Brevet FR3086433A1 — publié le 20200327

Description Titre de l'invention SYSTÈME ET PROCÉDÉ DE CAPTURE ET D'ANALYSE D'IMAGES. [0001] L'invention concerne un système et un procédé de capture et d'analyse d'images pour la mesure des performances sportives, l'assistance automatique à l'arbitrage et la retransmission automatique d'images vidéos. [0002] Il est connu de l'état de la technique des dispositifs d'analyse vidéo à partir des images fournies par les chaines de télévision. Ce dispositif a pour principaux inconvénients des infrastructures complexes et onéreuses (caméras professionnelles très haute définition, car régie, alimentation haute tension etc...), des images mobiles ne couvrant pas l'intégralité de la surface de jeu, de nombreuses interventions manuelles (post-processing) pour corriger les erreurs de saisie automatique et la gestion des occlusions, et enfin le système ne fonctionne pas ou partiellement, en temps réel. [0003] On connait également des dispositifs d'analyse de performance embarqués sur les joueurs (capteurs, accéléromètre, gyroscope, etc...). Ces dispositifs ont pour principal inconvénient de n'être autorisé que durant les phases d'entrainement, l'utilisation en compétition officielle étant formellement interdite dans la plupart des sports. Autre inconvénient majeur, ces dispositifs même miniaturisés, sont tous équipés de batterie à recharger périodiquement. Le nombre de capteurs étant important (un ou plusieurs par joueur), la gestion globale du dispositif et surtout la logistique associée est fastidieuse. [0004] On cannait également du document FR2679146A1 un système d'acquisition en temps réel de la position des joueurs et du ballon sur un terrain de sport. Ce dispositif a pour principal inconvénient l'utilisation d'émetteurs et de récepteurs miniatures embarqués sur les joueurs. [0005] Le document W01995010337A1 décrit un procédé de détection des situations de hors-jeu au jeu de football et installation pour la mise en oeuvre dudit procédé. Ce dispositif a pour principal inconvénient une application limitée à une simple règle dans un sport déterminé, l'utilisation d'émetteurs et de récepteurs 2 goniométriques UHF fixes et embarqués combinés éventuellement à une ou plusieurs caméras. [0006] Le document US2005/0162257 décrit également un système d'aide à l'arbitrage. Ce dispositif a pour principal inconvénient l'utilisation de toutes sortes de capteurs autour et sur le terrain. Ce dispositif a également pour principal inconvénient une application limitée uniquement à l'aide à l'arbitrage. [0007] Enfin, le document US2010/0026809 décrit un système de poursuite et de determination de position de joueurs. Ce dispositif a pour principal inconvénient l'utilisation de capteurs embarqués sur les joueurs et sur le ballon. [0008] La présente invention vise non seulement à pallier les multiples inconvénients des solutions existantes qui sont réservées au sport professionnel ou simplement aux séances d'entrainement, mais également à la rendre accessible à tous les sportifs amateurs qui participent à des compétitions. [0009] À cette fin, l'invention a pour objet un système de capture et d'analyse d'image disposé autour d'un terrain de sport, pour filmer, calculer et enregistrer en temps réel les positions et mouvements relatifs de chaque acteur ou objet présent sur le terrain, le système comprenant - une pluralité d'unités de capture et d'analyse distantes comprenant chacune une caméra, une carte électronique de calcul et un moyen de communication sans fil muni d'une antenne de communication, le moyen de communication étant programmé pour communiquer des données vidéo et des données de calculs à au moins: - une unité de capture et d'analyse centrale comprenant une caméra, une carte électronique de calcul et un moyen de communication sans fil muni d'une antenne de communication, le moyen de communication étant programmé pour communiquer avec les unités de captures et d'analyse distantes et la carte électronique de calcul étant programmée pour traiter les données brutes provenant des unités distantes et générer des données d'entrée pour au moins un algorithme de détection de fautes. Le moyen de communication étant également programmé pour communiquer via Internet avec : - une plateforme centrale hébergée sur au moins un serveur de calcul et de 3 stockage distant, la plateforme étant programmée pour centraliser les données de toutes les unités de capture et d'analyse, distantes et centrale, de tous les terrains équipés. [0010] Selon d'autres modes de réalisation: [0011] - chaque unité de capture et d'analyse peut comprendre, en outre, un panneau solaire et un module de gestion d'alimentation; [0012] - la plateforme centrale peut être programmée pour transmettre des données à des téléphones intelligents distant munis d'une application dédiée. [0013] [Invention a également pour objet un procédé de capture et d'analyse d'image pour filmer, calculer et enregistrer en temps réel les positions et mouvements relatifs de chaque acteur ou objet présent sur le terrain, le procédé comprenant les étapes suivantes ; a) installer les unités de capture et d'analyse d'un système précédent autour d'un terrain de sport de manière à ce que tout le terrain puisse être filmé par les caméras des unités de capture et d'analyse ; b) Analyser des vidéos obtenues par les caméras pour générer des données de géolocalisation en temps réel des joueurs et du ballon, ainsi que des données prédictives de positions. c) Enregistrement temporaire en continu des vidéos sur un principe d'une fenêtre glissante selon lequel seule une durée prédéfinie de vidéo est stockée temporairement et en continu, les enregistrements antérieurs étant effacés en continu ; d) Filtrer les images et générer des données d'entrée à au moins un algorithme de détection de fautes implémentées par l'unité de capture et d'analyse centrale; e) En cas de faute détectée : - commander un stockage définitif de la durée prédéfinie de vidéo au cours de laquelle la faute a eu lieu ; - commander des vidéos à des unités de capture et d'analyse distantes spécifiques lorsqu'un évènement est détecté en fonction des données de géolocalisation en temps réel des joueurs et du ballon, ainsi que des données prédictives de positions. 4 f) transmettre des données statistiques et/ou des données vidéo de rediffusion à des utilisateurs de téléphones intelligents munis d'une application dédiée. [0014] D'autres caractéristiques de l'invention seront énoncées dans la description détaillée ci-après, faite en référence aux dessins annexés, qui représentent, respectivement : [0015] [Ag.1] représente une vue schématique en plan d'un exemple de plan d'implantation du dispositif selon l'invention dans le cas d'un terrain de football ; [0016] [Fia.2] représente une vue schématique en perspective d'un exemple de réalisation d'une unité de capture et d'analyse d'un système selon l'invention ; [0017] [Fïg.3] représente un diagramme du système selon l'invention et son interaction avec les utilisateurs via l'application mobile ; [0018] [Fig.4] représente une vue schématique en plan des communications entre les différents éléments du dispositif selon l'invention dans le cas d'un terrain de football ; [0019] [Fig.5] représente une vue schématique du synoptique de fonctionnement du dispositif selon l'invention ; et [0020] [Fig.6] et [Fig.7] représentent des vues schématiques en plan de la détection des joueurs sur un terrain de football à l'aide d'un système selon l'invention. [0021] L'invention consiste à déployer autour de n'importe quel terrain de sport, un système astucieux qui détecte, reconnait et analyse en temps réel tous les acteurs présents sur l'aire de jeu (joueurs et arbitres) ainsi que tout autre objet en mouvement (ballon, balle, palet, volant etc...). Ce système est composé d'une combinaison d'équipements en réseau de haute technologie mais grand public et bon marché donc accessible à tous: caméras 1-ID miniatures, mini-PC, téléphones mobiles (téléphones intelligents), tablettes et micro-ordinateurs. Par souci de simplification, nous appellerons ce système d'objets connectés entre eux « système d'objets connectés », [0022] Grâce aux techniques de vision assistée par ordinateur, à l'apprentissage machine, les positions, les vitesses, les gestes de chaque individu ou objets en mouvement, sont suivis, analysés, enregistrés et traités grâce à des algorithmes de calculs statistiques et prédictifs. [0023] Le système d'objets connectés selon l'invention permet de géolocaliser en temps réel les différents acteurs et objets en mouvement, donc de suivre les performances individuelles et collectives, d'apporter un support aux arbitres (position théorique en 2D, image statique ou Rediffusion dynamique en vidéo), de retransmettre sur n'importe quel périphérique (téléphone intelligent, tablette ou PC) un évènement sportif, de collecter et d'interfacer toutes les données sur une plateforme d'échange dont les niveaux d'accessibilité sont définis selon les profils des utilisateurs. [0024] Le système d'objets connectés selon l'invention inclut un nombre variable, évolutif et totalement adaptable d'objets connectés selon la nature du sport et la configuration du terrain afin d'obtenir des données de qualité optimale sous différents formats (fichiers de données brutes et fichiers vidéos), [0025] L'invention s'articule autour des techniques de vision assistée par ordinateur ou "Computer vision". Ces techniques sont basées sur de nombreux algorithmes et autres classificateurs d'apprentissage machine pour l'extraction d'arrière-plan, la détection et le suivi d'objet en mouvement (i