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走近鹰眼技术_中国_鹰眼_已登场

走近鹰眼技术:中国“鹰眼”已登场

□ 田 远 崔 岩 李新刚

2004年雅典奥运会上,由于裁判的误判,中国花剑“三剑客”叶冲、董兆致和王海滨以两剑之差痛失男子花剑团体金牌。4年后的北京奥运会上,仲满夺得男子佩剑金牌,成功为中国剑客正名,这枚金牌的背后,除了运动员的个人努力外,当时首次在奥运会上大规模使用的鹰眼技术也功不可没。让我们一起走近鹰眼技术,了解这个奥运赛场上的电子裁判。鹰眼技术简介

鹰眼技术又称即时回放系统,由英国的Roke Manor 研究有限公司开发,“鹰眼”(Hawk Eye )的名称来自其发明人保罗·霍金斯(Paul Hawkins )的姓氏的前4个字母。鹰眼系统十分精密,由8个或者10个高速摄像头、4台电脑和大屏幕组成。在板球、网球、足球等运动中使用鹰眼技术,可追踪记录球的路径,并显示记录的实际路径的图形图像,还可以预测球的未来路径。其在网球比赛中的工作过程是:首先,借助电脑的计算把比赛场地内的立体空间分隔成以毫米计算的测量单位;然后,利用高速摄像头从不同角度同时捕捉网球飞行轨迹的基本数据;再通过电脑计算,将这些数据生成三维图像;最后利用即时成像技术,由大屏幕清晰地呈现出网球的运动路线及落点。从数据采集到结果演示,这个过程所耗用的时间不超过10秒钟。

助手段为观众和解说员服务。后来,该系统被广泛应用到网球、击剑、体操、高尔夫、斯诺克等运功项目的赛事转播中。我国于2006年9月11日在中国网球公开赛上首次引进鹰眼系统,之后在我国的斯诺克比赛以及北京奥运会的击剑、网球等项目比赛中也使用了该系统。鹰眼系统作为一种电视转播手段和裁判辅助系统,有助于保障比赛的公平、公正,得到了广泛应用,取得了良好效果。羽毛球、乒乓球、排球、篮球等项目也跃跃欲试,预备引入该技术。鹰眼技术国外典型专利介绍

目前在网球比赛中广泛使用的鹰眼技术来自Roke Manor 公司,该公司的专利文献GB2357207A 介绍了一种球跟踪及轨迹预测系统,该系统在球场边界附近的固定位置设置至少4部摄像机,将信号输出至CPU ,2部摄像机确定球在一系列帧中的三维位置,处理器根据球的三维位置预测其飞行轨迹并且在场地模型上表示出轨迹,由数字发生器记录存储与球飞行轨迹相关的数据,处理器利用该数据进行判定。在该文献基础上,GB2403362A 进一步介绍了一种利用声音和视频数据来计算撞击位置的装置,该装置可以用于确定板球、棒球、网球和其余用球拍或球棒的运动项目中球的撞击位置。

正是基于上述专利,Roke Manor 公司以及之后成立的鹰眼系统创新有限公司的鹰眼技术在网球、板球、足球等赛事领域获得了广泛应用。此外,鹰眼系统创新有限公司在上述技术的基础上,还开发出网球、板球等运动项目的教练及培训系统。鹰眼技术中国专利申请概况

1.专利申请量分析

为了解鹰眼技术在我国的发展概况,笔者在中国专利文摘数据库(CNABS )中以分类号结合关键词进行了检索,得到相关专利申请80件,检索文献始于CNABS 数据库最早收录的文献,止于2012年8月

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1 应用于网球比赛中的鹰眼系统

鹰眼技术通常用于体育比赛电视转播。2001年,英国电视4台在转播英格兰和澳大利亚之间举行的板球系列对抗赛时首次使用了鹰眼技术,作为转播的辅

辅助斯诺克判别方法,CN101537251A 介绍了一种基于图像匹配技术的台球复位方法,CN101947385A 介绍了一种在斯诺克运动中获取台球碰撞关系和完整运动轨迹的方法,CN101628174A 介绍了自动畸变校正的斯诺克台球桌面坐标的提取方法,CN201815088U 介绍了一种斯诺克台球互动装置。其中发明专利申请4件(已获授权3件),实用新型专利申请2件。由

此可见,该中国鹰眼系统的技术含量较高,其中,球复位方法及坐标提取方法是核心技术,这也许是该系统能够应用于斯诺克中国公开赛从而得到商业化实践的主要原因。

除了上述已成功进行商业应用的针对斯诺克台球比赛的中国专利申请,在鹰眼技术领域还有针对其他不同运动项目的多篇中国专利文献,简介如下:CN101067866A 针对英国鹰眼系统的不足提出了通过对图像进行去噪等预处理后再利用背景差分法等进行仿真和三维重现的技术;CN101835513A 介绍了用于捕获网球比赛数据的系统,利用该系统能将详细的比赛数据提供给专家系统来向选手返回建议;CN101458434A 介绍了精确测量和预测乒乓球轨迹的系统与系统运行方法;CN101422648A 介绍了羽毛球客观辅助边线裁判系统;CN2689997Y 介绍了体操竞赛用越界报警装置;CN101883613A 介绍了用于检测通过球门平面的物体的球门检测器;CN102335500A 介绍了一种能进行进球判定的球门。从上述专利文献可以看出,鹰眼技术在比赛中的线审、球速测定、发球对比、击球统计、运动员动作捕捉、足球的进球及越位判定等方面有广阔的应用前景。

随着鹰眼技术在各项比赛中的广泛使用,我国相关企业及技术人员在该领域已经申请了一定数量的专利,但大多是关于具体运动领域的辅助裁判系统及判断方法,在鹰眼技术未来的发展方向,如球员比赛数据分析系统、教练培训系统、远程对战系统等方面的研究投入还不够。我国相关企业可结合自身业务特点,加强在上述方面的投入,提交更多高质量的专利申请,以提高企业的核心竞争力,推动鹰眼技术在更多运动项目中的应用。(作者单位:国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心机械部

图2 鹰眼技术中国专利申请量趋势图

日公开的专利文献。由于专利申请公开时间的滞后,检索得到的2012年该领域中国专利申请量较小。

从图2所示的鹰眼技术历年中国专利申请量的变化趋势来看,受鹰眼技术在网球、板球赛场上的实际应用影响,鹰眼技术中国专利申请量于2005年达到一个高峰,而鹰眼技术在2008年北京奥运会上的成功应用,更使得该领域中国专利申请量在2010年达到19件的峰值。

2.典型中国专利申请介绍

2011年世界斯诺克中国公开赛中,一套由中国人自主研发的鹰眼系统与英国的鹰眼技术一起服务于电视转播,成为赛事的一大亮点。虽然在电视转播的应用上十分类似,但这两套鹰眼系统在技术层面上存在实质性的区别。中国的鹰眼系统已提交6项中国专利申请,不仅能服务于斯诺克比赛的电视转播,还有帮助练习、管理比赛等新功能。这6项专利申请中,CN201282530Y 介绍了一种计算机台球辅助裁判装置,CN101770550A 介绍了一种斯诺克台球的计算机

图3 中国鹰眼系统在斯诺克比赛中的应用

责任编辑 王瀛

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