Goal or no Goal? Machine Vision in Football
- Client
- vieww GmbH
- Localisation
- Aachen, Germany
- Date
- 2023
What are Goal Line Technology (GLT) and Video Assistant Referees (VAR) all about?
The question of whether or not a soccer ball has entirely crossed the goal line and therefore counts as a goal can decide more than just a game. Sometimes these decisions also determine decades of discussions in expert circles and at regulars tables. The famous Wembley goal that helped decide the 1966 World Cup is certainly the best-known example.
For several years now, referees have been able to rely not only on their own senses, but also on the accurate assessment of vision-based assistance systems to make these critical decisions.
Goal Line Technology marks the beginning
Goal Line Technology (GLT) systems use machine vision to check the position of the ball on or behind the goal line and then signal the referee for their decision. These systems were introduced in 2013 by the German company vieww and were certified by FIFA in the same year. The following year, the system (then called GoalControl) was used at the 2014 FIFA World Cup in Brazil.
Assistance in tricky situations
Today, the cameras are no longer limited to assisting referees on the goal line. The vieww VAR (Video Assistant Referee) system provides detailed images throughout the entire match and is an important decision-making aid. It includes the VOL (Virtual Offside Line) system, which has also been certified by FIFA, and helps referees determine possible penalties, send-offs, or offside positions. With VAR, wrong decisions in soccer can be significantly reduced.
Since 2022, vieww GmbH and its operating partner have been equipping the German Football League (DFL) with all referee assistance technologies.
The challenge for assistance systems in soccer
Soccer is all about speed and precision. Professionals run and kick the ball at high speed, but a few millimeters can make the difference between an offside position or a regular goal. Meanwhile, tens of thousands of fans in the stadium and millions watching on TV cannot wait long for referees decisions. It goes without saying, of course, that these decisions must be made not only quickly, but also correctly.
Machine vision in soccer: highly precise and reliable
As a result, the market demands assistance systems that support referee decisions with high accuracy and reliability, while delivering results very quickly. It is important for the VAR system to be able to accurately capture and analyze every situation on the field in real time.
Inclus : Basler ace 2 caméras
La configuration de la technologie sur la ligne de but dans le stade se compose de 14 caméras enregistrant 200 images par seconde (fps).
On utilise des caméras couleur Basler ace 2 de la gamme Basic, qui sont équipées du puissant Computer Vision Feature Set et peuvent être facilement intégrées grâce au logiciel pylon. En outre, différents objectifs à focale fixe Basler sont utilisés pour la capture d’images. Les caméras Basler ace 2 sont le cœur des systèmes et sont intégrées dans des boîtiers spéciaux autour d’un mini-ordinateur avec des cartes graphiques très puissantes et des systèmes de chauffage ou de ventilation.
Exigences croissantes en matière de technologie
En raison des vitesses élevées impliquées dans le jeu, une fréquence d’images élevée est essentielle, mais la qualité d’image est également un aspect important, car la transmission des images aux diffuseurs nécessite une haute qualité pour assurer une représentation claire et fiable de ce qui se passe sur le terrain. En outre, on s’attend à ce que les exigences des radiodiffuseurs' en matière de qualité d’image continuent d’augmenter à l’avenir. Par conséquent, il est nécessaire que le système soit capable d’ajuster les images en fonction des exigences de netteté de l’image, de contraste, de reproduction des couleurs, etc., afin d’assurer une transmission optimale.
À l’origine, ces exigences élevées posaient également des défis à nos caméras ace 2. Pour obtenir une fréquence d’images suffisamment élevée, les images sont transmises au format Bayer RG8. En raison du dématriçage et du re-dématriçage à l’intérieur de la caméra, des effets de dématriçage se produisent lors de la transmission vers le PC, ce qui affecte négativement la qualité de l’image.
Bâle a élargi le répertoire des modes de dématriçage spécialement pour ce défi de vue et propose désormais un mode de dématriçage unilinéaire en tant que fonctionnalité. Le mode de dématriçage unilinéaire évite les artefacts de couleur indésirables tout en atteignant la fréquence d’images élevée requise et une excellente reproduction des couleurs pour l’œil humain. Cette fonctionnalité est disponible en standard sur tous les caméras ace 2 depuis la fin du projet.
La solution technique pour la GLT et la VAR dans le stade
Avec la caméra 'ace 2 Basler, le dernier système vieww GLT offre le haut niveau de précision de suivi de balle nécessaire pour prendre des décisions précises au football. La fiabilité du système est soumise au contrôle strict de la FIFA, qui certifie l’équipement et le teste chaque année dans chaque stade.
Les systèmes de caméras sont installés en permanence dans chaque stade en fonction de l’architecture individuelle. Cela nécessite des mesures très précises qui prennent en compte les angles de caméra, la couverture du terrain et les influences lumineuses et météorologiques. Cependant, après l’étalonnage, le système peut être commandé à distance, ce qui permet aux stades, aux ligues et aux fédérations de réaliser des économies significatives.
D’excellentes images pour des décisions justes
En plus de la technologie de ligne de but, vieww propose également les images des caméras GLT pour les systèmes VAR. Pour ce faire, vieww convertit les signaux SDI en images JPEG de haute qualité. Chaque image est capturée séparément, comme une photographie, pour éviter toute perte de détails. Parce que les caméras de l’ace 2 enregistrent à 200 ips au lieu des 50 fps généralement utilisés pour les émissions de télévision, les arbitres ont plus d’images de la situation à portée de main. En même temps, le système offre un temps de réponse très rapide, car le concept intelligent serveur/client développé par vieww ne nécessite pas de taux de transfert de données élevés.
Les caméras, synchronisées à la microseconde, traitent efficacement les images et les transmettent aux serveurs, qui fournissent les données pour le suivi du ballon en temps réel, les flux de diffusion et les données de match. Des décennies de débats sur la question de savoir si un ballon a franchi la ligne appartiennent enfin au passé : le temps de transmission à la montre de l’arbitre', qui indique de manière fiable si un but a été marqué, est inférieur à une seconde.
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