способ вывода изображения футбольного поля на экран средства отображения и устройства для его осуществления (варианты)
Классы МПК: | A63B71/02 для спортивных игр в просторных помещениях или на открытом воздухе A63B71/06 индикаторные и счетные приспособления для игр и игроков A63B24/00 Электрические или электронные средства управления тренировочными устройствами, отнесенными к группам 1/00 A63F9/24 игры, использующие электронные схемы, не отнесенные к другим рубрикам |
Автор(ы): | Печатников Ю.Т., Энтин А.Б., Алексеев Г.Г., Колосов В.А. |
Патентообладатель(и): | Печатников Юрий Товьевич, Энтин Алексей Борисович, Колосов Валерий Алексеевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-09-10 публикация патента:
20.05.2002 |
Способ вывода изображения футбольного поля на экран средства отображения и устройства для его осуществления предусматривают ввод в ЭВМ видеосигнала с видеокамеры, сигнала момента удара по мячу футболистом в сторону ворот соперничающей команды, координат местоположения наиближайшего к линии ворот, кроме вратаря, игрока защищающейся команды на экране средства отображения, на котором выведен стоп-кадр из видеосигнала, соответствующий моменту удара по мячу футболистом в сторону ворот защищающейся команды. На выведенный на экран стоп-кадр накладывают с помощью ЭВМ изображение одной линии, параллельной линии ворот и проходящей через местоположение на экране наиближайшего к линии ворот, кроме вратаря, игрока защищающейся команды. Способ и устройства позволяют улучшить определение положения вне игры во время и после игры в футбол, а также могут быть использованы для просмотра других сложных эпизодов матча. 3 с. и 5 з.п.ф-лы, 7 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7
Формула изобретения
1. Способ вывода изображения футбольного поля на экран средства отображения, характеризующийся получением изображения футбольного поля и выводом его на средство отображения, при котором с помощью по крайней мере одной видеокамеры получают видеосигнал изображения футбольного поля, формируют сигнал положения оси ее объектива относительно футбольного поля и вводят их в ЭВМ, формируют сигнал момента удара по мячу футболистом в сторону ворот противника и по этому сигналу из поступающего с видеокамеры видеосигнала изображения футбольного поля формируют в ЭВМ видеосигнал одного стоп-кадра изображения футбольного поля и выводят его на экран средства отображения, на стоп-кадре отмечают координаты места положения последнего, без учета вратаря, игрока команды, в сторону которой был произведен удар по мячу, и вводят в ЭВМ, с учетом сигнала положения оси объектива видеокамеры формируют в ЭВМ видеосигнал прямой линии, проходящей на экране средства отображения через эти координаты и изображающей на экране воображаемую на футбольном поле прямую линию, параллельную линии ворот, затем этот видеосигнал прямой линии накладывают на видеосигнал стоп-кадра и выводят их на экран средства отображения. 2. Способ по п. 1, при котором формирование сигнала положения оси объектива видеокамеры относительно футбольного поля производят путем формирования сигнала азимута поворота объектива видеокамеры и сигнала угла наклона видеокамеры относительно футбольного поля. 3. Способ по п. 2, при котором во время формирования видеосигнала изображения футбольного поля для изменения масштаба изображения формируют сигнал значения фокусного расстояния на объективе видеокамеры и вводят его в ЭВМ. 4. Способ по любому из пп. 1-3, при котором для формирования в ЭВМ и вывода на экран средства отображения видеосигнала прямой линии вводят в ЭВМ значения параметров: L - ширину экрана средства отображения, М - ширину мишени видеокамеры, dх, dу, dz - декартовы координаты - проекции на оси координат Х, Y, Z произвольно выбранного отрезка линии ворот на футбольном поле в пространственной системе координат Х, Y, Z с расположением видеокамеры на оси Z, формируют в ЭВМ видеосигнал прямой линии в соответствии с уравнениемv-v0= k(u-u0),
где u, v - координаты экрана средства отображения с началом координат в центре экрана средства отображения;
u0, v0 - координаты положения последнего, без учета вратаря, игрока защищающейся команды на стоп-кадре изображения футбольного поля на экране средства отображения в момент удара по мячу игрока нападающей команды в сторону ворот защищающейся команды;
k= (dх















Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области электротехники, а точнее к способу и устройствам для создания изображений на экране средства отображения. Известны способ и устройство вывода изображения футбольного поля на экран средства отображения (К. Клещев. Время перемен. - Газета "СПОРТ-ЭКСПРЕСС. Футбол от "СЭ", 34, 1996 г., стр. 2, колонка 7, "Что хочет Пеле". "Видео", Б. Игнатьев. Надо быть волшебником, чтобы подготовить команду за два дня. - Газета "СПОРТ-ЭКСПРЕСС", 21.09.96 г., 174, стр. 2, колонка 1, абзацы 3 и 4 снизу). Этот способ предусматривает запись футбольной игры на видеомагнитофон и повторный просмотр спорных моментов с видеомагнитофона во время игры и после игры. Повторный просмотр спорных моментов судьей во время игры (при временной остановке игры) и учет полученной информации для решений, принимаемых судьей во время игры, приводят к потере динамики футбола, так как много времени уйдет на рассмотрение сложных ситуаций. Поэтому время просмотра спорных моментов должно быть существенно сокращено. Известны способ и устройство вывода изображения футбольного поля на экран средства отображения (патент США 4675816, кл. G 06 F 15/28, 23.01.1987), который характеризуется получением изображения футбольного поля, обработкой полученной информации в вычислительном устройстве передачей его для отображения на его экране. Однако с помощью известных способа и устройств по изображению футбольного поля, на котором идет игра в футбол, на экране телевизора трудно точно определить положение вне игры, так как по изображению на экране телевизора, созданному с помощью постоянно меняющей угол зрения видеокамеры, затруднительно разобраться во взаимном расположении игроков нападающей команды и последнего игрока, кроме вратаря, игрока защищающейся команды. Кроме того, изображение в этом случае не останавливается для детального просмотра. Технической задачей при создании изобретения является создание способа и устройств вывода изображения футбольного поля на экран устройства отображения, при которых по выведенному изображению более удобно определять положение вне игры, в которое попадают футболисты в процессе игры. Это полезно для телезрителей, судей и тренеров при разборе действий футболистов и судей после игры и во время игры. Способ и устройства позволяют при любом положении видеокамеры относительно футбольного поля провести на экране устройства отображения линию, параллельную линии ворот, что облегчает определение положения вне игры. Кроме того, технической задачей является вывод на устройство отображения такого фиксированного одного кадра изображения футбольного поля, который достаточен для рассмотрения сложной ситуации, в том числе и положения вне игры, а также создание таких условий просмотра выбранного кадра изображения футбольного поля, при которых судья тратит значительно меньше времени на просмотр сложных моментов, чем при выводе изображения с видеомагнитофона. Указанный технический результат достигается за счет того, что способ вывода изображения футбольного поля на экран средства отображения характеризуется тем, что получают изображения футбольного поля с помощью по крайней мере одной видеокамеры, выводят видеосигнал изображения футбольного поля на средство отображения, вводят видеосигнал изображения футбольного поля из видеокамеры в ЭВМ, формируют сигнал положения оси объектива видеокамеры относительно футбольного поля и вводят его в ЭВМ, формируют сигнал момента удара по мячу футболистом в сторону ворот команды противника и вводят его в ЭВМ, по сигналу момента удара по мячу футболистом в сторону ворот команды противника формируют в ЭВМ из поступающего с видеокамеры видеосигнала изображения футбольного поля видеосигнал одного стоп-кадра изображения футбольного поля и выводят его на экран средства отображения, на стоп-кадре изображения футбольного поля на экране средства отображения отмечают координаты места положения последнего перед воротами, без учета вратаря, игрока команды, в сторону ворот которой был произведен удар по мячу, и вводят указанные координаты в ЭВМ, с учетом сигнала положения оси объектива видеокамеры формируют в ЭВМ видеосигнал прямой линии, проходящей на экране средства отображения через координаты места положения последнего перед воротами, кроме вратаря, игрока команды, в сторону ворот которой был произведен удар по мячу, и изображающей на экране средства отображения воображаемую на футбольном поле прямую линию, параллельную линии ворот, причем указанный видеосигнал прямой линии накладывают на указанный видеосигнал стоп-кадра изображения футбольного поля на экране средства отображения, а видеосигнал одного стоп-кадра изображения футбольного поля с наложенным на него видеосигналом прямой линии выводят на экран средства отображения. В другом варианте способа формирование сигнала положения оси объектива видеокамеры относительно футбольного поля производят с помощью формирования сигнала азимута поворота объектива видеокамеры и сигнала угла наклона видеокамеры относительно футбольного поля. В другом варианте способа формируют сигнал значения фокусного расстояния на объективе видеокамеры и вводят его в ЭВМ. В другом варианте способа вводят в ЭВМ значения параметров: L - ширину экрана средства отображения, М - ширину мишени видеокамеры, dх, dу, dz - декартовы координаты - проекции на оси координат Х, Y, Z произвольно выбранного отрезка линии ворот на футбольном поле в пространственной системе координат Х, Y и Z с расположением видеокамеры на оси Z, формируют в ЭВМ указанный видеосигнал прямой линии в соответствии с уравнениемv-v0=k(u-u0),
где u, v - координаты экрана средства отображения, начало координат находится в центре экрана средства отображения;
u0, v0 - координаты положения последнего, кроме вратаря, игрока защищающейся команды на стоп-кадре изображения футбольного поля на экране средства отображения в момент удара по мячу игрока нападающей команды в сторону ворот защищающейся команды;
k=(dх







bх=sin(t)


с=dх





f - азимут поворота объектива видеокамеры,
t - угол наклона видеокамеры,
h=F

на фиг.2 - вариант устройства для вывода изображения футбольного поля с узлом поворота видеокамеры;
на фиг.3 - вариант устройства для вывода изображения футбольного поля с узлом поворота видеокамеры, управляемым от ЭВМ;
на фиг.4 - вариант устройства для вывода изображения футбольного поля с датчиком фокусного расстояния;
на фиг.5 - вариант устройства для вывода изображения футбольного поля с дополнительными средствами отображения;
на фиг. 6 - взаимное расположение футбольного поля и объектива видеокамеры;
на фиг. 7 - экран средства отображения с примерным изображением на нем футбольного поля и линии, параллельной линии ворот. На чертежах обозначено:
1 - видеокамера;
2 - объектив видеокамеры;
3 - оптическая ось видеокамеры;
4 - футбольное поле;
5 - выход видеокамеры;
6 - средство определения положения оптической оси видеокамеры относительно футбольного поля;
7 - выход средства определения положения оптической оси;
8 - ЭВМ;
9 - узел определения момента выбора стоп-кадра из видеосигнала, получаемого с видеокамеры;
10 - средство отображения;
11 - вход в ЭВМ видеосигнала;
12 - вход в ЭВМ для сигнала положения оптической оси видеокамеры;
13 - вход в ЭВМ сигнала момента выбора стоп-кадра;
14 - выход из ЭВМ информации для отображения;
15 - вход средства отображения;
16 - узел поворота видеокамеры в горизонтальном и/или вертикальном направлении относительно футбольного поля;
17 - средство управления узлом поворота видеокамеры;
18 - выход управления поворотом видеокамеры;
19 - вход сигнала управления поворотом видеокамеры;
20 - выход сигнала положения видеокамеры;
21 - выход из ЭВМ сигнала управления поворотом видеокамеры;
22 - датчик значения фокусного расстояния объектива видеокамеры;
23 - выход датчика значения фокусного расстояния;
24 - вход в ЭВМ сигнала значения фокусного расстояния;
25 - дополнительное портативное средство отображения;
26 - вход дополнительного портативного средства отображения;
27 - средство ввода координат точки на экране средства отображения;
28 - телевизор;
29 - вход сигнала координат точки на экране средства отображения;
30 - отрезок d на линии ворот;
31 - проекция отрезка d линии ворот на ось Х;
32 - проекция отрезка d линии ворот на ось Y;
33 - азимут f поворота объектива видеокамеры;
34 - угол t наклона видеокамеры;
35 - точка пересечения оптической оси видеокамеры с плоскостью футбольного поля;
36 - экран средства отображения;
37 - изображение футбольного поля на экране;
39 - положение на футбольном поле последнего игрока защищающейся команды, кроме вратаря;
40 - изображение на экране воображаемой линии на футбольном поле, параллельной линии ворот и проходящей через местоположение на футбольном поле последнего, кроме вратаря, игрока защищающейся команды;
41 - линия ворот. Способ вывода изображения футбольного поля на экран средства отображения в основном предназначен для использования во время или после игры в футбол для определения "положения вне игры" по изображению футбольного поля на экране средства отображения. Как известно, положение "вне игры" определяется в момент удара по мячу игроком нападающей команды в сторону ворот защищающейся команды, при этом другой игрок нападающей команды в этот момент находится ближе к лини ворот защищающейся команды, чем все игроки защищающейся команды, кроме одного. Обычно последним игроком защищающейся команды, находящимся ближе всего к линии ворот, является вратарь. Чтобы яснее видеть взаимное положение игроков на экране средства отображения проводят на экране одну или несколько прямых линий, отображающих положение на футбольном поле параллельных линии ворот. Получают видеосигнал изображения футбольного поля 4 с помощью по крайней мере одной видеокамеры 1. Вводят указанный видеосигнал изображения футбольного поля из видеокамеры 1 в ЭВМ 8. Формируют сигнал положения оси 3 объектива 2 видеокамеры 1 относительно футбольного поля 4 и вводят его в ЭВМ 8. Формируют с помощью узла 9 сигнал момента удара по мячу футболистом в сторону ворот команды противника и вводят его в ЭВМ 8. По сигналу момента удара по мячу футболистом в сторону ворот команды противника формируют в ЭВМ 8 из поступающего с видеокамеры 1 видеосигнала изображения футбольного поля 4 видеосигнал одного стоп-кадра изображения футбольного поля и выводят его на экран 36 средства отображения 10. С помощью средства 27 ввода координат точки (фиг.5) на стоп-кадре изображения футбольного поля 4 на экране 36 (фиг.8) средства отображения 10 отмечают координаты (например, точку 39) места положения последнего перед воротами, кроме вратаря, игрока команды, в сторону ворот которой был произведен удар по мячу, и вводят указанные координаты в ЭВМ 8. С учетом сигнала положения оси 3 объектива 2 видеокамеры 1 формируют в ЭВМ 8 видеосигнал прямой линии 40, проходящей на экране 36 средства отображения 10 через точку 39 (координаты места положения последнего перед воротами, кроме вратаря, игрока команды, в сторону ворот которой был произведен удар по мячу) и изображающей на экране 36 средства отображения 10 воображаемую на футбольном поле прямую линию, параллельную линии ворот 41. Указанный видеосигнал прямой линии 40 накладывают на указанный видеосигнал стоп-кадра изображения футбольного поля 4 на экране 36 средства отображения 10. Видеосигнал одного стоп-кадра изображения футбольного поля с наложенным на него указанным видеосигналом прямой линии 40 выводят на экран средства отображения 10. Если между линией 40 и изображением линии ворот 41 находится хотя бы один игрок нападающей команды и не более одного игрока защищающейся команды (например, вратаря), то определяется положение "вне игры". Формирование сигнала положения оси 3 объектива 2 видеокамеры 1 относительно футбольного поля 4 можно производить с помощью формирования с помощью датчиков сигнала азимута f (33 на фиг.6) поворота объектива 2 видеокамеры 1 и сигнала узла t (34 на фиг.6) наклона видеокамеры 1 относительно футбольного поля 4. Если во время формирования видеосигнала изображения футбольного поля на видеокамере (для изменения масштаба изображения) меняется фокусное расстояние объектива 24, то формируют сигнал значения фокусного расстояния F на объективе 2 видеокамеры 1 и вводят его в ЭВМ 8. Если говорить более конкретно, то способ предусматривает выполнение следующих действий. Перед началом работы, например, с клавиатуры ЭВМ для получения на экране одной прямой линии 40 (фиг.7) вводят в ЭВМ 8 значения параметров: L - ширину экрана 36 средства отображения 10; М - ширину мишени видеокамеры 1, dх, dу, dх - декартовы координаты (31 и 32 на фиг.6) - проекции на оси координат Х, Y, Z произвольно выбранного отрезка d (30) линии ворот на футбольном поле в пространственной системе координат Х, Y и Z с расположением видеокамеры на оси Z ( при этом dz=0). После начала трансляции изображения формируют в ЭВМ 8 (с помощью программы, заранее написанной и введенной в ЭВМ) указанный видеосигнал прямой линии 40 (фиг.8) в соответствии с уравнением
v-v0=k(u-u0),
где u, v - координаты экрана 36 средства отображения 10, начало координат находится в центре экрана средства отображения;
u0, v0 - координаты положения (точка 39) последнего, кроме вратаря, игрока защищающейся команды, на стоп-кадре изображения футбольного поля 4 на экране 36 средства отображения 10 в момент удара по мячу игрока нападающей команды в сторону ворот (линия ворот 41) защищающейся команды;
k=(dх







bх=sin(t)


с=dх





f - азимут (33 на фиг.6) поворота объектива 2 видеокамеры 1,
t - угол (34) наклона видеокамеры 1,
h=F

Класс A63B71/02 для спортивных игр в просторных помещениях или на открытом воздухе
Класс A63B71/06 индикаторные и счетные приспособления для игр и игроков
Класс A63B24/00 Электрические или электронные средства управления тренировочными устройствами, отнесенными к группам 1/00
Класс A63F9/24 игры, использующие электронные схемы, не отнесенные к другим рубрикам