| 标题 | 世界杯中的门线技术应用浅析 |
| 范文 | 张辰 摘 要 随着计算机技术的不断发展，计算机技术在越来越多的领域得到应用。足球作为世界第一运动，它的发展也开始与计算机技术紧密联系起来，比如门线技术、VAR技术等。目前来说应用最广泛的还是门线技术，门线技术是一种将高速摄像机摄像技术、无线电信号传输技术和视频处理技术相结合的应用，也是足球与计算机技术结合的一种体现。文章对门线技术的发展历程、门线技术的应用原理以及门线技术带来的争议进行了分析和探讨，对世界杯中门线技术的应用进行浅析。 关键词 门线技术；足球；门线技术算法；鹰眼系统 中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）224-0155-02 2018年又是世界杯年，足球的狂潮再一次刮遍世界的每一个角落，在激烈的比赛中球场上的一举一动都吸引着观众的眼球，裁判在球场上的判罚影响着比赛的走向。但误判在比赛中是难以避免的，为了避免误判，国际足联终于将科技引入球场，门线技术可以算目前在足球比赛中使用最广泛的一项科技。 门线技术的引入对于提升比赛中判罚的准确性有很大的帮助。门线技术主要是通过球场上的高速照相机对球门进行监控，并通过电脑对其拍下的图像进行分析，判断足球是否整体过线，帮助主裁判在短时间内做出正确的判罚。 1 门线技术的发展历程 足球的门线技术是基于高速照相机、计算机处理和无线电信号传输相互协调配合，辅助裁判判球的一项技术。最初的门线技术得益于鹰眼技术的发展。鹰眼技术的成熟使得它被逐步应用到足球比赛中，消除了人们对于科技不宜在于足球比赛中使用的顾虑。这为足球比赛中的门线技术发展铺平了道路。 1.1 鹰眼技术 鹰眼技术是与门线技术相似的辅助裁判的系统。“鹰眼”是由英国人保罗？霍金斯发明的，它通过多台高速摄像机多角度拍摄，利用计算机对比赛场景进行精准还原、回放，帮助裁判做出判罚，同时也使观众更加直观欣赏比赛。眼鹰眼技术现如今已广泛应用于多种体育比赛之中，例如网球、篮球、乒乓球等。 与门线技术不同的是，鹰眼技术基于三角原理，使用安装在球场不同方位的高速摄像机提供视觉图片和时间数据，它会拖延比赛时间，并且由于统计学误差太大，在球被球员或其他因素遮挡时，系统则不会生效。 1.2 足球比赛初步引入门线技术 2010年时，因为鹰眼技术在体育运动中已发展的较为成熟，但也出现了较多的争议判罚，在外界的压力下国际足联终于决定引进相应的视频处理技术，也就是现在我们所熟知的门线技术。在2013年7月6日的国际足球协会理事会上，同意将门线技术引进到足球比赛。 门线技术比鹰眼技术更快更准，它利用高速摄像机采集图像，后经计算机的处理后，将结果传至裁判所戴手表，整个过程不到1秒，且准确率更高，在国际足联的多次测试中准确率达100%。但其运营成本高昂，每座球场安装费用高达17万英镑。 1.3 门线技术的发展 目前，应用于足球比赛当中的门线技术是由德国的进球控制公司开发的。门线技术的研究一直被许多企业视作一种商机，从20世纪以来，一直有许多公司想要申请相关专利。至于国内的相关的技术的研究发展，在2016年之前，涉及门线技术的相关专利共有35项，其中30项为发明专利，另外的5项为新型专利。与国外门线技术发展情况相对比，可知我国在门线技术相关方面的研究是较为欠缺的。但从2000年开始，陆续的有人开始申请相关专利，由此可见，门线技术在我国被逐渐重视起来。 2 门线技术的原理 现在大多数足球比赛中采用的门线技术主要是通过将14台高速摄像机安装在球场的不同位置，每7台对准一个球门，在需要检查球是否过线时，电脑会对多台摄像机所拍摄的图像进行处理，先将球场分割出来，再对门线进行标识，最后检测球是否穿过门线。具体的原理如下。 2.1 球场的提取方法 由于足球场地中具有较多影响裁判的因素，为了可以更加准确的进行判断，需要先除去广告牌等场外因素的影响，通过图像分割的方法提取球场。图像分割的方法可为多种，如阈值分割、区域分割、边缘分割。由于足球场多为绿色，可以利用颜色分割的方法来将球场区域提取出来。 草地的颜色具有稳定性和单一性，只需要统计所拍摄多帧图像中的RGB累计值，便可估计出球场草地的顏色值的大致的范围，通过这个范围可筛选出每一帧图像之中符合范围的图块，并将范围之外的置零，这样可以初步分割开球场区域。 2.2 消除场内干扰因素 将球场区域提取出来后，其中仍有许多影响因素，如球员、球等。但因为背景的面积相对球员与球要大很多，所以我们可以用孔洞填充的方法将背景中的球员与球去掉，只剩下球场的标志线。使用孔洞填充的方法，首先将提取后的图像转化为二值图像，设定阈值，灰度值大于所设定的阈值时设为1，否则设为0。之后查找所有的轮廓，可知球员与球的像素面积一般小于400，而背景的像素值会远大于该值，因此可设定面积值，将轮廓面积小于设定值的部分除去，如此便可以除去球场上的球员与球，留下球场。 2.3 检测标志线及判断进球 对所提取出来的球场，使用霍夫变换（Hough）来从图像中分离出具有某种特征的几何图形来检测球场的标志线，把球场的标志线检查出来后，用红线标记起来。霍夫变换是图像处理之中的一种特征处理技术，可以用来检测直线。首先用标准方程表示出直线，用图像空间的边缘数据点计算参数空间的可能轨迹，最后通过判断点与直线的关系来得出是否进球的结论。 3 门线技术带来的争议 近年来门线技术已在足坛得到广泛的使用，但在早期门线技术却是遭到了国际足联的抵制，因为虽然门线技术很大程度上降低了裁判判罚的失误，但却同样影响了比赛的趣味性，所以门线技术的利弊一直存在争议。 3.1 门线技术所带来的好处 门线技术所带来的好处是直观的。自从门线技术在2014年世界杯比赛中帮助裁判完成判罚后，就一直不断地被FIFA称赞，它改变了裁判员和球员的交流，裁判执法变得有理有据了，大家的争执将变得更少。它也使假球、裁判的暗箱操作变得不那么可能，一切都在监控之下公平竞技变成可能。并且因为这项技术的引进，更好地满足了观众们转播的需求，足球的轨迹被放大的一清二楚，不仅提高了观众的观赏性，也极大地方便了解说和评论，使大家可以有一个全新的体验。 3.2 门线技术所带来的缺失 此外，比赛变得过度机械化很有可能会造成人性化的缺失。比赛始终应该是围绕人来开展的，正是因为这样比赛才是鲜活的，才能让人感受到无数的可能性，才能让比赛有灵性。不仅这样，过度使用技巧来判罚比赛，对于比赛的连贯性也会造成影响，世界上最公平的比赛也注定会是最无趣的。 过度使用机器还会造成足球比赛本身魅力的缺失。如今年世界杯中，西班牙队前锋迭戈？科斯塔在比赛后说到：“我支持使用技术，但有时候它会显得我很傻。”使用机器执法的确容易让球员们感到不舒服，甚至有时会让观众有同样的感受。 4 结论 本篇文章对于门线技术的发展历程、原理用法及所引发的争议做了简单的介绍和分析。可以看出，近几十年来，门线技术的发展速度十分迅速，在足球比赛中开始逐渐被大家重视起来了。但目前来说门线技术依旧有许多缺陷，并且该怎样平衡机械助理判罰和传统判罚之间的关系，依旧存在争议。但是我们相信在时代不断发展和技术不断改进的情况下，这些问题都会得到解决。通过和其他技术的结合，计算机技术的应用领域将得到扩展，并逐步融入到平常的点滴生活之中。 参考文献 [1]王海军.足球赛场引入门线技术的理性思考[J].体育世界（下旬刊），2014（1）：28-29. [2]任肇祥，王莉.公平视域下竞走比赛中“鹰眼”技术的应用[J].河北体育学院学报，2018，32（2）：54-58. [3]栾帅，尹红娟.基于霍夫变换的足球场标志线检测[J].计算机与数字工程，2017，45（1）：152-155. [4]曾接贤，张桂梅，储珺，等.霍夫变换与最小二乘法相结合的直线拟合[J].南昌航空工业学院学报（自然科学版），2003（4）：9-13，40. [5]夏忠臣.Goal Control技术应用于我国足球比赛中的SWOT分析[J].当代体育科技，2017，7（15）：1-2. |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。