Soccer Game Analysis I : Extraction of Soccer Players' ground traces using Image Mosaic

축구 경기 분석 I : 영상 모자익을 통한 축구 선수의 운동장 궤적 추출

In this paper we propose the technique for tracking players and a ball and for obtaining players' ground traces using image mosaic in general soccer sequences. Here, general soccer sequences mean the case that there is no extreme zoom-in or zoom-out of TV camera. Obtaining player's ground traces requires that the following three main problems be solved. There main problems: (1) ground field extraction (2) player and ball tracking and team indentification (3) player positioning. The region of ground field is extracted on the basis of color information. Players are tracked by template matching and Kalman filtering. Occlusion reasoning between overlapped players in done by color histogram back-projection. To find the location of a player, a ground model is constructed and transformation between the input images and the field model is computed using four or more feature points. But, when feature points extracted are insufficient, image-based mosaic technique is applied. By this image-to-model transformation, the traces of players on the ground model can be determined. We tested our method on real TV soccer sequence and the experimental results are given.

본 논문에서는 축구 경기 자동 분석을 위한 첫걸음으로 일반적인 축구 경기 영상열에서 선수 및 공을 추적하고 영상 모자의 기법을 이용해서 운동장 모델 상에서 선수가 움직인 궤적을 알아내는 기법을 제시한다. 여기서 일반걱인 축구 경기 영상열이란 극도의 zoom-in 또는 zoom-out 아닌 경우로 TV 카메라가 공을 쫓아 자연스럽게 움직이는 상황의 영상을 말한다. 이러한 영상열로부터 선수의 궤적을 구하기 위해선 다음과 같이 크게 세 가지 문제를 해결해야한다. 첫째로 입력 영상에서 운동장 부분을 추출하는 문제, 둘째로 선수 및 공을 추적하고 선수들의 팀을 구분하는 문제, 마지막으로 영상에서의 선수의 위치를 실제 운동장 좌표로의 변환을 통해 선수가 움직인 자취를 운동장 모델 상에서 구하는 문제가 그것이다. 운동장의 추출은 칼라 정보를 이용하였고 이 추출된 운동장 영역 하에서 템플릿 매칭과 Kalman 필터링을 이용하여 선수와 공을 추적했다. 선수간 겹침 문제에 대해서는 CHBP(Color Histogram Back-Projection) 기법을 적용했다. 특히 선수가 운동장에서 움직인 궤적을 구하기 구하기 위해서 입력 영상에서 보이는 특징점들을 이용하여 운동장 모델 좌표와 입력 영상 좌표간의 변환을 구하고 이를 통해 운동장 모델에서의 선수의 위치를 구했다. 이때에 입력 영상에서 특징점이 충분치 않을 경우 영상 모자익 기법을 이용하여 특징점이 보이는 영상과의 좌표 변환 관계를 구함으로써 해결하였다. 실험적으로 실제 TV에서 방영된 축구 경기 영상열에 제안된 방법을 적용하여 얻어진 결과를 보인다.