Orientador : Neucimar Jeronimo Leite / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T23:56:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FigueroaRivero_PascualJovino_D.pdf: 1324138 bytes, checksum: 206f6ef2cf6eeb32b291aee3fa89ff4e (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O rastreamento de objetos a partir de imagens de video e um problema que tem despertado muito interesse nos ultimos anos, principalmente pela ampla gama de aplicaçoes, tais como realidade virtual, sistemas de vigilancia, rob'otica, analise de movimentos humanos, etc. Na analise do movimento humano as variaveis cinematicas (por exemplo, a distancia percorrida, velocidade, aceleracao, etc) sao parametros importantes para a avaliacao clinica de pessoas com deficiencias motoras, assim como para medir o rendimento do desempenho de atletas. Dentre as muitas formas de descriçao de movimentos humanos, a an'lise cinem'tica por videogrametria tem um grande potencial de aplicação dada a simplicidade dos equipamentos (cameras de video) necessarios 'a sua implementacao e 'a variedade de problemas possiveis de serem considerados. Porem, a automacao na determinacao destes parametros e um problema computacional complexo devido ao grande numero de fatores que dificultam a identificacao e extracao dos objetos de interesse. O objetivo deste trabalho 'e desenvolver algoritmos de rastreamento que permitam a obtencao automatica das coordenadas 2D ou 3D dos objetos de interesse, com a finalidade de quantificar os parametros cinematicos do movimento. Neste trabalho, os problemas relacionados ao rastreamento de objetos sao abordados a partir de duas areas de aplicacao: analise clinica (marcha, coluna, movimento respiratorio), e a 'analise de desempenho dos atletas (jogadores de futebol). No primeiro caso, apresentamos algoritmos para o rastreamento dos marcadores que sao fixados no corpo do sujeito nos pontos de interesse (por exemplo, as articulacoes). Esta abordagem leva em consideracao aspectos tais como o posicionamento e quantidade de marcadores. J'a o segundo problema aborda especificamente o rastreamento de jogadores de futebol durante uma partida, levando-se em conta as possiveis mudan¸cas de iluminacao, oclusao de jogadores e o uso de m'ultiplas cameras com diferentes enquadramentos / Abstract: The problem of tracking objects from a sequence of video images has been of great interest in the recent years. This interest is motivated, especially, by the wide range of applications such as virtual reality surveillance systems, robotic, human motion analysis, etc. In the human motion analysis, the kinematic variables, (e.g., the covered distance, velocities and accelerations) are important parameters for clinical evaluation of the subjects with motion disabilities, as well as measurement of motion performance of athletes. Among the different ways of human motion description, the kinematic analysis by videogrammetry represents a wide of aplication due the simplicity of the used devices (video cameras) for their implementation and the variety of problem that can be considered. However, the automatic determination of these parameters is a complex omputational problem because of the great number of aspects that make difficult the identification and extraction of the objects of interest. The aim of this work is to develop algorithms for tracking of objects allowing an automatic determination of their 2D or 3D coordinates, as well as the quantification of the kinematic variables of human motion. In this work, the problems related to tracking are associated with two applications: the clinical analysis of human motion and athlete performance analysis. In the first case, we present algorithms for tracking of markers fixed to the human body in the regions of interest (e.g., in the articulations). This approach takes into account aspect such as placement and quantity of markers. In the second case, we consider the problem of tracking soccer players during a match, taking into consideration the possible changes of illumination, players¿ occlusion, and the use of multiple cameras covering the whole playing field / Doutorado / Ciência da Computação / Doutor em Ciência da Computação

Orientador: Ricardo Machado Leite de Barros / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Educação Fisica / Made available in DSpace on 2018-08-06T05:40:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Misuta_MiltonShoiti_M.pdf: 595720 bytes, checksum: 9b42d7a0badf01a753076543ca54f4ff (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: A análise objetiva da dinâmica de um jogo de futebol requer o desenvolvimento de metodologias eficientes para detectar e codificar as informações disponíveis durante a partida. Dados contínuos sobre a posição em função do tempo de cada um dos atletas possibilitam análises das distâncias percorridas por cada um, as regiões do campo em que se deslocaram, as distribuições de velocidades, além de análises táticas. Um método automático capaz de fornecer estes dados foi recentemente proposto e baseia-se no registro em vídeo do jogo por câmeras digitais e posterior rastreamento dos jogadores nas seqüências de imagens utilizando técnicas de processamento de imagens, em particular, morfologia matemática. As vantagens do método são a de fornecer dados simultâneos dos jogadores das duas equipes em uma partida sem interferir no desempenho ou significar risco ao atleta, uma vez que este não tem que se deslocar portando transmissores/receptores, como em outros métodos descritos na literatura. Este trabalho consiste na validação do método de rastreamento automático de trajetórias de jogadores de futebol por videogrametria e a aplicação do método em uma partida oficial do Campeonato Brasileiro de Futebol. Os objetivos do estudo foram: a) avaliar a acurácia do método na determinação da posição de um determinado ponto no campo; b) avaliar a acurácia do método na determinação das distâncias percorridas pelos atletas; e c) avaliar a aplicabilidade do método na análise de uma partida oficial. Os resultados da avaliação das medidas de posição do jogador no campo foram: acurácia (30,61cm), bias (30,53cm) e precisão (2,16cm). Os resultados da avaliação da distância total percorrida pelos atletas em situação controlada foram: acurácia (4,14 m), bias (3,98m) e precisão (1,15 m) em uma distância total de 2.924 metros. A análise de regressão linear mostrou que o método baseado em videogrametria forneceu medidas equivalentes aos obtidos por medição direta, R2 (1,0000), coeficiente angular (0,9877) e intervalo de confiança (0,9868 a 0,9887), coeficiente linear (¿2,2680m) e intervalo de confiança (-4,0151 m a ¿0,5209 m). O método foi aplicado em uma partida oficial de futebol e, embora o rastreamento não tenha sido totalmente automático, foi possível a obtenção das distâncias percorridas de todos os jogadores do time A e B (1o. e 2o. tempos) e as distribuições de velocidades para todos os jogadores do time A (1o. e 2o. tempos). O método mostrou-se confiável para a identificação das variáveis estudadas, além de não interferir no desempenho do atleta e ser aplicável em torneios oficiais / Abstract: An objective analysis of the dynamic of a soccer game required the development of efficient methodologies for detection and codification about information during the match. The continuous data about the position in function of time of each players movement, make possible the analysis of covered distances, the displacement region in the field, the distribution of velocities, as well as the tactical analysis of the players movement. An automatic method capable in providing this data was recently proposed and it is based on the video register of a game by digital cameras and the tracking of the players using image processing and computer vision techniques. The advantages of this method consist in making available of simultaneous data of the players of both teams, without interfering in the performance or causing risk to the players, since they don¿t need to carry any device as it is used by other methods found in the literature. This work consists in validation of method for automatic tracking of players based on videogrammetry. The method was applied in a official match of the national soccer championship. The objective of this study was a) evaluate the accuracy of the method in the determination of the position of the points in the field; b) evaluate the accuracy of the method in the determination of the distance covered by the players; c) evaluate the applicability of the method in a official soccer game. The result of the evaluation of the measured player position was: accuracy (30,61cm), bias (30,53cm), precision (2,16cm). The result of evaluation of the total distance covered by a subject in the experimental test was: observed value (2.884,67 m). The difference found between the expected value (2.924 m) and the observed value was 40,19 m and this result represents a relative error of 1,37%. The analysis of linear regression showed that the method based on videogrammetry supplied a measurement equivalent to the values obtained by direct measurement: R2 (1,00), angular coefficient (0,9877) with confidence interval (0,9868 m to 0,9887 m), linear coefficient (-2,2680 m) with confidence interval (-4,0151 m to ¿0,5209 m). The method was applied in a official soccer match, and although the tracking was not totally automatic, it was possible to analyze the distance covered by all players and their velocities of both team during the first and the second half of the match. The method showed to be confident for the identification of the studied variables, besides not interfering in the performance of the player and can be used during the official matches / Mestrado / Mestre em Educação Física

Orientador : Ricardo de Oliveira Anido / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:11:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MullerJunior_Bruno_D.pdf: 3877592 bytes, checksum: 632ad4b7cf3c98261dca21f43630cbac (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Esta tese aborda o problema de rastrear objetos a partir das imagens de várias câmeras de vídeo estacionárias. Cada câmera cobre um pedaço da área onde os eventos ocorrem, e a união das imagens de todas as câmeras cobrem toda a área. A tese apresenta um sistema que divide o rastreamento em dois módulos. O primeiro módulo opera em intervalos regulares sobre quadros que correspondem a um mesmo instante de tempo, e tem a função de detectar os objetos presentes em toda a área a ser rastreada naquele instante de tempo. No segundo módulo, o rastreamento é aplicado a todos os quadros de todas as câmeras, porém sobre imagens menores, recortadas dos quadros originais. Estas imagens menores contém os objetos a serem rastreados. Esta abordagem apresenta a vantagem de diminuir a quantidade de dados a serem analisados, e de permitir que o sistema seja implantado em um ambiente distribuído de computadores. Por outro lado, apresenta novos desafios para proceder o rastreamento, uma vez que a abordagem convencional é aplicar os algoritmos de rastreamento sobre todos os quadros completos. Por esta razão, a tese apresenta novos mecanismos para o rastreamento. Na detecção de objetos são utilizadas duas abordagens. A primeira é baseada na cor do objeto a ser rastreado e é uma adaptação que permite utilizar o algoritmo de retroprojeção de histogramas para trabalhar com imagens de câmeras de vídeo. A segunda abordagem utiliza um quadro de referência baseado no gradiente, que apresenta a vantagem de não requerer atualização freqüente. Além dos mecanismo de detecção, também são apresentados mecanismos para remoção de sombras, separação de objetos em oclusão, fusão de objetos que estão visíveis em mais de uma câmera e rastreamento ao longo do tempo / Abstract: This thesis deals with the problem of tracking objects from multiple static cameras. Each camera covers a specific area where the events take place, and the union of the images of the cameras cover the whole tracking area. The thesis presents a system that divides the tracking in two modules. The first module detects all the objects present in the tracking area from time to time, and to do so, it uses one frame taken from each camera at the same instant in time. The second module applies the tracking procedures to all frames, but work with smaller images taken from each frame. These smaller images are centered on the tracked objects. This approach has two main advantages, it reduces the amount of data to be analysed, is well suited to be implemented in a distributed environment. 1t also presents some new challenges, since the conventional approach is to apply the tracking procedures to the full frames. For this reason, some new techniques to track objects are introduced. To detect the objects in small frames, two algorithms are described. The first is based on the color of the tracked object and enhances the histogram back projection algorithm to be used in video sequences. The second algorithm uses a gradient reference frame, where there is no need for frequent updates. In addition, algorithms to remove shadows, to deal with occ1usion, to fuse objects that are visible in more than one camera and to track along time are also presented. / Doutorado / Ciência da Computação / Doutor em Ciência da Computação

Orientador: Sergio Augusto Cunha / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Educação Física / Made available in DSpace on 2018-08-17T08:19:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marche_AnaLorena_M.pdf: 995809 bytes, checksum: 6e695161a6f78b6dcebdc5faead3fb5e (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi caracterizar os esforços de alta intensidade realizados por jogadores de futebol durante jogos oficiais. Para isso foram gravadas nove partidas da primeira divisão do campeonato brasileiro de 2001 a 2008, por quatro câmeras digitais, com uma frequência de aquisição de 7.5 e 30 Hz, posicionadas em um local elevado do estádio. A trajetória dos jogadores durante a partida inteira foi obtida através do software Dvideo, que permite a medição semi-automática da posição dos jogadores. Em seguida, realizou-se a reconstrução 2D dos dados e, de posse das coordenadas bidimensionais de todos os jogadores em campo durante todos os jogos, os quais foram suavizados através do filtro digital Butterworth de 3ª ordem, em uma freqüência de corte de 0,4 Hz, disponível no software Matlab®. Neste estudo foram analisados 107 jogadores que atuaram durante a partida inteira, excluindo-se os goleiros. Os jogadores foram divididos em cinco posições: zagueiros (n=27), laterais (n=25), volantes (n=18), meias (n=17), atacantes (n=20). As curvas de velocidade foram obtidas através da derivação numérica dos dados suavizados das trajetórias. No presente estudo, os esforços de alta intensidade (EAI) foram definidos contendo duas fases. O início da fase 1 foi definida como sendo o primeiro valor de mínimo local antes de um valor acima de 6,4 m/s e o final como sendo o instante que a velocidade ultrapassa de 6,4 m/s. O início da fase 2 foi definida como sendo o instante que a velocidade ultrapassa de 6,4 m/s e o final como sendo o instante que a velocidade diminui de 6,4 m/s. Os resultados encontrados foram: número total de EAIs de cada jogador (32 ± 12), distância percorrida nos EAIs na fase 1 e 2 (8 ± 5m, 12 ± 9m respectivamente), tempo de duração dos EAIs na fase 1 e 2 (2 ± 1s, 1,6 ± 1s, respectivamente), velocidade inicial (2 ± 1,5m/s), velocidade máxima (7 ± 1 m/s), tempo entre cada EAIs (158 ± 176s) e porcentagem do tempo andando depois do EAI (44 ± 17%). Comparando entre primeiro e segundo tempo, o número de EAIs realizados pelos jogadores mostrou uma queda significativa do primeiro para o segundo tempo. Já para o tempo entre cada EAI e a porcentagem do tempo andando ocorreu um aumento significativo do primeiro para o segundo tempo. Na comparação entre as posições, os resultados encontrados mostraram que os laterais percorrem uma maior distância e tiveram um tempo maior de EAI durante a fase 2 do que zagueiros e atacantes. Os laterais, atacantes e meias tiveram um tempo entre cada EAI menor em relação aos zagueiros e volantes. Já na porcentagem do tempo andando depois dos EAI os zagueiros e atacantes passam mais tempo andando em relação aos laterais, volantes e meias. O tempo entre cada EAI e a porcentagem do tempo andando depois dos EAIs no final do primeiro tempo e no final do segundo tempo tem diferenças significativas com os primeiros 15 minutos do primeiro e segundo tempo. Podemos concluir que ao incorporar a fase de aceleração, houve uma melhor caracterização dos esforços de alta intensidade dos jogadores de futebol, pois desta maneira os preparadores físicos tem informações sobre o esforço exigido durante uma corrida de alta intensidade / Abstract: The aim of this work is to characterize the high intensity efforts performed by soccer players during official games. For these, nine games of the first division Brazilian championship game was recorded by four stationary digital video cameras, with acquisition frequency of 7.5 and 30 Hz, positioned in the highest points of the stadium. Players' trajectories during the whole game were obtained through an automatic tracking method with Dvideo (Figueroa et al. 2006). These data were reconstructed in 2D and smoothed using a third order Butterworth low-pass filter with cutoff frequency of 0.375 Hz, available in Matlab® software. In this study 107 players that played the entire game were analyzed, excluding goalkeepers. The players were divided in five positions that were: central defenders (n=27), full backs (n=25), central midfielders (n=18), wide midfielders (n=17), attackers (n=20). The curves of velocity were obtained by numerical derivation from the data of the smoothed trajectories. In the present study the sprint was divided in two phases: the beginning of the phase 1 was defined as the first local minimum before a value of 6.4 m/s and the final as the instant that velocity was higher from 6.4 m/s. The beginning of the phase 2 was defined as the instant that velocity was higher from 6.4 m/s and the final the instant the velocity lower them 6.4 m/s. From the new definition, variables of the sprints were calculated to characterize them. The results showed that the numbers of sprints, sprints distance covered in the phase 1 and 2, sprints duration in the phase 1 and 2, initial velocity, peak velocity, time between each sprint and percentage of time walking after high intensity efforts were respectively, 32±12 sprints, 8±5 m, 12±9 m, 2±1 s, 1,6±1 s, 2±1.5 m/s, 7±1 m/s e 158±176 s. Comparison between first and second half, the number of high intensity efforts performed by the players showed a significant drop from first to second half, and the time between each high intensity efforts was a significant increase between the first and second half. Comparing the five positions of the players, the results showed that the distance covered and duration of each high intensity efforts during in the phase 2, the full backs covered a great distance and take longer time to make a sprint that central defenders and attackers. Already the percentage of time walking after high intensity efforts the central defenders and attackers spend more time walking than full backs, central midfielders and wide midfielders. The full backs, attackers and wide midfielders had a time between each high intensity efforts lower compared to the central defenders and central midfielders. The time between each high intensity efforts and the percentage of time walking after high intensity high intensity efforts at the end of the first half and at the end of the second half has significant differences with the first 15 minutes of the first and second time. It is possible to conclude that incorporating the acceleration phase allowed a better characterization of high intensity efforts of soccer players. For now on the physical trainers have more information about the effort required during a high intensity run / Mestrado / Ciencia do Desporto / Mestre em Educação Física

Orientador: Ricardo Machado Leite de Barros / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Educação Física / Made available in DSpace on 2018-08-21T20:35:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_ClaudioLuisRoveri_M.pdf: 12894696 bytes, checksum: 4dbae6a7ceccc03d7fd333f49daecb76 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O objetivo do presente estudo é propor um conjunto de métodos para análise de movimentação de jogadores de tênis de campo a partir de vídeos pré calibrados com uso de câmeras fixas, bem como em vídeos televisivos. Primeiramente, foi proposto e validado um método para rastrear automaticamente jogadores de tênis de campo a partir de vídeos coletado in loco e de câmeras fixas e previamente calibradas. O percentual de rastreamento automático foi de 99,98%. As distâncias percorridas pelos dois jogadores durante um set de uma partida de tênis também puderam ser calculadas. A reconstrução das coordenadas bidimensionais da quadra foi validada calculando a repetibilidade intra-operador (0,009 m), a repetibilidade inter-operador (0,007 m), o erro relativo (comprimento e largura 0,03% 0,06%). O erro de medição alcançada para a posição do jogador foi de 0,36 m. Para ambas as coordenadas houve uma regressão linear significativa (R2 > 0,99, p <0,05) das posições obtidas pelos métodos de rastreamento automático e manual. Além disso, as distâncias percorridas por ambos os jogadores puderam ser extraídas como exemplo de aplicação do método. O segundo método proposto foi o de detecção automática de rallies em vídeos televisivos de tênis. O método desenvolvido foi baseado na extração de histograma, filtragem de percentuais estatísticos e semelhança com um quadro de referência. Três vídeos de partidas de tênis representando três diferentes pisos foram utilizados para avaliar o método proposto. O percentual médio de acerto dos cortes foi de 81%. A duração dos rallies obtidos com o método proposto são comparáveis ao método manual e adequado para determinar a duração dos mesmos para todos os vídeos de amostra. O terceiro método proposto foi o de calibração dinâmica em vídeos televisivos de tênis de campo. O percentual de automatização na identificação das linhas e geração das matrizes homográficas foi de 99,98%. Os testes estáticos, variando ±2 pixels por pontos de calibração, mostraram erros de medição satisfatórios (2,26 cm). Os testes dinâmicos, no qual foram reprocessados 522 quadros usando de 4 a 8 pontos de calibração, também revelaram um erro de medição satisfatório (23 cm). O quarto método proposto foi o de rastreamento automático de jogadores de tênis em vídeos televisivos. A determinação da posição do jogador foi baseada na identificação da sub-região de maior correlação com o modelo do uniforme do jogador dada uma região de interesse (ROI) através do uso da matriz homográfica. O percentual de automatização foi de 99,62% e o tempo de processamento foi de 0,86 segundos por quadro processado. As incertezas (RMS) envolvidas na determinação da posição dos jogadores foram de aproximadamente 45 cm para o lado da quadra mais próxima à câmera e 64 cm para o lado da quadra mais afastada da câmera. As distâncias percorridas, velocidades e áreas de ocupação de ambos os jogadores foram calculadas como exemplo de aplicação do método. Em conclusão, a metodologia desenvolvida e aplicada ao tênis de campo em vídeos televisivos mostrou ser viável, com alto nível de automatização e erro de medição similar aos métodos baseados em câmera fixa / Abstract: The aim of this study is to propose a set of methods for tennis players motion analysis from pre calibrated video using fixed cameras as well as on broadcast tennis videos. First, it was proposed and validated a novel automatic method for tracking tennis players from precalibrated videos using two fixed cameras. The percentage of automatic tracking was 99.98%. The two-dimensional coordinates reconstruction of the tennis court was validated by calculating the intra-operator repeatability (0.009 m), inter-operator repeatability (0.007 m), relative error (0.03% length and 0.06% width). The accuracy reached for the player's position was 0.36 m. For both coordinates, the linear regression was significant (R2 > 0.99, p <0.05) from the positions obtained by automatic and manual tracking methods. The covered distance performed by the players during a set of a tennis match was calculated. The second proposed method was the automatic detection of rallies in broadcast tennis videos. The method developed was based on the histogram extraction, statistical filtering and key frame similarity comparison. Three videos of tennis matches representing three different court surfaces were used to evaluate the proposed method. The average hit rate of the scene cuts was 81%. The rallies duration obtained by the proposed method was valid whether compared with the manual annotation and suitable to determine the rally duration for all sample videos. The third proposed method was proposed a dynamic calibration (frame by frame) in broadcast tennis video based on the automatic tennis court lines intersections detection. The percentage of automation of lines intersections identification and homographic matrix generation was 99.98%. The static test, based on varying by ± 2 pixels the calibration points, revealed a satisfactory accuracy (2.26 cm). The dynamic test, which have been reprocessed 522 frames using 4-8 calibration points, also showed satisfactory accuracy (23 cm). The fourth method presented was the automatic tracking of tennis players on broadcast tennis videos. The identification of the players' position was based on the sub-region of higher correlation with the players' clothes model in a region of interest (ROI) constructed by using the homographic matrix. The percentage of automation was 99.62% and the processing time was 0.86 seconds per frame processed. The errors (RMS) involved in determining the position of the tennis players were about 45 cm to the side of the court closest from the camera and 64 cm to the side of the court farthest from the camera. The covered distances, velocities and occupancy areas for both players were automatically extracted. In conclusion, the proposed methods developed and applied on broadcast tennis videos revealed to be feasible, with a high level of automation and accuracy similar to methods based on fixed cameras / Mestrado / Biodinamica do Movimento e Esporte / Mestre em Educação Física

Orientador: Irenilza de Alencar Naas / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-03T20:05:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_KesiaOliveirada_D.pdf: 1651050 bytes, checksum: 99827c296424b70185b33b19e410e290 (MD5) Previous issue date: 2004 / Doutorado

Orientador: Ricardo Machado Leite de Barros / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Educação Fisica / Made available in DSpace on 2018-08-09T20:09:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Menezes_RafaelPombo_M.pdf: 3429879 bytes, checksum: 7c82f9d00684b7656ae639300fa32080 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Os esportes coletivos têm se tornado um objeto de investigação científica em diversas áreas do conhecimento. Muitos desses estudos necessitam de desenvolvimento de metodologias para a quantificação das variáveis de análise. A análise cinemática dos jogadores por videogrametria fornece dados sobre a posição dos jogadores em função do tempo e apresenta vantagens, como a possibilidade de análise de diversos jogadores simultaneamente e a de ser um método não-invasivo, podendo ser aplicada em situações competitivas. Trabalhos recentes de desenvolvimento de metodologias para rastreamento automático de jogadores de futebol apresentam bons resultados para a obtenção de suas trajetórias e cálculo das distâncias percorridas e velocidades de cada jogador. Este trabalho consiste em propor e avaliar um método de rastreamento automático de jogadores de handebol por videogrametria e na aplicação desse método em uma partida oficial da Liga Regional de Handebol. Os objetivos do trabalho foram: a) especializar os algoritmos e habilitar o sistema de rastreamento automático desenvolvido para o futebol para identificação e rastreamento automático de jogadores de handebol; b) realizar testes de exatidão em ambiente controlado para validação da metodologia; c) obter as trajetórias dos jogadores e cálculo das distâncias percorridas e velocidades durante a partida. Os resultados da avaliação do sistema foram: erro sistemático (0,16 m), desvio padrão experimental (0,08 m) e exatidão (0,18 m). Para a segmentação das imagens foi obtida uma taxa de processamento de 2,7 quadros por segundo e a etapa de separação dos blobs aumentou em 25% o número de regiões identificadas referentes aos jogadores na quadra de jogo. Para o rastreamento com duas câmeras foram obtidos um percentual médio de automatização do sistema de 75% e um valor médio de 37 intervenções do pesquisador e, para o rastreamento com quatro câmeras, médias de 84% de automatização e 15.8 intervenções do pesquisador. Quanto à aplicação do método de rastreamento automático para uma partida de handebol foi possível obter as trajetórias de todos os jogadores. A partir das trajetórias foram calculadas as distâncias percorridas e as velocidades. A média das distâncias percorridas pelos jogadores foi de 4631,6 ± 361,6 m. A distribuição das velocidades de todos os jogadores apresentou os seguintes resultados para 27 minutos de análise: parado (4,2 ± 0,9 min); caminhando (16,5 ± 1 min); trotando (4,8 ± 0,6 min); corrida rápida (1,2 ± 0,3 min); sprint (0,3 ± 0,1 min). Foram desenvolvidas e apresentadas formas de visualização dos dados, como: a) a representação das trajetórias de acordo com as velocidades dos jogadores; b) Análise por Componentes Principais das trajetórias dos jogadores; c) desenvolvimento de duas interfaces para visualização dos dados cinemáticos. O método proposto mostrou-se satisfatório para a identificação das variáveis cinemáticas durante situações competitivas / Abstract: The collective sports have become object of scientific investigation in many knowledge areas. A lot of these studies need the development of methodology to quantify the analysis variables. The kinematical analysis of players by videogrammetry gives data about player¿s position in function of time and gives advantages, like the possibility to analyze lots of players simultaneously and the method is not invasive, so it can be applied in competitive situations. Recent works of development of methodology to automatic tracking of soccer players show good results to obtain their trajectories and calculate the covered distance and the velocity of each player. The aim of this work is to propose and evaluate a method of automatic tracking of handball players by videogrammetry and its application on an official game of the Regional Handball League. The specific aims of the work are: a) the specialization of the algorithms and qualify the automatic tracking system developed to soccer for the identification and automatic tracking of handball players; b) realize accuracy tests in controlled environment for the methodology validation; c) to obtain player¿s trajectories and calculate the covered distances and the velocities during the game. The results of the evaluation of the system were: systematic error (0,16 m), experimental standard deviation (0,08 m) and accuracy (0,18 m). For the image segmentation was obtained a processing rate of 2,7 fps and the step of blobs splitting increases in 25% the number of players regions identified in the image. For the tracking with two cameras the automatization of the system was evaluated in 75% (average) and an average value of 37 interventions of the researcher during the tracking. For the tracking with four cameras the automatization of the system was evaluated in 84% (average) and an average value of 15.8 interventions of the researcher during the tracking. About the application of the method of automatic tracking for a handball game it was possible to get all the players trajectories. Starting from the trajectories it was possible to calculate the covered distance and the velocity. The average of the covered distances by the players was 4631,6 ± 361,6 m. The distribution of the velocities of all players to 27 minutes of analysis was: stopped (4.2 ± 0,9 min); walking (16,5 ± 1 min); slow running (4,8 ± 0,6 min); fast running (1,2 ± 0,3 min); sprint (0,3 ± 0,1 min). It was developed and presented forms of data visualization, like: a) representation of trajectories in agreement to players¿ velocities; b) principal components analysis (PCA) of players¿ trajectories; c) development of two interfaces for kinematics data visualization. The purposed method was satisfactory for the identification of the kinematics variables during competitive situations / Mestrado / Biodinamica do Movimento Humano / Mestre em Educação Física

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:33:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Capa_ElementosPreTextuais.pdf: 505969 bytes, checksum: a5172516a3ca9c83c7a7dadd232686d6 (MD5) Previous issue date: 2011-08-25 / Detecção e rastreamento de objetos em sequências de imagens aparece atualmente em várias situações do nosso cotidiano e se destaca pela sua importância em várias áreas como, por exemplo, na área de segurança (monitoramento de objetos ou indivíduos), dentre outros. Um dos métodos comumente utilizado é o Filtro de Partículas (FP), o principal problema do FP é a degeneração, que pode implicar em um rastreamento pior. Nesta dissertação, serão apresentados dois método híbridos baseado no Filtro de Partículas. A hibridização ocorre através da combinação do Filtro de Partículas com um método da computação natural: i) Otimização através de Enxame de Partículas; e ii) Evolução Diferencial. Os métodos propostos foram aplicados para dois estudos de caso: i) para rastreamento de trajetória de um sistema não linear caminhãoreboque, e ii) para detectar e rastrear a face de uma pessoa em uma sequência de imagens. Os resultados obtidos em termos de qualidade de rastreamento indicam um melhor desempenho dos algoritmos hibridizados quando comparados com o Filtro de Partículas padrão / Detecting and tracking objects in image sequences currently appears in various situationsof everyday life and stands out for its importance in many areas, for example, in security (monitoringobjects or persons), among others. A commonly used method is the Particle Filter,the main issue of Particle Filter is degeneration, which may imply a worse tracking. In this work, it is presented two hybrid method of Particle Filter. This hybridization occurs combining a Particle Filter and a natural computing: i) Particle Swarm Optimization; and ii) Differential Evolution. That way, aiming to minimize the degeneration problem in Particle Filter, in order to improve the performance of the tracking method. The proposed methods were applied to two case studies: i) for tracking the trajectory of the truck-trailer system, and ii) to detect and track a person s face in an image sequence. The results in terms of tracking quality indicate a better performance of hybridized algorithms when compared with the standard Particle Filter

Orientadores: Jacques Wainer, Siome Klein Goldenstein / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T04:54:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Brandao_BrunoCedraz_M.pdf: 2050985 bytes, checksum: 9dd215abe3a2146000e5090810157174 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Nesta dissertação, tratamos o problema de rastrear modelos hierárquicos através de visão computacional no contexto de interfaces gestuais. Gestos formam uma modalidade importante de comunicação humana, e ainda assim, existem poucas, e limitadas, aplicações computacionais com base em gestos. Nosso trabalho é mais uma iniciativa para reverter este quadro. Começamos justificando e discutindo aplicações para a interface visual de gestos da m¿ao. Descrevemos os componentes de um sistema de reconhecimento capaz de tornar esta interface possível. Revisamos a teoria Bayesiana da probabilidade, discutimos suas vantagens, os motivos que adiaram sua adoção em larga escala e derivamos, a partir dela, o filtro de partículas. O filtro de partículas pode ser visto como uma solução aproximada para o problema de estimativa de parâmetros. 'E usado, por exemplo, para determinar os ângulos das juntas de um modelo tridimensional da m¿ao que melhor caracterizem a pose e posição de uma mão real, gravada em uma seqüência de vídeo. Entretanto, a performance do filtro degrada à medida que aumentamos o número de dimensões do espaço de parâmetros. Nestes casos, um número exponencialmente maior de partículas é necessário para que o filtro convirja, inviabilizando aplicações interativas. A nossa principal contribuição é o Filtro de Partículas com Hierarquia de Subespaços. A partir da estrutura presente em modelos hierárquicos, propomos uma forma de dividir o espaço de parâmetros em subespaços que são atribuídos a filtros de partículas diferentes, organizados na forma de um grafo acíclico orientado. Esta construção apresenta melhor convergência que o filtro de partículas original, possibilitando a recuperação dos parâmetros do modelo da m¿ao com um número sensivelmente menor de partículas. Usamos uma luva com seis marcadores idênticos para facilitar a extra¸c¿ao de dados da imagem e então poder focar o trabalho na recuperação dos parâmetros do modelo. Dado o número restrito de marcadores, o modelo que usamos possui 15 graus de liberdade, nove a menos que um modelo da m¿ao completo. Implementamos um sistema de reconhecimento, com base neste filtro, que roda a 30 quadros por segundo em um computador pessoal topo de linha e o validamos através de seqüências de vídeo reais e sintetizadas / Abstract: This dissertation deals with the problem of tracking hierarchical models on the context of gesture interfaces based on computer vision. Gestures are an important medium for human communication, but there are few, and very limited, computational applications that rely on them. This work is an attempt to revert this. We start by discussing and justifying several applications for a hand gesture interface. We describe the components of a recognition system that is capable of implementing such an interface. We review the Bayesian theory of probability, discuss its advantages, the reasons that holded back its large scale adoption, and we derive the particle filter on its terms. The particle filter may be thought as an approximate solution for the parameter estimation problem. It may be used, for example, to recover every joint angle of a tridimensional hand model in order to match the pose and position of a real hand captured on video. Unfortunately, particle filtering does not scale gracefully to high dimensional parameter space applications. In these situations, a exponentially larger particle pool is required to ensure convergence, making it difficult to implement an interactive application. Our major contribution is the Subspace Hierarchical Particle Filter. We claim that, with this method, we are able use the inherent structure present in hierarchical models to extract subspaces from the parameter space and assign them to different particle filters, organized into a directed acyclic graph structure. This construction improves the overall convergence, making it possible to recover hand model parameters with much less particles. We employed a glove, with six identical markers painted on, to make it easier to extract data from the images. That way, we could focus on the model parameter recovery problem. Due to the small number of markers, we were able to work with 15 parameters only, nine less than a complete hand model. We built a recognition system based on the Subspace Hierarchical Filter that runs at 30 frames per second on a high-end personal computer. Finally, we validated our claims through real and synthesized video sequences / Mestrado / Visão Computacional / Mestre em Ciência da Computação

Orientador: Ricardo de Oliveira Anido / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T12:18:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Higashino_WilsonAkio_M.pdf: 3253011 bytes, checksum: e12e624b3f891f53dc5b28e459ace89d (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Existe uma grande demanda de sistemas de captura de movimentos robustos e confiáveis, sejam eles para aplicações comerciais, para o cumprimento da lei ou monitoramento de territórios. A obtenção e instalação de câmaras de vídeo são hoje muito baratas; os maiores custos estão relacionados às pessoas que vêem as imagens, as interpretam e tiram conclusões. Pessoas são também inerentemente passíveis a falhas: não conseguem manter a atenção por longos períodos de tempo, e muitos menos lidar com grandes quantidades de informações. A detecção de objetos em uma seqüência de vídeo é etapa primordial em grande parte destes sistemas. Exercendo um papel fundamental, os algoritmos de subtração de fundo já demonstraram um enorme potencial para essa tarefa. No entanto, muitos problemas ainda estão em aberto e são alvos de discussões e pesquisa. A compreensão do alcance e limitações destes algoritmos é muito importante para que, na construção de um sistema de visão computacional, possamos selecionar aquele que melhor atenda os requisitos. O objetivo deste trabalho é demonstrar qual é o estado da arte destes algoritmos e selecionar os mais relevantes para uma comparação sob diferentes situações reais, fornecendo subsídios para o seu correto entendimento / Abstract: There is a great demand for robust and trustful movement capture systems, like commercial, law enforcement or territory monitoring applications. Acquisition and installation of video cameras is very cheap nowadays; expensive are the people that watch, interpret and draw conclusions from images. People are also prone to failure: they are unable to pay attention for long periods of time and cannot handle large amounts of information. Object detection in a video sequence is an important step in those systems. Playing a main role, the background subtraction algorithms have already shown a great potential for this task. However, there are a lot of problems that are still unresolved and are subject of discussions and research. The understanding of the algorithms' range and limitations is very important to allow the right selection of one of them, given a situation. The purpose of this work is to demonstrate the state-of-the-art of this algorithms and to select the most relevant ones to compare them in different real life situations, supplying informations for their correct understanding / Mestrado / Visão Computacional / Mestre em Ciência da Computação