球门检测方法技术

本发明专利技术公开了一种球门检测和基于球门检测的足球视频精彩事件检测方法。球门检测的方法步骤包括：（１）提取一帧彩色足球视频图像；（２）对视频帧图像采用草帽变换提取边缘图像；（３）在边缘图像的基础上搜索竖直方向邻域符合一定阈值的线段；（４）在上一步骤得到的线段中，采用哈夫变换选取两根最长的线段作为候选球门柱；（５）采用第二启发式规则确定上一步骤中的候选球门柱是否是球门。基于球门检测的足球视频精彩事件检测方法步骤包括：１）球门检测；２）在检测到球门的基础上，结合第一启发式规则检测足球视频中的精彩事件。本发明专利技术具有准确、快速、误检率低的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种球门检测和足球视频精彩事件检测方法，更具体的说，是涉及一种基于球门检测的足球视频精彩事件检测方法。
技术介绍
精彩事件提取在体育视频的快速浏览中发挥着重要的作用。观众通常都会关注于体育视频中的一些关键片段而不是整个视频段。能够灵活自动的提取精彩事件有助于快速准确地了解视频内容。现有技术中，对精彩事件的提取方法主要分为两类基于重放和基于规则。基于重放的方法认为精彩事件是电视转播中进行重放的事件，通过对重放模式的识别，来确定精彩事件的发生。基于规则的精彩事件检测方法通过手动的或者自动、半自动的训练找到精彩事件发生的规则，然后根据此规则找到相应的精彩事件。一般采用隐马尔可夫模型、动态贝叶斯网络等训练模型参数，虽然能够取得较好的检测效果，但是整个系统的代价也较高，所费时间也较长，不适用于实时检测精彩事件。 足球比赛作为观众人数和普及率最高的体育比赛之一，如果能把足球比赛中的精彩片断自动提取出来，无论是对足球爱好者还是教练员、运动员都有很大的帮助。传统的复杂的足球视频精彩事件提取方法，如Assfalg等人在文献1“Soccer HighlightsDetection and Recognition using HMMs”中采用隐马尔可夫模型来检测精彩事件。HMM训练所用的特征为相机的运动特征，相机的运动特征本身很难提取的，通过训练得到的HMM对精彩事件检测的检测准确率为80％，既费时，而且检测的准确率也不高。 禁区附近的区域是足球比赛中一个十分重要的区域，很多关键性的事件和精彩镜头诸如射门、点球，任意球等都发生在禁区附近的区域。由此可见，如果能够在视频帧中找出禁区附近的区域，就可在此基础上进一步分析视频内容，从而在语义层次上分析精彩事件的发生。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于球门检测的快速、准确的足球视频精彩事件检测方法。 为了实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案一种球门检测方法，所述球门是指足球球门，包括如下步骤(1)首先提取一帧彩色足球视频图像，以下的步骤均以该帧图像为基础。 (2)对上述视频帧图像采用草帽变换(top-hat)提取边缘图像；(3)在边缘图像的基础上搜索竖直方向邻域符合一定阈值的线段；(4)在上一步骤得到的线段中，采用哈夫变换(hough)选取两根最长的线段作为候选球门柱；(5)采用第二启发式规则确定上一步骤中的候选球门柱是否是球门。 进一步地，上述步骤(1)中，对于一帧图像的提取可以是逐帧提取，可以是隔帧提取，也可是每隔固定的5～20帧提取。 进一步地，上述步骤(2)中提取边缘图像的步骤如下(a)对彩色图像做草帽变换(top-hat)提取彩色边缘图像；(b)对彩色边缘图像进行灰度变换得到灰度图像；(c)采用自适应的方法将灰度图像二值化，得到二值黑白边缘图像。 进一步地，上述步骤(c)中采用自适应的方法将灰度图像二值化，是指采用2-均值聚类，将灰度边缘图像的直方图聚为两类，得到一高一低两类聚类中心，对于灰度图像中的每个像素，如果离高像素值的聚类中心较近，则将其置为白色，反之如果离低像素值的聚类中心较近，则将其置为黑色。 进一步地，上述步骤(3)在边缘图像的基础上搜索竖直方向邻域符合一定阈值的线段，是指在得到的二值黑白边缘图像的基础上，对于每个白色象素，搜索其竖直方向上下邻域为8至20个像素的范围，如果所述范围内全为白色像素，则所述范围表示的线段为候选球门柱。 进一步地，所述第二启发式规则是指(a)两根球门柱的长度都应符合一定的阈值要求，应在5～100个像素的范围内，如果不符合则认为不是球门；(b)两根球门柱之间的距离应符合一定的阈值要求，应在20～160个像素的范围内，如果不符合则认为不是球门。 (c)在满足上述规则的基础上，两根球门柱之间的距离和最长球门柱之间也应符合一定的比例要求，比例系数应在0.5～3.5的范围内，如果不符合则认为不是球门。 (d)在满足上述规则的基础上，球门柱的线段应该保持一定连续性，每个球门柱的上下界之差与门柱长度的差值应该在0～25个像素的范围内，如果不符合则认为不为球门。 (e)在满足上述规则的基础上，两根球门柱构成的最小矩形的中心位置应处在一定的区域内，其中心点的纵坐标应在0～240的范围内，如果不符合则认为不是球门。 (f)在满足上述规则的基础上，两根球门柱的位置应符合一定的阈值要求，具有最小下界的球门柱的上界与具有最大上界的球门柱的下界之间的距离应在0～6个像素的范围内，如果不符合则认为不是球门。 一种基于球门检测的足球视频精彩事件检测方法，包括如下步骤1)球门检测；2)在检测到球门的基础上，结合第一启发式规则检测足球视频中的精彩事件。进一步地，步骤1)球门检测包括如下步骤(1)首先提取一帧彩色足球视频图像，以下的步骤均以该帧图像为基础。 (2)对上述视频帧图像采用草帽变换(top-hat)提取边缘图像；(3)在边缘图像的基础上搜索竖直方向邻域符合一定阈值的线段；(4)在上一步骤得到的线段中，采用哈夫变换(hough)选取两根最长的线段作为候选球门柱；(5)采用第二启发式规则确定上一步骤中的候选球门柱是否是球门。 进一步地，上述步骤(1)中，对于一帧图像的提取可以是逐帧提取，可以是隔帧提取，也可是每隔固定的5～20帧提取。 进一步地，上述步骤(2)中提取边缘图像的步骤如下(a)对彩色图像做草帽变换(top-hat)提取彩色边缘图像；(b)对彩色边缘图像进行灰度变换得到灰度图像；(c)采用自适应的方法将灰度图像二值化，得到二值黑白边缘图像。 进一步地，上述步骤(c)中采用自适应的方法将灰度图像二值化，是指采用2-均值聚类，将灰度边缘图像的直方图聚为两类，得到一高一低两类聚类中心，对于灰度图像中的每个像素，如果离高像素值的聚类中心较近，则将其置为白色，反之如果离低像素值的聚类中心较近，则将其置为黑色。 进一步地，上述步骤(3)在边缘图像的基础上搜索竖直方向邻域符合一定阈值的线段，是指在得到的二值黑白边缘图像的基础上，对于每个白色象素，搜索其竖直方向上下邻域为8至20个像素的范围，如果所述范围内全为白色像素，则所述范围表示的线段为候选球门柱。 进一步地，所述第二启发式规则是指(a)两根球门柱的长度都应符合一定的阈值要求，应在5～100个像素的范围内，如果不符合则认为不是球门；(b)两根球门柱之间的距离应符合一定的阈值要求，应在20～160个像素的范围内，如果不符合则认为不是球门。 (c)在满足上述规则的基础上，两根球门柱之间的距离和最长球门柱之间也应符合一定的比例要求，比例系数应在0.5～3.5的范围内，如果不符合则认为不是球门。 (d)在满足上述规则的基础上，球门柱的线段应该保持一定连续性，每个球门柱的上下界之差与门柱长度的差值应该在0～25个像素的范围内，如果不符合则认为不为球门。 (e)在满足上述规则的基础上，两根球门柱构成的最小矩形的中心位置应处在一定的区域内，其中心点的纵坐标应在0～240的范围内，如果不符合则认为不是球门。 (f)在满足上述规则的基础上，两根球门柱的位置应符合一定的阈值要求，具有最小下界的球门柱的上界与具有最大上界的球门柱的下界之间的距离应在0～6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球门检测方法，所述球门是指足球视频中的足球球门，包括如下步骤：（１）提取一帧彩色足球视频图像；（２）对上述视频帧图像采用草帽变换提取边缘图像；（３）在边缘图像的基础上搜索竖直方向邻域符合一定阈值的线段；（ ４）在上一步骤得到的线段中，采用哈夫变换选取两根最长的线段作为候选球门柱；（５）采用启发式规则确定上一步骤中的候选球门柱是否是球门。

【技术特征摘要】
范围当中。权利要求1.一种球门检测方法，所述球门是指足球视频中的足球球门，包括如下步骤(1)提取一帧彩色足球视频图像；(2)对上述视频帧图像采用草帽变换提取边缘图像；(3)在边缘图像的基础上搜索竖直方向邻域符合一定阈值的线段；(4)在上一步骤得到的线段中，采用哈夫变换选取两根最长的线段作为候选球门柱；(5)采用启发式规则确定上一步骤中的候选球门柱是否是球门。2.根据权利要求1所述球门检测方法，其特征是，所述步骤(1)中，对于一帧图像的提取是逐帧提取，或是隔帧提取，或是每隔5～20帧提取。3.根据权利要求1所述球门检测方法，其特征是，所述步骤(2)中提取边缘图像的步骤如下(a)对彩色图像做草帽变换提取彩色边缘图像；(b)对彩色边缘图像进行灰度变换得到灰度图像；(c)采用自适应的方法将灰度图像二值化，得到二值黑白边缘图像。4.根据权利要求3所述球门检测方法，其特征是，所述步骤(c)中采用自适应的方法将灰度图像二值化，是指如下步骤采用2-均值聚类，将灰度边缘图像的直方图聚为两类，得到一高一低两类聚类中心，对于灰度图像中的每个像素，如果离高像素值的聚类中心较近，则将其置为白色，反之如果离低像素值的聚类中心较近，则将其置为黑色。5.根据权利要求1或4所述球门检测方法，其特征是，所述步骤(3)在边缘图像的基础上搜索竖直方向邻域符合一定阈值的线段，是指在得到的二值黑白边缘图像的基础上，对于每个白色象素，搜索其竖直方向上下邻域为8至20个像素的范围，如果所述范围内全为白色像素，则所述范围表示的线段为候选球门柱。6.根据权利要求1所述球门检测方法，其特征是，所述步骤(5)中所述启发式规则是指(a)两根球门柱的长度都符合在5～100个像素的范围内，如果不符合则认为不是球门；和(b)两根球门柱之间的距离符合在20～160个像素的范围内，如果不符合则认为不是球门；和(c)两根球门柱之间的距离和最长球门柱之间的比例系数在0.5～3.5的范围内，如果不符合则认为不是球门；和(d)球门柱的线段保持一定连续性，每个球门柱的上下界之差与门柱长度的差值在0～25个像素的范围内，如果不符合则认为不是球门；和(e)两根球门柱构成的最小矩形的中心位置应处在一定的区域内，其中心点的纵坐标应在0～240的范围内，如果不符合则认为不是球门；和(f)两根球门柱的位置应符合一定的阈值要求，具有最小下界的球门柱的上界与具有最大上界的球门柱的下界之间的距离应在0～6个像素的范围内，如果不符合则认为不是球门。7.一种基于球门检测的足球视频精彩事件检测方法，包括如下步骤1)球门检测；2)在检测到球门的基础上，结合第一启发式规则检测足球视频中的精彩事件。所述步骤1)球门检测包括如下步骤(1)提取一帧彩色足球视频图像；(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨颖，栾焕博，曹娟，张勇东，林守勋，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]