本发明涉及在足球视频中对球员位置的自动检测，具体的说，是涉及一种对球员 位置的自动检测方法。

　　足球作为全球最流行的球类体育项目之一，一直拥有广大的参与和关注群体，而 其蕴含的巨大商业价值也使得人们对足球视频进行着不断的研究。其中对足球视频的自动 分析是一个主要的方面，具体包括对视频的检索、总结、检测、加强等方面，进而进行语义层 次上的理解，比如战术和场上形式分析等等。而对于上述问题的研究，一个需要解决的重要 问题就是球场上球员的位置，球员位置的确定能够提供很多的语义信息。另一方面，随着便 携移动终端的流行，能够随时随地在移动终端上观看到足球比赛直播，对广大的足球爱好 者无疑具有很强的诱惑力。但是在小屏幕上欣赏足球比赛，特别是比赛中的远景镜头，观众 的视觉体验和观赏感受是无法保障的。解决的一个方法便是只播放视频画面中观众感兴趣 区域，而这个感兴趣区域的划定也是需要加入球员的位置信息的。直播足球视频作为一种具体的视频类别，有其自身的特点。比如球员和球的活动 基本上都是在足球场上进行的，而球场有特定的颜色，足球有其特定的形状和大体颜色。球 员的球衣一般也有着鲜明的特点。另外，足球视频镜头的分类，一般有三种远景镜头、中景 镜头和近景镜头。其中，在包含球员的中景镜头和近景镜头中，球员大都作为镜头内容的主 体，位置比较容易确定。而在远景镜头中，球员的尺寸相对于整个镜头来说是比较小的，镜 头里的背景物体也比较复杂，引入了很多噪声会对球员的检测造成强烈的干扰。

　　本发明的目的在于，为足球视频直播的远景镜头，对球员位置的准确检测问题提 供一种自动检测方法，即一种对球员位置的自动检测方法。为了实现以上目的，本发明的一种对球员位置的自动检测方法，该方法用于自动 检测足球视频的远景镜头中球员的位置，所述的方法包括如下步骤1)对足球视频解码，分析其镜头类型，得到连续的远景镜头帧；2)对远景镜头帧图像进行处理，提取球场部分；3)检测球员所在的球场区域；4)在球场区域上，对球员进行检测。其中，步骤1)所述的情况通常目前的足球视频均经过了 mpeg、H. 264等编码，利 用ffmpeg就可以解码成连续的帧。至于对镜头类型的确定，如“Keewon Seo, Jaeseung Ko, Ilkoo Ahn and Changick Kim, in IEEE Trans. CSVT, vol.17, no.10, Oct. 2007, An Intelligent Display Scheme of Soccer Video on Mobile Devices，，中描述的方法，对当 前帧的区域进行黄金分割，在各区域内考察其属于草地颜色的像素所占的比例上述技术方案，所述的步骤2)中根据对连续多个帧(例如，30或20帧)画面上的主区域颜色的统计得到主颜色，由于足球视频中大多帧的主要部分就是球场，依照这个主 颜色值便可以确定球场的大体颜色，进而提取图像的球场部分。具体方法如步骤1)中的文 献中所描述。这里，例如可以采用HSV颜色模型，因为HSV颜色模型跟人的感知更加切合，也适 合于分辨不同的色彩。其色彩分量(Hue)能独立的表现不同亮度情况下的色彩，这样就可 以排除球场在不同天气、灯光情况的干扰。上述技术方案，所述的步骤3)还包含如下子步骤(3-1)将远景镜头帧图像分成16x16的小块，对于每个小块，根据其属于球场颜色 像素点的比例划定为球场颜色块或非球场颜色块；(3-2)再对得到的每个非球场颜色块进行进一步判定，如果该块周围大多是非球 场区域块，便可以认定此块是位于球场之外；否则便认定此块是位于球场区域上的非球场 部分，至此所有的球场颜色块和位于球场上的非球场颜色块合在一起，形成了球场区域，在 这个球场区域上对球员进行检测。上述技术方案，所述步骤4)还包含如下子步骤(4-1)对于球场区域上所有的非球场颜色的像素点值设定为1，其他的像素点值 设定为0，建立该球场区域的二值图；(4-2)检测二值图上值为1的所有物体，根据其大小进行筛选，排除尺寸过小和过 大的物体以及噪声。其中，所述的步骤(4-2)针对尺寸过大或过小的物体排除，具体步骤如下(a)将足球的大小设定在80至150个像素点范围，如果二值图上的物体尺寸小于 150个像素点时，判定不是球员而直接删去，排除过小的物体；(b)对二值图上剩余的物体做细化处理，针对细化处理之后的所有点，在以每个点 为中心的高为25个像素点宽为12个像素点的矩形框内，如果像素点的值为1的比例能够 达到75%以上，那么就认为这个中心点以及周围矩形框之内所有值为1的点都可能属于球 员部分，否则就判定这个中心点不属于球员部分；(c)对(b)中检测出的可能为球员的部分做最后的判定，去除其面积过大或者上 个步骤得到的面积过小或其外接矩形的高宽比过大或者过小的区域，最终得到的便是球员 部分。本发明的足球视频的远景镜头中对球员位置的自动检测方法的有益效果在于综 合各种信息，确保检测结果具有较高的准确性并且整个检测过程都是实时进行，具有较大 的应用价值。

　　图1是本发明的足球视频远景镜头中球员位置的自动检测方法的总体流程图；图(2_a)待处理的远景镜头帧的示意图；图(2_b)根据颜色对球场部分检测的示意图；图(2-c) 16x16球场部分块的示意图；图(2-d)包含球员的球场区域示意图；图(2_e)基于二值图得到的包含球员的球场区域示意4

　　具体实施例方式下面结合附图和具体的实施方式对本发明的足球视频远景镜头中球员位置的自 动检测方法作进一步详细描述。图1是本发明的足球视频远景镜头中球员位置的自动检测方法总体流程图。具体 包括如下步骤1)对足球视频中的远景镜头部分进行解码，得到连续的远景镜头帧，图(2_a)是 截取的待处理的远景镜头帧；通常，目前的足球视频均经过了 mpeg、H. 264等编码，利用ffmpeg就可以解码成连 续的帧。至于对镜头类型的确定，对当前帧的区域进行黄金分割，在各区域内考察其属于草 地颜色的像素所占的比例。2)对远景镜头帧图像进行处理，提取球场部分根据对连续多个帧(30帧或20帧)画面上的颜色的统计得到主颜色，由于足球视 频中大多帧的主要部分就是球场，依照这个主颜色值便可以确定球场的大体颜色，进而提 取图像的球场部分，如图(2-b)所示。这里，例如可以采用HSV颜色模型，因为HSV颜色模型跟人的感知更加切合，也适 合于分辨不同的色彩。其色彩分量(Hue)能独立的表现不同亮度情况下的色彩，这样就可 以排除球场在不同天气、灯光情况的干扰。3)检测球场区域将远景镜头帧图像进行分成16x16的小块，对于每个小块，根据其属于球场颜色 像素点的比例划定为球场颜色块和非球场颜色块，如图(2-c)所示。再对每个非球场颜色块进行判定，如果该块周围大多是非球场区域块，便可以认 定此块是位于球场之外；否则便认定此块是位于球场区域上的非球场部分(球员、裁判或 者其他噪声干扰)。这样所有的球场颜色块和位于球场上的非球场颜色块合在一起，形成了 球场区域，如图(2-d)所示。我们便在这个球场区域上对球员进行检测。4)在球场区域上，对球员进行检测对于球场区域上的非球场颜色的像素点值设定为1，图像上其他所有的像素点值 设定为0，建立二值图，如图(2-e)所示。检测二值图上值为1的所有物体，根据其大小进行筛选，排除尺寸过小的物体以 及噪声。这不能同时排除尺寸过大的物体，因为较大的物体可能是球场上的白线(边线、禁 区线、中线或者中圈线)和球员重叠在一起。在这种情况下，必须去除白线得到单独的球员 的位置信息。具体处理方法如下(a)本发明中根据实验数据，将足球的大小设定在80至150个像素点范围。当二 值图上的物体尺寸小于150个像素点时，此物体时球员的可能性便非常低，可以判定不是 球员而直接删去。(b)对二值显著图上剩余的物体做细化处理，针对细化处理之后的所有点，在以这 个点为中心的高25宽12的矩形框内，如果像素点的值为1的比例能够达到75%以上，那么 就认为这个中心点以及周围矩形框之内的点都可能属于球员部分，否则就判定这个中心点不属于球员部分。(c)对(b)中检测出的球员部分做最后的判定，去除其面积过大或者过小、其外接 矩形的高宽比过大或者过小的区域，最终得到的便是球员部分，如图(2_f)所示。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参 照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方 案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明 的权利要求范围当中。

　　1.一种对球员位置的自动检测方法，该方法用于自动检测足球视频的远景镜头中球员 的位置，所述的方法包括如下步骤1)对足球视频解码，分析其镜头类型，得到连续的远景镜头帧；2)对远景镜头帧图像进行处理，提取球场部分；3)检测球员所在的球场区域；4)在球场区域上，对球员进行检测。

　　2.如权利要求1中所述的对球员位置的自动检测方法，其特征在于，所述步骤2)中，根 据对连续20帧或30帧画面上的主区域颜色的统计得到主颜色，依照这个主颜色值能确定 球场的大体颜色，进而提取图像的球场部分。

　　3.如权利要求2所述的对球员位置的自动检测方法，其特征在于，所述的主颜色通过 HSV颜色模型得到。

　　4.如权利要求1中所述的对球员位置的自动检测方法，其特征在于，所述步骤3)还包 含如下子步骤(3-1)将远景镜头帧图像分成16x16的小块，对于每个小块，根据其属于球场颜色像素 点的比例划定为球场颜色块或非球场颜色块；(3-2)再对得到的每个非球场颜色块进行进一步判定，如果该块周围大多是非球场区 域块，便可以认定此块是位于球场之外；否则便认定此块是位于球场区域上的非球场部分， 至此所有的球场颜色块和位于球场上的非球场颜色块合在一起，形成了球场区域，在这个 球场区域上对球员进行检测。

　　5.如权利要求1中所述的对球员位置的自动检测方法，其特征在于，所述步骤4)包含 如下子步骤(4-1)对于球场区域上所有的非球场颜色的像素点值设定为1，其他的像素点值设定 为0，建立该球场区域的二值图；(4-2)检测二值图上值为1的所有物体，根据其大小进行筛选，排除尺寸过小和过大的 物体以及噪声。

　　6.如权利要求5所述的对球员位置的自动检测方法，其特征在于，所述的步骤(4-2)针 对尺寸过大或过小的物体排除具体步骤如下(a)将足球的大小设定在80至150个像素点范围，如果二值图上的物体尺寸小于150 个像素点时，判定不是球员而直接删去，用于排除尺寸过小的物体；(b)对二值图上剩余的物体做细化处理，针对细化处理之后的所有点，在以每个点为中 心的高为25个像素点宽为12个像素点的矩形框内，如果像素点的值为1的比例能够达到 75%以上，那么就认为这个中心点以及周围矩形框之内所有值为1的点都可能属于球员部 分，否则就判定这个中心点不属于球员部分；(c)对步骤(b)中检测出的可能为球员的部分做最后的判定，去除其面积过大或者步 骤(b)得到的面积过小或其外接矩形的高宽比过大或者过小的区域，最终得到的便是球员 部分。

　　本发明提供一种对球员位置的自动检测方法，该方法用于自动检测足球视频的远景镜头中球员的位置，所述的方法包括如下步骤首先对足球视频进行解码，得到连续的远景镜头帧；然后，针对远景镜头帧图像，根据其主颜色提取球场颜色部分；再检测出球员所在的球场区域；在这个区域上对球员进行检测。本发明的检测方法具有很高的准确性，整个检测过程简洁合理，具有较好的应用价值。

　　发明者侯朝焕, 杨树元, 洪缨, 王东辉, 裴朝科, 高丽 申请人:中国科学院声学研究所

　　编码方法、译码方法、编码装置、译码装置、图像处理系统、编码程序和译码程序的制作方法

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