Aplicação e análise de algoritmos de rastreamento visual para detecção de bola em partidas de voleibol
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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí
Resumo
O avanço das tecnologias, como a Visão Computacional, tem transformado significativamente a forma como assistimos e analisamos eventos esportivos, otimizando processos internos, como a tomada de decisões por árbitros e a elaboração de estratégias por treinadores. No contexto do voleibol, esporte de alta dinâmica e complexidade tática, a aplicação de técnicas de rastreamento visual da bola enfrenta desafios particulares, decorrentes do tamanho reduzido do objeto, sua elevada velocidade e as frequentes oclusões causadas pelos jogadores. Este trabalho tem como objetivo principal avaliar e comparar o desempenho de diferentes algoritmos de rastreamento visual, como CSRT, KCF, MOSSE, MIL, TLD, MedianFlow e Boosting, em vídeos de jogos de vôlei, com o intuito de identificar as abordagens mais eficazes para a detecção e acompanhamento da trajetória da bola em tempo real. Em adição, também é realizado o treinamento de um modelo do YOLO para investigar como o uso de Redes Neurais Profundas pode contribuir para a detecção precisa e eficiente da bola, considerando as particularidades do voleibol. A avaliação dos algoritmos é realizada com base em métricas, como a Interseção sobre União para medir a precisão do rastreamento, a taxa de Frames por Segundo para avaliar o desempenho em tempo real e o Erro Médio de Rastreamento para quantificar os desvios na estimativa da posição da bola. Embora os algoritmos avaliados apresentem limitações em relação ao dataset testado, essas restrições estão relacionadas à complexidade dos vídeos de partidas profissionais, obtidos na Internet, no canal do YouTube Volleybal Playoffs, que são utilizados na construção do conjunto de imagens e incluem variações de iluminação, baixa resolução e movimentação rápida da bola. A fim de complementar a análise e avaliar o desempenho dos algoritmos em condições mais controladas, são realizados testes com vídeos gravados em ambiente controlado, utilizando bolas coloridas nas cores verde, laranja e azul, para facilitar a detecção e o acompanhamento da trajetória. A comparação entre os resultados obtidos com o dataset elaborado a partir de vídeos de partidas profissionais e os testes realizados no conjunto elaborado com vídeos em ambiente controlado demonstra que as condições controladas contribuem para um melhor desempenho dos algoritmos. Esses dados fornecem uma base preliminar que pode contribuir para futuras pesquisas voltadas ao desenvolvimento de sistemas integrados de apoio à arbitragem e à análise de desempenho esportivo
Description
Keywords
Análise e Desenvolvimento de Sistemas - estudo e ensino, Visão computacional, Rastreamento visual de objetos, Detecção de objetos