BIA - IFPI Campus Corrente Tecnologia Tecnologia em Análise e Desenvolvimento de Sistemas - Corrente
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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Aplicação e análise de algoritmos de rastreamento visual para detecção de bola em partidas de voleibol
Autor: Batista, Leandro Natálio Ferreira
Orientador(a): Sousa, Carlos Estevão Bastos
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
Abstract: The advancement of technologies, such as Computer Vision, has significantly transformed the way we watch and analyze sports events, optimizing internal processes like decision-making by referees and strategy development by coaches. In the context of volleyball, a sport characterized by high dynamics and tactical complexity, the application of ball tracking techniques faces particular challenges due to the small size of the object, its high speed, and frequent occlusions caused by players. This study aims to evaluate and compare the performance of different visual tracking algorithms, such as CSRT, KCF, MOSSE, MIL, TLD, MedianFlow, and Boosting, in volleyball game videos, with the goal of identifying the most effective approaches for real-time ball detection and trajectory tracking. Additionally, a YOLO model is trained to investigate how the use of Deep Neural Networks can contribute to the precise and efficient detection of the ball, considering the specific challenges of volleyball. The evaluation of the algorithms is based on metrics such as Intersection over Union to measure tracking accuracy, Frames Per Second to assess real-time performance, and Mean Tracking Error to quantify deviations in the ball’s position estimation. Although the evaluated algorithms exhibit limitations regarding the tested dataset, these restrictions are related to the complexity of the professional match videos obtained from the YouTube channel Volleyball Playoffs, which are used to construct the image set and include variations in lighting, low resolution, and rapid ball movement. To complement the analysis and assess the performance of the algorithms under more controlled conditions, tests are conducted with videos recorded in a controlled environment, using colored balls in green, orange, and blue to facilitate the detection and tracking of the trajectory. The comparison between the results obtained with the dataset created from professional match videos and the tests conducted with the controlled environment video set demonstrates that controlled conditions contribute to better algorithm performance. These findings provide a preliminary foundation that can support future research aimed at developing integrated systems to assist refereeing and sports performance analysis
Palavras-chave: Análise e Desenvolvimento de Sistemas - estudo e ensino
Visão computacional
Rastreamento visual de objetos
Detecção de objetos
Cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
metadata.dc.language: por
País: Brasil
Editor: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí
Sigla: IFPI
Unidade: Campus Corrente
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://bia.ifpi.edu.br/jspui/handle/123456789/4179
Data do documento: 2025
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