【摘要】：足球運(yùn)動(dòng)作為世界上最受歡迎的體育運(yùn)動(dòng)之一,對(duì)足球比賽視頻的研究與分析越來(lái)越受到研究人員與學(xué)者的關(guān)注。對(duì)足球比賽視頻進(jìn)行研究和分析,主要運(yùn)用視頻圖像處理的方法,對(duì)視頻中感興趣的目標(biāo)進(jìn)行提取分析,而足球通常作為提取跟蹤的目標(biāo)。如果對(duì)足球進(jìn)行跟蹤,就需要在跟蹤之前對(duì)視頻幀進(jìn)行處理,然后再進(jìn)行跟蹤。因此,如何使足球跟蹤效果具有較高的魯棒性,是當(dāng)下急需解決的問(wèn)題。通過(guò)研究圖像處理技術(shù)的應(yīng)用及現(xiàn)狀,以及目標(biāo)檢測(cè)跟蹤算法的有關(guān)文獻(xiàn),結(jié)合足球運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),提出了一種基于粒子濾波的足球跟蹤算法。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)視頻幀預(yù)處理研究。把足球比賽視頻轉(zhuǎn)化為視頻幀序列,對(duì)每一幀圖像進(jìn)行預(yù)處理操作。先把視頻幀進(jìn)行由RGB空間到HSV空間的轉(zhuǎn)換;然后根據(jù)足球通常情況下會(huì)出現(xiàn)在足球場(chǎng)上而不是在場(chǎng)外的特性,以及足球場(chǎng)地的主顏色多是綠色的特點(diǎn),對(duì)球場(chǎng)進(jìn)行提取并二值化;再通過(guò)霍夫變換對(duì)球場(chǎng)先進(jìn)行檢測(cè)并擦出以消除球場(chǎng)線對(duì)足球檢測(cè)影響;經(jīng)過(guò)形態(tài)學(xué)處理以后,就完成了足球檢測(cè)預(yù)處理工作。(2)足球粗選算法研究。對(duì)視頻幀進(jìn)行預(yù)處理操作后,保留下來(lái)的球場(chǎng)區(qū)域只剩下球員和足球,采用特征提取的算法,根據(jù)足球的形狀、面積等特征對(duì)視頻幀中的足球進(jìn)行粗選操作,減少后期足球跟蹤的工作量,提高跟蹤效率。(3)粒子濾波足球跟蹤算法研究。粗選工作完成后,取首幀序列提取真實(shí)足球的顏色特征作為模板,然后把特征模板融入到粒子濾波算法框架中,對(duì)每一個(gè)候選足球進(jìn)行粒子濾波算法跟蹤,把樣本特征與模板特征對(duì)比,相似度越高,則真實(shí)足球的概率就越大,然后把相似度最高的候選球用矩形框表示。(4)算法實(shí)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)本文所提算法和Mean-shift經(jīng)典算法做對(duì)比,并且在不同的光照強(qiáng)度下,都具有較好的可行性,尤其是在足球被遮擋的情況下,算法具有較高的魯棒性。所提算法有兩個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。第一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)是,在跟蹤足球之前對(duì)足球進(jìn)行粗選工作,大大減少了足球跟蹤的工作量。第二個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)是,對(duì)候選足球應(yīng)用粒子濾波算法時(shí),提出一種限制矩形框發(fā)生跳變的算法,提高了足球跟蹤的精確度。研究的不足之處是,在足球被遮擋情況下,算法跟蹤效果不是非常理想。
【圖文】：

圖 3-2 視頻幀預(yù)處理流程大部分區(qū)域是球場(chǎng)區(qū)域，其每一方法，能夠把視頻幀序列中的球于 HSV 空間可以分離亮度和色度轉(zhuǎn)換，從而消除亮度變化對(duì)足球經(jīng)常與球場(chǎng)標(biāo)志線粘連在一起，，擦除；最后再對(duì)處理后的二值圖始分割。

a 球場(chǎng)提取 b 二值化圖 4-2 足球場(chǎng)提取及二值化圖 4-2 中 a 圖是球場(chǎng)提取，根據(jù)球場(chǎng)區(qū)域的主顏色分量提取球場(chǎng)，圖 b 是把圖像進(jìn)行二值化處理。3．標(biāo)志線的檢測(cè)與擦除圖 4-3 是標(biāo)志線的檢測(cè)與擦除結(jié)果的一個(gè)例子。
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2563591