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| Acadêmico(a): Mayko Starosky |
| Título: Calibração de Câmeras para Utilização no Cálculo de Impedimentos de Jogadores de Futebol a Partir de Imagens |
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| Introdução: |
No meio esportivo, percebe-se cada vez mais a utilização de recursos de computação gráfica. Durante as transmissões televisivas de eventos esportivos, são utilizados os mais variados recursos, desde a inserção de logotipos até placas de patrocinadores. Em partidas de futebol também é aplicado o recurso popularmente conhecido como “tira-teima” em jogadas polêmicas. Tal recurso consiste em um software para análise de distâncias em um campo de futebol, a partir de dados extraídos de imagens do campo, capturadas por câmeras de televisão. Com tecnologias deste tipo, pode-se analisar a posição de impedimento de um jogador, a distância da barreira no momento da cobrança de uma falta, a velocidade da bola em um chute, ou ainda “desenhar” a trajetória da bola em um chute a gol.
A posição de impedimento em uma partida de futebol é definida em CBF (2000), na regra número 11. Ela consiste em definir que um jogador está impedido se o mesmo estiver mais próximo da linha de meta do que o goleiro e o último defensor adversário, no momento de um passe para o mesmo. Este trabalho propõe um método para realizar o cálculo da posição de impedimento em imagens estáticas de cenas de jogos de futebol.
Os elementos de partidas de futebol, assim como todos os objetos do mundo real, são tridimensionais. Quando uma partida de futebol é transmitida pela televisão, as câmeras utilizadas para filmar o jogo “transformam” as imagens de um ambiente de 3 dimensões (mundo real) para um ambiente de 2 dimensões (tela da televisão, monitor de computador, etc.). Posições em uma cena no mundo real podem ser referenciadas por um sistema de coordenadas cartesiano de 3 dimensões. Esta mesma cena é apresentada em um monitor de televisão como uma imagem composta por uma matriz de pontos, onde cada ponto possui uma cor ou intensidade luminosa. Portanto, os pontos da imagem podem ser referenciados por um sistema de coordenadas cartesiano de 2 dimensões.
Neste trabalho, para fazer medições correspondentes a distâncias na cena real (tridimensional), são utilizadas imagens de transmissões televisivas. A partir destas imagens, é necessário um modelo matemático que permita simular o processo de geração da imagem na câmera, para, a partir disso realizar o processo inverso daquele que seria feito normalmente pela câmera. Ou seja, partindo-se do sistema de coordenadas da imagem gerada pretende-se obter coordenadas num sistema tridimensional equivalente àquele imaginado originalmente na cena real. Este processo é chamado de calibração de câmera e é apresentado na seção 2.4 Algoritmo Para Calibração de Câmeras.
Uma vez definida a calibração da câmera, é possível calcular a posição dos jogadores no mundo real a partir das coordenadas dos jogadores na imagem estática bidimensional. Com a determinação das posições dos jogadores num sistema de coordenadas tridimensional, pode-se calcular a distância entre eles, determinando se um jogador está em posição de impedimento ou não. Pode-se também calcular distâncias entre a bola e o goleiro, entre a bola e o gol ou entre a bola e uma barreira no ato da cobrança de uma falta.
O presente trabalho apresenta a implementação do processo de calibração de câmeras para jogos de futebol e um protótipo do tipo popularmente chamado “tira-teima”, que implementa este processo de calibração e realiza medições de distância no campo de futebol. No protótipo, o usuário interage indicando as coordenadas de referência em uma imagem estática de um jogo de futebol e em um modelo virtual de campo (utilizando o mouse), para posteriormente inferir um sistema de coordenadas da câmera. O método abordado neste trabalho consiste em calcular sistemas lineares com os dados de entrada para possibilitar o cálculo da distância entre os jogadores.
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