Разработка подхода отслеживания компактных скоростных объектов с помощью системы камер

Введение 5
1. Постановка задачи 7
2. Обзор существующих решений 8
2.1. Физическая интерпретация положения мяча в пространстве 8
2.2. Отслеживание мяча в пространстве 9
2.3. Особенности и отличия предлагаемого подхода 11
3. Основная часть 12
3.1. Физическая интерпретация положения мяча в пространстве 12
3.1.1. Сила тяжести 12
3.1.2. Сила сопротивления воздуха 13
3.1.3. Сила Магнуса 13
3.1.4. Решение системы уравнений 14
3.2. Используемые технологии 14
3.3. Описание используемых алгоритмов и моделей 15
3.3.1. Модель камеры-обскуры 16
3.3.2. Представление изображений объектов на плоско­сти изображения 18
3.3.3. Внутренние параметры камеры 19
3.3.4. Внешние параметры камеры 19
3.3.5. Триангуляция точек в трехмерном пространстве 20
3.3.6. Алгоритм скелетонизации 24
3.4. Распознавание объектов в видеопотоке 24
3.4.1. Получение объектов, изменивших свое положение 24
3.4.2. Классификация объектов, изменивших свое поло­жение 25
3.4.3. Определение траектории в двухмерном случае 28
3.5. Определение трехмерной траектории мяча с помощью сте­реопары 29
3.5.1. Нахождение соответствующих точек на изображе­ниях с двух камер 30
3.5.2. Предлагаемая реализация подхода построения трех­мерной траектории мяча с помощью стереопары 31
3.5.3. Проверка правильности работы предлагаемого под­хода 32
3.6. Дальнейшее развитие 33
Заключение 34
Список литературы 35
Купить

В современный мир всё глубже и глубже проникают информацион­ные технологии. Они затрагивают многие деятельности современного человека, начиная от его досуга и заканчивая прикладными программа­ми и алгоритмами, отвечающими за жизнь людей. Поддерживая теку­щий вектор информатизации и компьютеризации общества и его задач, математики, программисты и многие другие ученые и исследователи за­нимаются поиском решений и алгоритмов для вычислительных систем, направленных на упрощение и улучшение жизни человека. Так, напри­мер, активно развивается интеграция компьютерных систем в сферу соревновательного спорта. Практически в каждом виде спорта сейчас так или иначе присутствуют решения, позволяющие делегировать обя­занности судей и людей, ответственных за контроль игровых ситуаций, компьютерной системе.
Для примера рассмотрим такой вид спорта как большой теннис. В 2001 году миру была представлена система Hawk-Eye, позволяющая во время матча разрешать конфликтные ситуации по поводу попада­ния мяча в корт. Она отслеживает и предсказывает траекторию полета мяча с высокой точностью, и в настоящее время данная система ис­пользуется во всех официальных теннисных матчах. Однако, данная система, несмотря на ее высокую точность, зрелищность для зрителя и повсеместное применение, отличается своей высокой ценой и большим количеством обслуживающего персонала, необходимого для поддержа­ния работоспособности всей системы.
Этот фактор сильно препятствует ее внедрению в повседневный тре­нировочный процесс профессиональных игроков, и на текущий момент времени во время тренировки спортсменов на корте есть необходимость использовать людей, в обязанности которых входит:
• Отслеживание активности игроков и их перемещений по корту;
• Отслеживание траекторий полета мячей для оценки эффективно­сти и правильности техники спортсменов;
Отслеживание физических показателей игроков для оценки их спортивной формы.
Благодаря развитию современных технологий, в частности, компью­терного зрения, часть этих задач можно делегировать компьютерной системе, которая могла бы отслеживать игроков и траектории полета мячей, что позволит освободить человека от такой рутинной и моно­тонной работы как скрупулезное заполнение многостраничных отчетов о прошедшей тренировке.
Задачу реализации такой системы можно разбить на несколько эта­пов, первым из которых является разработка системы отслеживания траектории полета мяча в реальном времени. Для реализации такого решения необходимо рассмотреть и реализовать подход к отслежива­нию компактных скоростных объектов с помощью системы камер, что и являются целью настоящей работы.
Купить