Desarrollo de algoritmos de calibración automática de cámaras de vídeo a partir de patrones tridimensionales y bidimensionales para su aplicación en eventos deportivos

Abstract

Hoy en día, la evolución de las tecnologías en el mundo futbolístico está en auge. Se han desarrollado técnicas para reducir los errores arbitrales y para ofrecer una experiencia más completa al usuario. Gran parte de la información de un partido se obtiene a partir de las imágenes capturadas por las cámaras, por ello la calibración de cámaras es muy importante para obtener datos precisos y fiables.
En este trabajo se ha desarrollado un método de calibración fotogramétrica con patrones tridimensionales y bidimensionales. Se ha realizado a partir del algoritmo Direct Linear Transformation (DLT), puntos conocidos del patrón en el mundo real y sus equivalentes en la imagen.
Para calibrar cámaras a partir de imágenes de una retransmisión de fútbol se ha utilizado la calibración con patrón 2D, puesto que el patrón es el campo por ser invariable. El objetivo principal de este trabajo es el estudio de la calidad de la calibración a partir de diversos métodos de detección de puntos del patrón en la imagen. Los algoritmos de detección de puntos que se han tenido en cuenta son la detección de líneas blancas rectas, la detección de bandas de césped y la detección de líneas curvas y construcción de su circunferencia.
Para llevar a cabo los experimentos, se han generado las escenas en Blender, un entorno virtual 3D, para poder así construir los patrones y conocer con exactitud sus coordenadas.
El patrón tridimensional utilizado para verificar el funcionamiento del método desarrollado ha sido un cubo damero. Por otro lado, el patrón bidimensional ha sido un tablero de ajedrez. Por último, para la calibración a partir de imágenes de un partido de fútbol, se han simulado en Blender escenas reales con las que posteriormente se ha realizado el estudio.