篮球比赛视频分析关键技术研究.docx

摘要随看多媒体技术的发展和信息高速公路的出现，数字视频的存储和传输不再是一件困难的爭情，不同体育赛爭的举办直接导致了体育视频数据的爆炸式增长，因此，高效的体育视频分析很有必要本文针对篮球视频分析中的关键技术进行研究，主要包括镜头分割，镜头粗分类及记分牌检测和定位具体内容为：1 .在镜头分割中，首先将视频帧数据在II S V颜色空间下进行量化降维，随后依据直方图的统计特性，计算连续帧差值，累加帧差值及窗口帧差比，并以此确定口适应窗口均值、多个动态阂值及滑动窗口进行突变镜头和渐变境头分 割2.在镜头粗分类中，首先在每个镜头内等间隔地捉取关键帧，随后得出主颜色序列，并对主颜色序列进行方差统计和聚类颜色比率的计算，最后依据比赛帧比率来进行镜头分类3 .记分牌检测和定位，首先对含有记分牌的帧图像进行多维相关性分析，随后对记分牌进行定位，同时得出位置参数和检测参数来创建记分牌模板，最后利用模板匹配的方法进行记分牌检测和定位关键词体育视频分析；镜头分割；镜头粗分类：记分牌定位Abstractwi m the deVe 1 o f)m •enaP P ear aI1c e o fi nf br n 1at i onhi lllL vay9ti de oh a Sbe c omealessd i街Cu 1ti s sue.V撕0ussd i1 1g ofs p 0rtv i de0t 11 er efore9e茄c jenIaud 1 %baS, 沁 e d c h f q6 adi t 7.i f r e p e肆d.9 erre illgn cpf sftie d i 1I H S V m o d e 1 ； tile fe n.t %0 e s ； e 啪uU $ Pe d1 i洞⑧wu强 肽帛锂磴迅旳*血n卷丹骊崔岁drsrsegmenta t i o n i s i m p 1 ementeduSi ng t hea boVepC^e t e rs..Ja a I Fo m s hg t c r s|e c I ] s s Qf i cja t ig n 1, s p m p|o s e ] , f ijr s tg2・k F y f h~u n e s a r"e e x 仃 a co ib lustered aaompulcd,n oafplay姗&shot： thenforaf｝锄 e, Domii vIP a a vfue r Ca1 g elore,也 e v 撕 a 1 T ceofDomi n a m C o I o a r Ialimervalinaccorrcspofiding 丘锄 ccouldbcc 1 ass 弧cde,Fjr)allyashotcouldJnLoplayingor3■A11a 1g0ri thm0fdetecti o n filfld10c砒io nf0r s c0r eb0ard•spm po sed■F•r st1y,t11etemp1a te0fs c0reb0ardisb 1 1 i 1tusi n gm u1ti —dim ensi0na1co rr e1ati0n •itin v01Vest11c10cati onand协edetect•0np 砌 e t eLThenth escorebo ard•s10cat edbyt11e temP1 atematchi ng•KeyoordssportvideoanaTys i s； shot segmenta t i on；S h o t c o a jToSc Q I c3nS0^ j 亂比 fe i o n ；o a r d独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究丁作及取得的研 究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京T业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料与我一同T作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意签名：弦型聋日期：趣1 2 W 2关于论文使川授权的说明木人完全了解北京T业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被査阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：:出7第】章鳍论第1章绪论1・1研究背景及意义2 1世纪是信息时代，随看因特网技术和宽带多媒体业务的发胀，人们对视频数据的存储、检索、加工等应用捉出了更新更高的要求【1 j为了充分利用视频信息，人们希望以一种自适应方式来使用视频媒体，也就是在任何时问任何地方以任意的方式消费视频媒体人们可以坐在家里访 彳冏弓膛端邯媒犁踐更据库匹以进（9浏览所需的视频片断因此，如何自我判定外界情况，交互式地进行信息处理，理解信息内容； 如何按照要求获取散布于全球互联网的视频信息;如何通过口动学习整理知识, 构成丰富多彩的交互式视频内容服务，成为数字化时代人们追求的冃标。

这使得视频的智能处理、有效组织、检索和管理等相关技术的发展更为迫切2 0 0 8年奥运会在中国北京举行，屈时北京要将各种体育视频传播到世界各个角落，为此 对体育视频的分析检索显得极为巫要与其他视频相比，体育视频有其独自特点，具体阐述如下：（1）体育视频结构性强结合体育比赛的领域规则就不难发现，体育比赛视频的结构性很强以篮球 比赛为例，一场篮球比赛分为四节，每节又由若干次比赛双方球员的防守和进攻 回合组成，每个回合通常都包括运球、传球、投篮和进球等事件，如此有规律的 视频内容组织结构给体育视频分析带来了极大的便利2 ）体育视频的拍摄与编辑有着较强的规律性一般来说，体育运动的视频中摄像机的数冃是有限的，各个摄像机拍摄的角 度也是相对固定的在不同位置和不同角度所拍摄的视频帧为用户提供了重要的 语义信息，也为视频内容分析提供了重要的内容线索3）体育比赛视频具有较强的背景知识体育运动视频具有较强的背景知识，这些领域规则往往定义了体育视频感兴 趣的行为事件，例如篮球比赛中什么叫盖帽，网球比赛中什么叫截击球等等研 究者可以在领域规则的辅助下，进行体育比赛视频的语义内容分析究者可以在领域规则的辅助下，进行体育比赛视频的语义内容分析。

北京工业大学工学硕士学位论文基于上述特点，体育视频分析变得有据可依，因而受到很多国内外学者的广泛关注1 . 2体育视频分析研究现状目前的视频分析技术主要是基于语义内容的分析方法，通过抽取视频底层特征，运用一些规则描述和聚类方法得出高层语义内容描述，以此来进行视频分析［2,孤按照研究方法侧重点的不同，具体可分为三类方法1）基于视频底层特征的方法视频基本特征包括颜色、纹理和一些低层的、简单的形状特征，这些特征具 有计算简单，性能稳定的特点，因而成为体育视频分析中运用最为广泛的特征大阪大学根据足球场地与球员队服和足球颜色对比鲜明的特点跟踪双方球员和足球运动轨迹判断比赛进程【4, 5】A. E k i n等人利用统计篮球比赛视频图像中球场主要颜色分布率，将比赛视频分割为比赛和暂停的视频片段【6】文献【7］是通过抽 取视频帧的三个底层特征——观众的喝彩声、记分牌和运动员运动方向的改变来 组成一系列时间模型，进而來检测出投篮得分这一语义片断国防科技大学提出基于语义单元（B s u）的视频分割方法碍】，通过视频主要颜色检测足球比赛广告将上下半场比赛分开；进〜步利用颜色特征进行场景检测，将比赛视频分割为比赛和暂停的视频片段。

北京大学、香港科技大学和微软亚洲研究院联合捉出，结合视频颜色特征，利用视频自相似聚类将视频内容明显变化的镜头分割成内容相似的子镜头‘9 1文军筹人利用颜色特征得到球场区域，提取球场特征、运动对象（球员和球）特征及音频特征，以此来进行精彩镜头的判断［1 0 ］ o（2 ）视频基本特征和辅助信息相结合的方法赛场语音和视频图像的标题文不也是体育视频分析的巫要信息文献［11】通过声音描述符表征声音强度，并结合摄像机的运动信息检测足球比赛中的进球爭件；结合视频运动特征，利用喝彩和裁判哨音u羽、解说员的激情演讲【1列和建立语音分类平台提取鼓掌、喝彩、说话和音乐声音【J ,分割视频片 段K y u n g s u等人捉出了基于篮球比赛中的音视频特征来抽取语义信息【15 1文献 中首先分析了音频信号数据，以此得出巫要的比赛爭件作为候选视频序列（作为第1章绪论视频分析的输入源Inputsources)；通过视频信息分辨对象的运动，对篮球进行运动跟踪；利用颜色特征和边缘特征來自动定位篮板，利用Hou曲变换來探测到篮板和篮筐；考虑篮球的位置与篮板和篮筐Z间的关系以此来判断是灌篮还是 远距离投篮这一语义特性文献】16】是通过标题文本和视频图像基木特征对足球比赛进行视频分割的方法。