Система автоматического определения положения "вне игры" в футболе Российский патент 2022 года по МПК A63B71/00 

Система автоматического определения положения «вне игры» относится к области спорта и предназначена для использования в судействе футбольных матчей.

Согласно «Правилам игры в футбол», игрок находится в положении «вне игры» (офсайд), если он расположен ближе к линии ворот соперника, чем мяч и предпоследний игрок соперника, включая вратаря. На фиг. 1 крайний правый кружок красного цвета обозначает футболиста нападающей команды, оказавшегося в положении «вне игры».

Одной из обязанностей линейного судьи (в современной трактовке - помощника главного арбитра) является определение офсайда. Сложность фиксирования офсайда (и связанные с этим судейские ошибки) состоит в том, что линейный судья должен одномоментно определить начало передачи мяча игроку, предположительно находящемуся в положении «вне игры», и оценить положение этого игрока относительно других игроков и лицевой линии данной половины футбольного поля. Именно «оценочная» функция и представляет наибольшее затруднение, поскольку зрение человека не способно с достаточной точностью определить расстояние между игроками. Кроме того на визуальную оценку влияют положение самого линейного судьи (ракурс) и наличие игроков закрывающих ему обзор.

Предлагаемая система позволяет передать «оценочную» функцию компьютеру, а линейному судье остается только фиксировать момент передачи мяча. Система предполагает использование следующего оборудования:

- две видеокамеры расположенные по центру над своей половиной поля таким образом, чтобы каждая из них охватывала «взором» ближайшую половину поля целиком. Примерное расположение камер показано на фиг. 1;

- флажок линейного судьи, оборудованный передатчиком для связи с компьютером оператора. Включение сигнала передатчика производится с помощью кнопки на ручке флажка (данное оборудование уже разработано и используется сейчас для связи линейного судьи с главным арбитром);

- два компьютера для обработки видеосигнала с камер и вычисления требуемых расстояний (каждый для своей половины поля).

Перед началом игры операторы, следящие за работой системы, заносят в диалоговом окне программы цвета формы команд, например:

черно-белые = синий

зеленые = красный.

Делается это для простоты работы системы, поскольку исключается создание базы содержащей все различные формы всех команд.

Видеосигнал с каждой камеры передается для обработки на свой компьютер. Суть обработки состоит в следующем - изображения игроков преобразуются в соответствующие цветные (красные и синие) прямоугольники; при этом изображения вратаря и судей исключаются, поскольку цвета их формы отличаются от цветов формы полевых игроков, а сами они не нужны для определения положения «вне игры».

Система работает в соответствии с алгоритмом, представленном на фиг. 2.

T₁ и Т₂ - время окончания первого и второго таймов (т.е. 45 и 90 мин) соответственно или время окончания дополнительных таймов (т.е. 15 и 30 мин).

S₁ - сигнал от линейного судьи о предполагаемом офсайде.

S₂ - повторный сигнал от линейного судьи в случае «пассивного» офсайда.

t_s1 и t_s2 - время поступления сигналов S₁ и S₂ соответственно.

t_a и t_b - компенсированное время для первого и второго таймов соответственно.

Разберем работу алгоритма для правой половины поля (фиг. 1). До начала игры оператор вводит в программу значение Τ₁ и Т₂ - время окончания первого и второго таймов (45 мин и 90 мин) соответственно. Если игра закончилась вничью и требуется определить победителя с помощью дополнительных таймов, то вводится время окончания дополнительных таймов, т.е. 15 мин. и 30 мин. Перед окончанием первого, второго и дополнительных таймов главный судья определяет количество компенсированных минут, которые также вводятся оператором (t_a и t_b).

Блок обработки видеосигнала работает по методу описанному выше. «Оценочная» функция программы начинается с цикла определения Н_{с min}, H_{k min}.Переменная Н_{с min} означает минимальное расстояние от «крайнего» синего игрока до лицевой линии на данной половине поля. Переменная Н_{к min} означает тоже только для красного игрока. На фиг. 3 представлен способ определения Н_{с min}, H_{k min}. Два цветных подвижных курсора: «С» (синие - защита) и «К» (красные - нападение) в режиме реального времени отслеживают положение «крайних», относительно лицевой линии данной половины поля, игроков каждой команды. При перемещении какого-либо футболиста правее соответствующего курсора, последний «прилипает» к этому футболисту. Расстояние между каждым из курсоров и лицевой линией дискретно, т.е. для каждого положения их в данной точке «поля» известно. Поэтому никаких вычислений не требуется.

Далее в программе следует цикл отчета времени для каждого тайма. В случае выполнения условия t>Τ₁+t_a, что соответствует окончанию первого основного или дополнительного тайма, включается блок 15-тиминутной задержки обозначающий перерыв между таймами. Затем следует цикл отчета времени второго основного или дополнительного тайма. В случае выполнения условия t>Т₂+t_b, что соответствует окончанию второго основного или дополнительного тайма, программа заканчивает работу.

Если в момент работы цикла отчета времени какого-либо тайма поступит сигнал S₁ от линейного арбитра, то это будет означать, что он нажал кнопку на своем флажке в момент передачи мяча игроку атакующей команды предположительно находящемуся в положении «вне игры» на данной половине поля. При этом программа переходит к сравнению Н_{с min} и H_{k min} соответственно для каждого из таймов. Т.е. проверяется выполнение условия H_{k min}<Н_{с min} для первого основного или дополнительного тайма или H_{k min}<Н_{с min} для второго основного или дополнительного тайма. В зависимости от результата выполнения этого сравнения программа либо возвращается κ началу цикла определения Н_{с min} и H_{k min} (офсайда нет), либо, проходя элемент двухсекундной задержки, выдает сообщение об офсайде, которое поступает как главному арбитру в виде звукового сигнала на его гарнитуру, так и на различные устройства отображения на стадионе (табло, рекламные щиты вокруг поля) длящееся 5 секунд (время ориентировочное).

Элемент двухсекундной задержки необходим для случая положения «пассивного» офсайда. «Пассивный» офсайд возникает, когда игрок, хоть и находится в положении «вне игры», но не влияет на развитие атаки (не касается мяча, не закрывает обзор вратарю соперника и пр.). Если после первого нажатия кнопки на флажке (сигнал S₁) линейным судьей возникло положение «пассивного» офсайда (на визуальную оценку этого опытному судье требуется 1-2 секунды), либо мяч по каким-то причинам не долетел до игрока, предположительно находящегося в положении «вне игры», линейный судья повторно нажимает кнопку на флажке (сигнал S₂). При этом происходит проверка условия t_s2-t_s1<2с. При выполнении этого условия сообщение об офсайде не генерируется т.к. возникло положение «пассивного» офсайда, программа возвращается к исходному состоянию (определению Н_{с min} и H_{k min}). Если же условие не выполнено, т.е. повторный сигнал пришел по прошествии двух секунд, то генерируется первичное сообщение об офсайде вышеуказанным способом.

Для другой половины футбольного поля вторая аналогичная часть системы работает таким же образом с тем только отличием, что Н_{с min} и H_{k min} в блоках сравнения для каждого тайма меняются местами.

Таким образом, системой автоматического определения положения «вне игры» достигается технический результат, заключающийся в том, что помощнику главного арбитра футбольного матча (линейному судье) не надо одновременно определять момент передачи мяча игроку атакующей команды, предположительно находящемуся в положении «вне игры», и оценивать положение этого игрока относительно игроков защищающейся команды, поскольку эта «оценочная» функция полностью передается компьютеру, входящему в состав системы, а линейному судье остается только фиксировать момент передачи мяча игроку, предположительно находящемуся в положении «вне игры».

Данная система в сочетании с применяемой в последнее время ФИДЕ и рядом национальных федераций системой видеопомощи арбитру (VAR) позволит снизить до минимума т.н. человеческий фактор в судействе футбольных матчей, что в свою очередь повлияет на повышение зрелищности и привлекательности футбола.

Изобретение относится к области спорта и предназначено для использования в судействе футбольных матчей. Система автоматического определения положения «вне игры» в футболе, характеризующаяся тем, что с помощью флажков линейных судей, оборудованных передатчиками радиосигнала для связи с компьютерами, осуществляющими обработку видеосигналов, поступающих с видеокамер, расположенных над серединами каждой из половин футбольного поля, а ручка флажка линейного судьи снабжена кнопкой для включения радиосигнала в момент передачи мяча игроку, предположительно находящемуся в положении «вне игры», для пересылки этого радиосигнала на компьютер, реализующий алгоритм определения положения «вне игры» при вычислении в режиме реального времени минимального расстояния от каждого игрока обеих команд, находящихся на данной половине поля, до лицевой линии, а также учитывающий алгоритм смены половин поля командами после перерыва и положение «пассивного офсайда»; таким образом «оценочная» функция, позволяющая определить положение «вне игры», полностью передается компьютеру, входящему в состав системы. Таким образом предлагаемая система автоматического определения положения «вне игры», в сочетании с повсеместно внедряемой системой видеопомощи арбитру (VAR), позволит свести к минимуму судейские ошибки при проведении футбольных матчей, что в свою очередь повлияет на повышение зрелищности и привлекательности футбола. 3 ил.

Система автоматического определения положения «вне игры» в футболе, характеризующаяся тем, что с помощью флажков линейных судей, оборудованных передатчиками радиосигнала для связи с компьютерами, осуществляющими обработку видеосигналов, поступающих с видеокамер, расположенных над серединами каждой из половин футбольного поля, а ручка флажка линейного судьи снабжена кнопкой для включения радиосигнала в момент передачи мяча игроку, предположительно находящемуся в положении «вне игры», для пересылки этого радиосигнала на компьютер, реализующий алгоритм определения положения «вне игры» при вычислении в режиме реального времени минимального расстояния от каждого игрока обеих команд, находящихся на данной половине поля, до лицевой линии, а также учитывающий алгоритм смены половин поля командами после перерыва и положение «пассивного офсайда»; таким образом «оценочная» функция, позволяющая определить положение «вне игры», полностью передается компьютеру, входящему в состав системы.