectors to basic human actions in a non-sporting con- text. We then perform action recognition to infer tennis events in a tennis court instrumented with cameras and inertial sensing infrastructure. The system proposed in this thesis can use either visual or inertial sensors to au- tomatically recognise the main tennis events during play. A complete event retrieval system is also presented to allow coaches to build advanced queries, which existing sports coaching solutions cannot facilitate, without an inordi- nate amount of manual indexing. The event retrieval interface is evaluated against a leading commercial sports coaching tool in terms of both usability and efficiency

    From Image-based Motion Analysis to Free-Viewpoint Video

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    The problems of capturing real-world scenes with cameras and automatically analyzing the visible motion have traditionally been in the focus of computer vision research. The photo-realistic rendition of dynamic real-world scenes, on the other hand, is a problem that has been investigated in the field of computer graphics. In this thesis, we demonstrate that the joint solution to all three of these problems enables the creation of powerful new tools that are benecial for both research disciplines. Analysis and rendition of real-world scenes with human actors are amongst the most challenging problems. In this thesis we present new algorithmic recipes to attack them. The dissertation consists of three parts: In part I, we present novel solutions to two fundamental problems of human motion analysis. Firstly, we demonstrate a novel hybrid approach for markerfree human motion capture from multiple video streams. Thereafter, a new algorithm for automatic non-intrusive estimation of kinematic body models of arbitrary moving subjects from video is detailed. In part II of the thesis, we demonstrate that a marker-free motion capture approach makes possible the model-based reconstruction of free-viewpoint videos of human actors from only a handful of video streams. The estimated 3D videos enable the photo-realistic real-time rendition of a dynamic scene from arbitrary novel viewpoints. Texture information from video is not only applied to generate a realistic surface appearance, but also to improve the precision of the motion estimation scheme. The commitment to a generic body model also allows us to reconstruct a time-varying reflectance description of an actor`s body surface which allows us to realistically render the free-viewpoint videos under arbitrary lighting conditions. A novel method to capture high-speed large scale motion using regular still cameras and the principle of multi-exposure photography is described in part III. The fundamental principles underlying the methods in this thesis are not only applicable to humans but to a much larger class of subjects. It is demonstrated that, in conjunction, our proposed algorithmic recipes serve as building blocks for the next generation of immersive 3D visual media.Die Entwicklung neuer Algorithmen zur optischen Erfassung und Analyse der Bewegung in dynamischen Szenen ist einer der Forschungsschwerpunkte in der computergestützten Bildverarbeitung. Während im maschinellen Bildverstehen das Augenmerk auf der Extraktion von Informationen liegt, konzentriert sich die Computergrafik auf das inverse Problem, die fotorealistische Darstellung bewegter Szenen. In jüngster Vergangenheit haben sich die beiden Disziplinen kontinuierlich angenähert, da es eine Vielzahl an herausfordernden wissenschaftlichen Fragestellungen gibt, die eine gemeinsame Lösung des Bilderfassungs-, des Bildanalyse- und des Bildsyntheseproblems verlangen. Zwei der schwierigsten Probleme, welche für Forscher aus beiden Disziplinen eine große Relevanz besitzen, sind die Analyse und die Synthese von dynamischen Szenen, in denen Menschen im Mittelpunkt stehen. Im Rahmen dieser Dissertation werden Verfahren vorgestellt, welche die optische Erfassung dieser Art von Szenen, die automatische Analyse der Bewegungen und die realistische neue Darstellung im Computer erlauben. Es wid deutlich werden, dass eine Integration von Algorithmen zur Lösung dieser drei Probleme in ein Gesamtsystem die Erzeugung völlig neuartiger dreidimensionaler Darstellungen von Menschen in Bewegung ermöglicht. Die Dissertation ist in drei Teile gegliedert: Teil I beginnt mit der Beschreibung des Entwurfs und des Baus eines Studios zur zeitsynchronen Erfassung mehrerer Videobildströme. Die im Studio aufgezeichneten Multivideosequenzen dienen als Eingabedaten für die im Rahmen dieser Dissertation entwickelten videogestützten Bewegunsanalyseverfahren und die Algorithmen zur Erzeugung dreidimensionaler Videos. Im Anschluß daran werden zwei neu entwickelte Verfahren vorgestellt, die Antworten auf zwei fundamentale Fragen in der optischen Erfassung menschlicher Bewegung geben, die Messung von Bewegungsparametern und die Erzeugung von kinematischen Skelettmodellen. Das erste Verfahren ist ein hybrider Algorithmus zur markierungslosen optischen Messung von Bewegunsgparametern aus Multivideodaten. Der Verzicht auf optische Markierungen wird dadurch ermöglicht, dass zur Bewegungsanalyse sowohl aus den Bilddaten rekonstruierte Volumenmodelle als auch leicht zu erfassende Körpermerkmale verwendet werden. Das zweite Verfahren dient der automatischen Rekonstruktion eines kinematischen Skelettmodells anhand von Multivideodaten. Der Algorithmus benötigt weder optischen Markierungen in der Szene noch a priori Informationen über die Körperstruktur, und ist in gleicher Form auf Menschen, Tiere und Objekte anwendbar. Das Thema das zweiten Teils dieser Arbeit ist ein modellbasiertes Verfahrenzur Rekonstruktion dreidimensionaler Videos von Menschen in Bewegung aus nur wenigen zeitsynchronen Videoströmen. Der Betrachter kann die errechneten 3D Videos auf einem Computer in Echtzeit abspielen und dabei interaktiv einen beliebigen virtuellen Blickpunkt auf die Geschehnisse einnehmen. Im Zentrum unseres Ansatzes steht ein silhouettenbasierter Analyse-durch-Synthese Algorithmus, der es ermöglicht, ohne optische Markierungen sowohl die Form als auch die Bewegung eines Menschen zu erfassen. Durch die Berechnung zeitveränderlicher Oberächentexturen aus den Videodaten ist gewährleistet, dass eine Person aus jedem beliebigen Blickwinkel ein fotorealistisches Erscheinungsbild besitzt. In einer ersten algorithmischen Erweiterung wird gezeigt, dass die Texturinformation auch zur Verbesserung der Genauigkeit der Bewegunsgssch ätzung eingesetzt werden kann. Zudem ist es durch die Verwendung eines generischen Körpermodells möglich, nicht nur dynamische Texturen sondern sogar dynamische Reektionseigenschaften der Körperoberäche zu messen. Unser Reektionsmodell besteht aus einer parametrischen BRDF für jeden Texel und einer dynamischen Normalenkarte für die gesamte Körperoberäche. Auf diese Weise können 3D Videos auch unter völlig neuen simulierten Beleuchtungsbedingungen realistisch wiedergegeben werden. Teil III dieser Arbeit beschreibt ein neuartiges Verfahren zur optischen Messung sehr schneller Bewegungen. Bisher erforderten optische Aufnahmen von Hochgeschwindigkeitsbewegungen sehr teure Spezialkameras mit hohen Bildraten. Im Gegensatz dazu verwendet die hier beschriebene Methode einfache Digitalfotokameras und das Prinzip der Multiblitzfotograe. Es wird gezeigt, dass mit Hilfe dieses Verfahrens sowohl die sehr schnelle artikulierte Handbewegung des Werfers als auch die Flugparameter des Balls während eines Baseballpitches gemessen werden können. Die hochgenau erfaßten Parameter ermöglichen es, die gemessene Bewegung in völlig neuer Weise im Computer zu visualisieren. Obgleich die in dieser Dissertation vorgestellten Verfahren vornehmlich der Analyse und Darstellung menschlicher Bewegungen dienen, sind die grundlegenden Prinzipien auch auf viele anderen Szenen anwendbar. Jeder der beschriebenen Algorithmen löst zwar in erster Linie ein bestimmtes Teilproblem, aber in Ihrer Gesamtheit können die Verfahren als Bausteine verstanden werden, welche die nächste Generation interaktiver dreidimensionaler Medien ermöglichen werden
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