تبلیغات مجازی در ویدئوی فوتبال مبتنی بر نقاط همگرایی

ورزش فوتبال یکی از محبوب ترین ورزش ها در دنیا می باشد که تاکنون حجم بالایی از ویدئو های ورزشی تولید شده توسط شبکه های تلویزیونی را به خود اختصاص داده است. بدین سبب پردازش خودکار این ویدئو ها از محبوبیت بالایی در بین محققان برخوردار شده است. تحقیقاتی که تاکنون در این زمینه انجام شده است، بیشتر بر روی تشخیص یک رخداد در بازی، استخراج اطلاعات معنایی بازی، واقعیت افزوده شده و تبلیغات مجازی متمرکز شده است. تمامی این تحقیقات یک وجه مشترک دارند که تحت نام کالیبراسیون دوربین شناخته می شود. برای کالیبره کردن دوربین، تعدادی نقاط مرجع از داخل فریم ویدئو بایستی استخراج شوند. اگر محور مختصات شناخته شده باشد، کالیبراسیون دوربین با حل یک معادله قابل انجام می باشد. اما در صورتی که این محور مختصات نیز مشخص باشد، بایستی نقاط متناظر با نقاط مرجع در دستگاه مختصات تصویر مشخص شوند. هدف از این پایان نامه یافتن روشی برای استخراج پارامتر های متغییر دوربین در هنگام گرفتن یک فریم از ویدئو می باشد. برای این منظور ما از روشی مبتنی بر تحلیل هندسی زمین فوتبال برای پیدا کردن ماتریس دوران به جای جستجوی وسیع در فضای پارامتری جهت یافتن تمامی پارامتر های دوربین و تجزیه آن استفاده کرده ایم. در سالهای اخیر بعضی از محققان از تناظر بین خطوط برای کالیبراسیون دوربین استفاده کرده اند برای نمونه روشی آفلاین برای استخراج پارامتر های داخلی و خارجی بر پایه دسته بندی فریم ها و جستجو بر روی ماتریس هاف انجام شده است. بعضی از محققین از مدل زمین و یک ردگیر جهت ایجاد یک روش کاملا خودکار استفاده کرده اند و در نهایت از قابلیت های کارت گرافیک جهت رسیدن به یک روش سریع جهت افزودن محتوای مجازی به تصاویر بهره برده اند. تمامی این روش ها برای محاسبه پارامتر های دوربین یک وجه اشتراک دارند و آن احتیاج داشتن به حداقل چهار نقطه متناظر میان مدل و تصویر برای تخمین ماتریس هموگرافی از یک تصویر می باشد. از آنجایی که دوربین اصلی ورزشگاه در زمین فوتبال به صورت آزادانه دوران افقی، عمودی و بزرگ نمایی دارد، هیچ تضمینی برای یافتن این نقاط متناظر وجود ندارد. اما ما در این پایان نامه فرض کرده ایم که دوربین در یک مکان مشخص ثابت شده است تا بتوانیم پارامتر های متغییر دوربین یعنی دوران افقی و عمودی را بدون هر گونه تناظری بیابیم. بر این اساس در این پایان نامه روشی برای یافتن موقعیت و دوران دوربین در ویدئوی فوتبال بر اساس نقاط همگرایی ارائه شده است. به عبارتی بر پایه روابط هندسه پروجکتیو، ماتریس دوران دوربین مستقیما با دو نقطه همگرایی محاسبه، سپس دوران افقی و عمودی آن با کمک این ماتریس استخراج می گردند. لازم به ذکر است که نقاط همگرایی خطوط موازی در تصویر، نقاط بینهایت در فضای سه بعدی هستند که از محل برخورد خطوط موازی در بینهایت بدست می آیند. در نهایت از اثبات ریاضی، شبیه سازی کامپیوتری و آزمایشات بر روی ویدئوی واقعی جهت ارزیابی روش ارائه شده، استفاده شده است.