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体育运动技术是靠商业驱动的。错过一个电话动辄造成成百上千万元的损失。谁不想在体育运动中胜者为王呢,而大多数老板和运动员认为,裁决赛事结果最公平公正的方法就是靠视觉技术。

发展历史简介

在赛跑项目中用照片定胜负拉开了体育赛事中使用视觉技术的序幕。20世纪30年代,赛马项目为判定胜负首次使用了用胶卷摄录的胶带摄像机,其他赛事也渐渐采用这项技术。

20世纪60年代,棒球运动中使用雷达来追踪球速。很久以后,网球运动中也采用了这项技术来追踪发球速度。当时这类应用更多的是为了娱乐。到了20世纪80年代,网球运动中首次采用了一个依托于光束的电脑系统,名为Cyclops。让这个系统来当电子司线员,即使是像约翰・麦肯罗这样的人也没理由鸡蛋里挑骨头了。直到21世纪初期,数码摄像机才在这个应用方向上发力,而且成为了改变赛事规则的重大革新,为各个体育运动领域和相应的娱乐领域打开了新世界的大门。

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人们最早使用多台相机,让它们保持严格同步时使用的是三角测量法,来在视觉上实现全三维场景重建。后来这就构成了像虚拟现实、混合现实和增强现实这样的容积捕获类应用领域的基础——似乎体育运动和这类应用领域之间的界线正在变得越来越模糊。凭借着这样的3D场景,就没什么相像空间可言,也几乎不会有争议了。

除了自动裁判这个应用方向以外,表现分析已经成为这类技术的一个重要应用方向。对运动员在比赛过程以及训练过程中的追踪会极大地提高其场上表现。在棒球练习中,可以全三维捕获投球手、击球手和球的运动,并对其进行大量分析,来确定场上取胜的诀窍,甚至可以以微秒级精度侦测到球速为90mph的变速球的旋转运动。如今,追踪姿势、运动员速度、射门速度等现场表现都已成为体育运动的标准组成部分。

最后,如我们在一些NBA和NFL直播中看到的那样,有人在将同样的技术用于纯娱乐用途,比如允许用户绕着场上的物体自由旋转,以获得半虚拟现实体验。

挑战

归根结底,所谓的挑战基本上就在于生成精确的3D场景。为了获得最佳精度,会要求从多台相机采集到的图像之间要实现严格的、微秒级的计时同步。会要求在各种光照环境下保证出色的图像质量。有些应用方向要求图像必须拥有高分辨率,帧率还得喊不逊色。会要求相机设置能横跨一大片区域,把整个体育场包含进去,所以对于系统安装和维护来说,最简单的方案最受青睐。为了获得最佳精度,一个完整的系统需要使用多台相机。最后,在大多数应用中,成本会是一个重要因素。

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