主持人:林政寬教授
隨著時間的推移,台灣的羽球選手以優異的表現在世界舞台上越來越受到關注,帶動了台灣國內人民對於羽球運動的熱情與投入,為羽球產業帶來了許多的商機和潛力。然而以另一大產業推手,羽球球館經營者的角度而言,首要考量無疑是以最有效率的方式滿足使用者的需求,提高客人的黏著度。因此本子計畫希望透過人工智慧的能力賦予球場更多的服務面向,包括整合羽球追蹤及落點判斷的賽事自動計分系統,以及基於影像分析的互動式發球機器人。藉由我們的智慧化球館,無論是娛樂上的輕鬆互動、競技上的認真勝負、抑或是訓練上的技戰術提升,需求各異的民眾都能得到更多元豐富的使用體驗,最終和經營者之間達到雙贏,共同推動整體羽球產業的發展。
為了能夠精確捕捉當下球場資訊,預計圍繞著球場部屬多台相機,並大致可分為布於高處的一般相機,以及布於接近地面處,專司線審工作輔助落點判斷的高速攝影機。
圖一、預期場地相機配置圖
為了使我們整個系統能夠適應在不同場館中的相機布置,同時解決倘若在系統運作期間相機遭到偏移需要重新定位,人為地重新進行對齊相當耗時且費神的問題,我們整合了AI背景濾除和模板比對,自動對畫面中的場地標線進行辨識,進而計算畫面座標和球場座標的對應關係以及球場內外劃分,以利後續研究工作之展開。
圖二、場地辨識示意圖,計算出能將畫面座標和球場上的實際座標進行轉換的轉換矩陣
圖三、界內界外劃分結果
為了實現完整的計分系統,我們重新設計落地事件預測的系統架構,我們使用全新的TrackNetV3架構,並使用全新的資料集訓練,成功解決以往方法在球減速後預測軌跡準確度下降的問題,另外,我們採用比賽視角來應用在落地事件預測的任務上。
比賽視角
我們發現羽球的落地軌跡不像是網球落地軌跡相當明確,因此在嘗試過各種落地判斷法則後,我們認為直接對羽球球速變化來做分析對於落點判斷效果最好,因此我們的設計架構如下,先針對慢球速連續幀進行判斷,若連續的慢球速幀成立,則再進行連續靜止幀進行判斷,若也成立則辨別為落地事件發生。而這種落地事件偵測架構策略可以很好規避掉羽球被打出球場外(畫面之外)和球在來回的最高點和未偵測到球的誤判發生。
預計將完成計分系統內各個子系統的開發,包括作為前置工作的場地辨識,智慧球館的硬體設備的規劃及布置、以及兩視角的羽球定位和協同演算法的研究。最後整合各個部件,實現自動計分系統。
圖七、自動計分示意圖