疑惑の判定？サッカーのVAR判定システムからみる、現代スポーツAIのすごさ

こんにちは！sakasegawa( https://twitter.com/gyakuse )です！
日本勝ってめちゃくちゃ嬉しい気持ちなので、まとめました。

## VARって一体なに？

VARとは、ビデオアシスタントレフェリーの略で、サッカーのレフェリーがビデオを使用して判断を修正するためのシステムです。ひとつ大事なことは、VARはAIを前提としません。

![FTI-FWC-landing-page-FWC22-Camera-Plan__1154×681_.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2958603/b1a19fca-adb4-8236-e5a7-19cee5d8b800.png)
[引用: FIFA公式サイト](https://www.fifa.com/technical/football-technology/football-technologies-and-innovations-at-the-fifa-world-cup-2022/video-assistant-referee-var)

上図のような、大量のカメラ情報を統合する仕組みがあり、VARルームにて確認することができます。


![171879_vor_rus_rs__2048×1365_.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2958603/e49aeaa0-eb73-108b-2254-84e943f0948b.png)
[引用: FIFA公式サイト](https://www.fifa.com/technical/football-technology/football-technologies-and-innovations-at-the-fifa-world-cup-2022/video-assistant-referee-var)

このカメラの映像と各種AIが提供するデータをもとに統合的に判断を下すことがVARの基本的な流れになります。

## AIの提供する仕組み

VARをサポートするAIには3つの種類があります。

- IoTサッカーボール
- 半自動オフサイドテクノロジー
- ゴールラインテクノロジー

半自動オフサイドテクノロジーは2022カタールより導入された新しい仕組みになります。

## IoTサッカーボール

IoTサッカーボールのテクノロジーはKINEXONが提供しています。
このボールは以下の情報を提供します。

- いつ蹴られたか: サッカーボールに入ったIMUチップによる、3軸ジャイロセンサ ＋ 3軸加速度センサ ＋ 3軸コンパスの情報
- どこに座標地点にあるか: UWB測位システムによる位置情報

IMUチップは先日発表され話題になった[mocopi](https://www.sony.jp/mocopi/)にも採用されているので聞き馴染みがあるかと思います.
UWB測位システムは、広帯域無線技術を利用した測位システムのことを指します。UWBは、帯域幅が非常に広い無線周波数を使用することで、高い測位精度を実現します。
概念図を以下に示します。
![180306_KINEXONSystem_Sensornetzwerk_Website.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2958603/e2b64ba5-9c6b-7ce9-5480-fd05eda8cc39.png)
[引用: KINEXON](https://kinexon.com/technology/real-time-locating-system-rtls/)

UWBのすごいところは、リアルタイム性に優れているところです。
![](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2958603/3fa6b740-86c9-071d-a9ab-03ce504b69a7.png)
[引用: 屋内測位技術の動向について](https://www.apptec.co.jp/technical_report/index.html)

こうした技術により、ボールがどこにあり、いつどの場所で蹴られたか、ということを判断することができるようになりました。 **人間の目やコンピュータビジョンでは、「蹴った」瞬間が判別できないことがあるため** 、非常に重要な情報源になります。
UWB測位にも誤差があるため、主にキックタイミングの補正に使われていると推測されます。

なお、UWB技術はiPhoneに搭載され、2019年に法改正があるなどホットな技術であり、
国内ではBリーグのサンロッカーズ渋谷がKINEXON社のシステムを導入するなどしています。

[総務省: UWB無線システムの屋外利用時の運用制限について](https://www.tele.soumu.go.jp/j/sys/others/uwb_outdoor/)
[サンロッカーズ渋谷事例](https://www.sportajapan.com/post/press-release-sunrockers-shibuya-to-implement-kinexon-imu)

## 半自動オフサイドテクノロジー

半自動オフサイドテクノロジーは以下の仕組みを提供しています。

- コンピュータビジョンによる、選手の正確な位置および姿勢の検知
- IoTサッカーボールから提供されるデータと統合したオフサイドの自動判定
- 選手の位置と態勢からの自動的な3D映像の生成
- VARチームへの自動アラート

この位置および姿勢の検知については詳細なテクノロジーが公開されていませんが、
専門に学習させた物体検知モデルと姿勢推定モデルを統合して使っていると推測されます。

![Train_YOLOR_on_Custom_Data___Object-detection_technology_is_widely…___by_Muhammad_Rizwan_Munawar___Augmented_Startups___Medium.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2958603/f61f7439-664f-e20d-9989-dd786d326973.png)
[引用: https://medium.com/augmented-startups/train-yolor-on-custom-data-f129391bd3d6](https://medium.com/augmented-startups/train-yolor-on-custom-data-f129391bd3d6)

こうした処理のためには複数カメラを用いてReID(人物同定)を行う必要があり、それに関する研究もさかんに行われています。

## ゴールラインテクノロジー

ゴールラインテクノロジーは上記のサッカーボールIoTや半自動オフサイドテクノロジーとは独立したテクノロジーです。
14台のハイスピードカメラで撮影した映像をもとにゴールに入ったかどうかを判定しています。


ちなみに、この記事はChatGPTにアシストしてもらいながら記述しました。
AI、すごい！

## 記事をAIアシストで書いてみた

![ChatGPT.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2958603/523827aa-9fdf-8a05-7897-db2ede28ade4.png)
![ChatGPT.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2958603/59c8b24a-ff1b-caed-8093-fdbfd4bd3a93.png)
![ChatGPT.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/2958603/15712a9a-f065-6cc4-8a2a-dd8d2a0c4472.png)


## References

- Video Assistant Referee (VAR) - FIFA
    - https://www.fifa.com/technical/football-technology/football-technologies-and-innovations-at-the-fifa-world-cup-2022/video-assistant-referee-var
- Semi-automated offside technology to be used at FIFA World Cup 2022™ - FIFA
    - https://www.fifa.com/technical/media-releases/semi-automated-offside-technology-to-be-used-at-fifa-world-cup-2022-tm
- Goal-line technology - FIFA
    - https://www.fifa.com/technical/football-technology/football-technologies-and-innovations-at-the-fifa-world-cup-2022/goal-line-technology