Изучение применения компьютерного зрения в спорте

История спорта насчитывает как минимум 3000 лет. По мере развития технологий и общества развивался и спорт. Сегодня мы видим, как компьютерное зрение используется в спортивной индустрии.

Компьютерное зрение — это раздел искусственного интеллекта (AI), который позволяет компьютерам «видеть», распознавая изображения и видео. Большинство спортивных соревнований уже снимаются и транслируются. Обилие данных делает спортивную индустрию отличной сферой для различных применений 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 обычного просмотра трансляции мы можем видеть, как игра анализируется в реальном времени. Теперь разберём несколько применений компьютерного зрения в спорте в реальном времени.

Поддержание интереса болельщиков#

Основа спортивной индустрии — поддерживать у болельщиков хорошее настроение, интерес и удовольствие от просмотра. Согласно одному исследованию, 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?#

Компьютерное зрение в сочетании с дополненной реальностью (AR) может добавлять интерактивные элементы во время просмотра игры. Допустим, ты смотришь футбольный матч. По ходу игры на экране появляются статистические данные в реальном времени. Они показывают скорость игроков или расстояние, на которое улетает мяч после удара. Это становится возможным благодаря AR.

Оно накладывает цифровые элементы непосредственно на прямую трансляцию или игру, которую ты смотришь. Компьютерное зрение помогает распознавать движения конкретных игроков. AR использует эту информацию и бесшовно интегрирует её в реальном времени. Так обычный просмотр превращается в интерактивный опыт.

Во время чемпионата мира FIFA 2022 года FIFA представила приложение с дополненной реальностью, чтобы сделать впечатления болельщиков на стадионе ещё ярче. Приложение использовало компьютерное зрение для распознавания игроков на поле в реальном времени. Болельщики могли просматривать статистику и тепловые карты прямо со своих смартфонов. Наводя устройства на происходящее на поле, они видели подробную информацию об игроках и тактические тепловые карты, например тепловую карту нападающих ниже.

Рис. 1. Приложение FIFA с дополненной реальностью

Компьютерное зрение — будущее вовлечённости болельщиков?#

Компьютерное зрение формирует будущее вовлечённости болельщиков. Это подтверждает опрос экспертов спортивной индустрии. Участников попросили предположить, какая технология сильнее всего изменит взаимодействие с болельщиками в ближайшие 3–5 лет. Виртуальная и дополненная реальность (VR/AR) и искусственный интеллект (AI) оказались главными вариантами: их выбрали соответственно 33% и 29% респондентов.

Рис. 2. Инфографика о том, какая технология изменит спортивную индустрию.

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

Автоматизированное судейство#

Важная часть спорта — обеспечение честного и добросовестного проведения каждой игры. Традиционно эта ответственность лежит на плечах судьи-человека. Но как бы хорошо люди ни выполняли свою работу, время от времени они ошибаются. Системы автоматизированного судейства могут поддерживать принятие решений во время игр.

Как компьютерное зрение помогает создавать системы автоматизированного судейства?#

Компьютерное зрение помогает принимать судейские решения точнее, уменьшая роль догадок. Например, автоматизированное судейство можно использовать в теннисе, когда игрок оспаривает решение о попадании мяча в линию.

Рис. 3. Использование компьютерного зрения для судейства теннисных матчей.

Системы компьютерного зрения могут отслеживать мяч, анализировать его траекторию и точно определять место приземления. Обрабатывая изображения с различных камер вокруг корта, они могут однозначно установить, попал мяч в пределы площадки или вышел за них.

Технология Hawk-Eye — отличный пример такого применения. С 2022 года US Open полностью изменил подход к определению попаданий в линии и активно использует такие технологии, как Hawk-Eye, для автоматизированного судейства.

Как автоматизированное судейство влияет на спорт?#

Системы автоматизированного судейства повышают точность и справедливость решений в игре. Например, видеоассистент арбитра (VAR) в футболе повысил точность ключевых решений в Премьер-лиге с 82% до впечатляющих 96%.

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

• Снижение влияния человеческого фактора: уменьшает вероятность того, что судьи пропустят или неправильно определят игровые эпизоды.
• Повышение справедливости: гарантирует, что все команды оцениваются по одним и тем же стандартам.
• Повышение прозрачности: даёт болельщикам и командам более ясное представление о процессе принятия решений.
• Поддержка игроков и тренеров: уменьшает количество несправедливых наказаний и пропущенных нарушений.

Помощь спортсменам в тренировках#

Спортсмены много тренируются и усердно работают за кулисами. Тренировочные занятия обычно направлены на повышение спортивных результатов и снижение риска травм. Используя передовые технологии, такие как алгоритмы машинного обучения, тренеры могут анализировать данные и дополнительно совершенствовать тренировочные программы. Спортсмены могут оптимизировать свой режим тренировок и достигать максимальных результатов, одновременно снижая риск травм.

Как компьютерное зрение можно использовать для мониторинга тренировок спортсменов?#

Компьютерное зрение помогает контролировать тренировки спортсменов, отслеживая движения и предоставляя обратную связь во время выполнения упражнений. Например, во время подтягиваний оно может отслеживать движения тела и количество повторений, проверяя правильность техники. Если техника нарушена, система может подсказать спортсмену скорректировать движение, помогая избежать травм и повысить эффективность тренировки.

Аналогично, во время отжиманий компьютерное зрение может обнаруживать и отслеживать положение тела, а также глубину каждого повторения. Оно мгновенно сообщает о технике, чтобы спортсмен понимал, правильно ли выполняет упражнение. Это помогает тренироваться безопасно и эффективно, повышая общие результаты.

Рис. 4. Оценка позы во время отжиманий с помощью моделей Ultralytics YOLO.

В примерах выше ты видишь Ultralytics YOLOv8 в действии: модель точно отслеживает движения спортсменов во время тренировок. Она может точно определять ключевые положения и движения тела в реальном времени. Если хочешь попробовать её, изучи дополнительные материалы здесь.

Каковы преимущества использования компьютерного зрения для мониторинга тренировок спортсменов?#

Компьютерное зрение помогает отслеживать и улучшать результаты игроков инновационными способами. Оно объединяет технологии с традиционными методами для достижения лучших результатов. Рассмотрим его преимущества подробнее:

• Выявляются незаметные детали результатов, что открывает возможности для целенаправленных улучшений.
• Раннее выявление опасных движений помогает предотвращать травмы и поддерживать здоровье игроков.
• Тренеры и спортсмены могут сразу корректировать технику благодаря обратной связи в реальном времени.
• Команды любого уровня получают доступ к расширенной аналитике, что делает анализ результатов доступнее.
• Решения по стратегии и тренировкам теперь принимаются на основе данных, что снижает зависимость от догадок и улучшает общую тактику.

Компьютерное зрение и стартапы в области AI, формирующие будущее спорта#

Сочетание технологий и спорта создаёт захватывающие новые возможности. Инновационные стартапы применяют компьютерное зрение и AI, чтобы улучшить то, как мы играем, тренируемся и наслаждаемся спортом. Давай кратко рассмотрим несколько интересных участников этого направления.

Инновации Hawk-Eye#

Hawk-Eye Innovations — ведущая компания из Великобритании. Она специализируется на компьютерном зрении, видеоповторах и графических технологиях. Её системы делают спорт более честным и захватывающим. Компания сотрудничает почти со всеми крупнейшими спортивными лигами мира. Технологии Hawk-Eye включают интеллектуальные видеоповторы SMART и систему «Track» для отслеживания мячей и других объектов.

Рис. 5. Hawk-Eye Innovations

NEX Team и HomeCourt#

NEX и их приложение Homecourt делают баскетбольные тренировки интеллектуальными. Эта американская компания анализирует твою игру с помощью AI и камеры телефона. Она предлагает увлекательные игровые упражнения и рекомендации по тренировкам. Ты даже можешь тренироваться с друзьями. Как партнёр NBA, HomeCourt предоставляет аналитику на основе данных лучших игроков.

Рис. 6. HomeCourt

Veo#

Veo меняет подход к записи местных спортивных соревнований в Дании. Камера Veo Cam 3 может снимать игры без оператора. Она отслеживает происходящее и создаёт впечатление полноценной трансляции. Затем Veo Analytics разбирает результаты твоей команды. Это всё равно что иметь собственную аналитическую команду.

Рис. 7. Veo Cam 3

Подводя итоги#

Мы увидели, как компьютерное зрение производит настоящий переворот. Оно меняет всё: от тренировок игроков до того, как мы смотрим игры. Но это только начало. Если тебе интересно узнать о других применениях компьютерного зрения, Ultralytics поможет.

Загляни в наш репозиторий на GitHub, чтобы изучить наш вклад в развитие компьютерного зрения и AI. А если ты хочешь увидеть, как AI меняет такие области, как производство и технологии беспилотного вождения, перейди на страницы наших решений. Приготовься удивиться возможностям AI и компьютерного зрения — будущее начинается здесь!