Применение компьютерного зрения в спорте

История спорта насчитывает как минимум 3000 лет. Спорт менялся вместе с технологиями и обществом. Сегодня мы наблюдаем, как компьютерное зрение используют в спортивной индустрии.

Компьютерное зрение — это область искусственного интеллекта (AI), которая учит компьютеры «видеть», понимать изображения и видео. Большинство спортивных соревнований уже снимают и транслируют. Обилие данных делает спортивную индустрию подходящей сферой для применения компьютерного зрения. Давай посмотрим, как компьютерное зрение меняет игру — от поля до трибун!

Использование возможностей компьютерного зрения в спорте#

Компьютерное зрение меняет то, как мы смотрим спорт. Вместо того чтобы просто смотреть трансляцию, мы можем видеть, как анализ игры происходит в реальном времени. Теперь рассмотрим некоторые примеры применения компьютерного зрения в спорте в реальном времени.

Как удержать внимание болельщиков#

Спортивная индустрия во многом зависит от того, насколько болельщики довольны, увлечены и заинтересованы. Исследование показало, что 71% специалистов в сфере спорта считают вовлечённость болельщиков важной для достижения целей своей организации. Эмоциональная связь со спортом побуждает болельщиков возвращаться снова и снова, принося доход.

Как компьютерное зрение помогает повысить вовлечённость болельщиков?#

Сочетание компьютерного зрения и дополненной реальности (AR) позволяет добавлять интерактивные элементы к просмотру матча. Представь, что ты смотришь футбольный матч. Во время игры на экране появляются статистические данные в реальном времени. Например, скорость игроков или дальность их ударов. Это становится возможным благодаря AR.

Технология накладывает цифровые элементы прямо на прямую трансляцию или игру, которую ты смотришь. Компьютерное зрение помогает распознавать движения отдельных игроков. Дополненная реальность использует эти данные и отображает их в реальном времени. Так обычный просмотр превращается в интерактивный.

Во время чемпионата мира по футболу FIFA 2022 года FIFA представила приложение с дополненной реальностью, чтобы сделать посещение стадиона ещё более интересным для болельщиков. Приложение использовало компьютерное зрение для распознавания игроков на поле в реальном времени. Болельщики могли смотреть статистику и тепловые карты прямо на смартфонах. Направив устройство на поле, они получали подробную информацию об игроках и тактические тепловые карты, например карту атакующих игроков, показанную ниже.

Рис. 1. Приложение FIFA с дополненной реальностью.

Компьютерное зрение — будущее вовлечённости болельщиков?#

Компьютерное зрение определяет будущее взаимодействия с болельщиками. Опрос экспертов спортивной индустрии подтвердил это. Участникам предложили предположить, какие технологии сильнее всего изменят взаимодействие с болельщиками в ближайшие 3–5 лет. Виртуальная и дополненная реальность (VR/AR) и ИИ заняли первые места: их выбрали 33% и 29% респондентов соответственно.

Рис. 2. Инфографика о технологиях, которые изменят спортивную индустрию.

Здесь ключевую роль играет компьютерное зрение. Модели компьютерного зрения помогают этим технологиям распознавать изображения и сцены и понимать их. Благодаря этому AR/VR становится более захватывающей, а впечатления болельщиков — ярче.

Автоматизация судейства#

В спорте важно, чтобы соревнования проходили честно и по правилам. Традиционно за это отвечает судья-человек. Но даже самые опытные судьи иногда ошибаются. Системы автоматизированного судейства могут помогать принимать решения во время игры.

Как компьютерное зрение помогает создавать системы автоматизированного судейства?#

Компьютерное зрение помогает принимать судейские решения не наугад, а точно. Например, автоматизированное судейство можно использовать в теннисе, когда игрок оспаривает решение о попадании мяча в линию.

Рис. 3. Судейство теннисных матчей с помощью компьютерного зрения.

Системы компьютерного зрения могут использовать отслеживание мяча, чтобы анализировать траекторию мяча и точно определять место его приземления. Обрабатывая записи с камер, установленных в разных точках корта, они могут безошибочно определить, попал ли мяч в площадку или вышел за её пределы.

Технология Hawk-Eye — наглядный пример такого применения. С 2021 года Открытый чемпионат США полностью изменил систему определения попаданий мяча в линию и перешел на такие технологии, как Hawk-Eye, для автоматизированного судейства.

Как автоматизированное судейство влияет на спорт?#

Автоматизированные системы судейства повышают точность и справедливость игровых решений. Например, система видеопомощи арбитрам (VAR) повысила точность ключевых решений в Премьер-лиге по футболу с 82% до 96%.

Вот ещё несколько способов, которыми автоматизированное судейство влияет на спорт:

• Меньше человеческих ошибок: снижается вероятность того, что судьи пропустят игровой момент или неверно его оценят.
• Больше справедливости: все команды оцениваются по одним и тем же правилам.
• Больше прозрачности: болельщики и команды лучше понимают, как принимаются решения.
• Поддержка игроков и тренеров: становится меньше случаев несправедливых штрафов и незамеченных нарушений.

Помощь спортсменам в тренировках#

Спортсмены много тренируются и упорно работают за кулисами. Тренировки обычно направлены на повышение спортивных результатов и снижение риска травм. Используя такие технологии, как алгоритмы машинного обучения, тренеры могут анализировать данные и ещё точнее настраивать тренировочные программы. Спортсмены могут оптимизировать свои тренировки и достигать пика формы, сводя к минимуму риск травм.

Как компьютерное зрение помогает контролировать тренировки спортсменов?#

Компьютерное зрение помогает следить за тренировками спортсменов: оно анализирует движения и даёт обратную связь во время упражнений. Например, когда спортсмен подтягивается, система может использовать оценку позы, чтобы отслеживать движения тела и считать повторения, а также проверять правильность техники. Если техника неправильная, система подскажет спортсмену, что нужно скорректировать, помогая избежать травм и улучшить тренировку.

Аналогично, при отжиманиях компьютерное зрение может определять и отслеживать положение тела и глубину каждого отжимания. Система сразу сообщает о технике выполнения, и спортсмен понимает, правильно ли он делает упражнение. Это помогает тренироваться безопасно и эффективно, улучшая общую физическую форму.

Рис. 4. Оценка позы при отжиманиях с помощью моделей Ultralytics YOLO.

В примерах выше можно увидеть, как Ultralytics YOLOv8 точно отслеживает движения спортсменов во время тренировок. Модель может в реальном времени точно определять ключевые положения тела и движения. Если хочешь попробовать её, изучи руководство Ultralytics по мониторингу тренировок.

Каковы преимущества использования компьютерного зрения для контроля тренировок спортсменов?#

Компьютерное зрение помогает отслеживать и улучшать результаты игроков новыми способами. Оно объединяет технологии и традиционные практики, чтобы добиваться лучших результатов. Рассмотрим его преимущества подробнее:

• Выявляются малозаметные детали, влияющие на результаты, что позволяет точечно их улучшать.
• Раннее выявление опасных движений помогает предотвратить травмы и сохранить здоровье игроков.
• Благодаря обратной связи в реальном времени тренеры и спортсмены могут сразу корректировать технику.
• Современная аналитика становится доступна командам всех уровней, делая анализ результатов доступнее.
• Решения по стратегии и тренировкам теперь принимаются на основе данных, что снижает зависимость от догадок и помогает улучшить тактику в целом.

Компьютерное зрение и стартапы в области ИИ, которые определяют будущее спорта#

Сочетание технологий и спорта открывает новые захватывающие возможности. Инновационные стартапы применяют компьютерное зрение и ИИ, чтобы изменить то, как мы играем, тренируемся и смотрим спорт. Давай кратко рассмотрим несколько заметных участников этой сферы.

Инновации Hawk-Eye#

Hawk-Eye Innovations — британская компания, специализирующаяся на компьютерном зрении, видеоповторах и графических технологиях. Её системы делают спорт справедливее и увлекательнее. Компания сотрудничает почти со всеми крупнейшими спортивными лигами мира. В число её технологий входят повторы SMART и система Track для отслеживания мячей и других объектов.

Рис. 5. Hawk-Eye Innovations

NEX Team и HomeCourt#

Компания NEX и её приложение HomeCourt делают баскетбольные тренировки эффективнее. Эта американская компания анализирует твою игру с помощью ИИ и камеры телефона. Приложение даёт обратную связь и предлагает увлекательные упражнения, имитирующие игру. Ты даже можешь тренироваться с друзьями. Как партнёр NBA, HomeCourt предоставляет аналитические данные об игре ведущих спортсменов.

Рис. 6. HomeCourt

Veo#

Veo, датская компания, меняет подход к съемке местных спортивных соревнований. Камера Veo Cam 3 записывает матчи без оператора. Она отслеживает происходящее и создает эффект трансляции. Затем Veo Analytics анализирует игру твоей команды. Это как собственная команда аналитиков.

Рис. 7. Veo Cam 3

Подводя итоги#

Мы увидели, как компьютерное зрение меняет спортивный мир. Оно преобразует всё: от тренировок игроков до просмотра матчей. Но это только начало. Если тебе интересны другие применения компьютерного зрения, Ultralytics поможет разобраться.

Загляни в наш репозиторий GitHub, чтобы узнать о нашем вкладе в компьютерное зрение и ИИ. А если хочешь посмотреть, как ИИ меняет такие сферы, как производство и беспилотные автомобили, изучи наши страницы с решениями.