Независимо от того, занимаетесь ли вы спортом для здоровья и поддержания физической формы или являетесь профессиональным спортсменом, спорт объединяет людей. За свою долгую историю спорт также пережил множество технологических достижений.
В последнее время компьютерное зрение — технология, позволяющая компьютерам анализировать и интерпретировать визуальные данные из реального мира, — приобрело популярность в спортивном анализе и аналитике.
Компьютерное зрение в спорте открывает широкий спектр новых инструментов для команд, тренеров, специалистов по спортивной аналитике, скаутов, а также болельщиков. Его можно использовать для создания таких возможностей, как анализ видео в реальном времени, отслеживание физической формы и состояния здоровья, прогнозирование спортивных результатов и улучшение общего впечатления болельщиков. В этой статье мы рассмотрим различные примеры использования компьютерного зрения в спорте и его приложения.
Компьютерное зрение в спорте стремительно меняет то, как играют в спорт, тренируют, судят и воспринимают его. Сегодня системы компьютерного зрения на основе ИИ отслеживают каждого игрока в НБА, анализируют механику ударов в MLB, помогают судьям на соревнованиях FIFA и предоставляют обратную связь в режиме реального времени как в элитных тренировочных центрах, так и в домашних спортзалах. То, что раньше требовало многочасового ручного просмотра видеозаписей, теперь можно делать автоматически, точно и в огромных масштабах.
Мировая спортивная индустрия переживает технологический сдвиг, обусловленный взрывным ростом искусственного интеллекта и оптимизацией производительности на основе данных. Рынок спортивных технологий в 2024 году оценивался в 18 миллиардов долларов США и продолжает быстро расти, а прогнозируется, что в ближайшее десятилетие искусственный интеллект в спорте станет многомиллиардной индустрией. В центре этой трансформации находится компьютерное зрение — отрасль искусственного интеллекта, которая позволяет машинам понимать и анализировать изображения и видео.
В этом руководстве мы рассмотрим, как компьютерное зрение используется в спортивной индустрии, от профессиональных лиг и судейских систем до спортивной подготовки, реабилитации и фитнес-тренировок. Мы рассмотрим наиболее важные приложения, примеры из реальной жизни, ведущие организации и наборы данных, лежащие в основе современных систем искусственного интеллекта в спорте.
Спортивная индустрия и технологические вызовы, стоящие перед ней
Помимо того, что спортивная индустрия является источником развлечения, она также способствует развитию экономики, поддерживая новые технические инновации и создавая рабочие места. Ключевые факты и цифры:
- В спортивной отрасли по всему миру заняты миллионы людей, и прогнозируется рост числа рабочих мест на 7 процентов в течение следующего десятилетия.
- По прогнозам, мировой рынок искусственного интеллекта в спорте достигнет 29,7 млрд долларов к 2032 году , увеличиваясь на 30,1% в год в период с 2023 по 2032 год.
Прежде чем мы углубимся в различные популярные применения компьютерного зрения в спорте, важно понимать, что спортивная индустрия сопряжена с определенными трудностями.
- Здоровье и результативность игроков: обеспечение благополучия игроков и внедрение стратегий по оптимизации их доступности имеет решающее значение для стабильно высоких результатов в элитных командных видах спорта.
- Вовлечение болельщиков в цифровую эпоху: хотя цифровые платформы расширили охват и доходы, крайне важно найти правильный баланс между значимым взаимодействием и перенасыщением. 25 ведущих лиг мира имели совокупную аудиторию более четырех миллиардов человек и сгенерировали более 2,8 миллиардов евро за счет своего цифрового контента. Для поддержания вовлеченности болельщиков и развития чувства общности необходимы инновационные стратегии, чтобы суть спорта не затерялась в цифровом шуме.
- Эволюция спортивных объектов: по мнению экспертов отрасли, необходимо приложить усилия, чтобы сделать сами спортивные объекты (стадионы, арены и бейсбольные стадионы) более привлекательными, доступными по цене, комфортными, безопасными и оснащенными современными технологиями, чтобы удовлетворить потребности современных болельщиков и соответствовать их меняющимся условиям с течением времени.
Что такое компьютерное зрение в спорте?
На практике компьютерное зрение в спорте используется для отслеживания игроков, тактического анализа, предотвращения травм, автоматизированного судейства, улучшения трансляций и, все чаще, для спортивной подготовки и оптимизации результатов. Тренеры используют оценку позы для совершенствования техники, команды используют многокамерные системы слежения для анализа тактики, а спортсмены используют системы на основе компьютерного зрения для получения обратной связи в режиме реального времени во время тренировок.
Системы компьютерного зрения позволяют организациям преобразовывать видео в структурированные, доступные для поиска и измеримые данные о результатах, открывая новые возможности для анализа в тренерской работе, скаутинге, судействе и взаимодействии с болельщиками. По мере ускорения внедрения в профессиональном спорте, тренировочных средах и потребительских фитнес-платформах эти технологии становятся основополагающими для работы современных спортивных организаций.
Основные области применения компьютерного зрения в спорте
Анализ производительности, отслеживание игроков и спортивная аналитика.
Спорт захватывает всех участников — команды, игроков, тренеров и болельщиков. Будь то победа, одержанная благодаря камбэку, или рекордный бросок, азарт игры заставляет людей возвращаться снова и снова. А когда матч заканчивается, спортивные профессионалы на поле и в административном аппарате уже думают о том, как улучшить результаты и безопасность, и сделать игру еще более захватывающей для болельщиков. Данные — ключ к разработке выигрышных стратегий.
Использование камер, датчиков оборудования, носимых устройств и даже радаров и лидаров, как в MLB, позволяет получать разнообразную визуальную информацию. Теперь каждый прыжок, спринт, бросок, бросок и маневр могут быть зафиксированы, чтобы информация могла быть систематизирована и проанализирована. Отслеживание движений, позиций, скорости и траекторий игроков предоставляет богатый источник данных. Это обилие информации позволяет тренерам, спортсменам и спортивным профессионалам проводить качественную аналитику, получая ценные сведения о результатах — не только для улучшения индивидуальных и командных показателей во время игры, но и для совершенствования тренировочных планов, поиска новых талантов, а также для конкурентного анализа и разработки стратегий.
Оценка положения тела и отслеживание объектов находятся на переднем крае компьютерного зрения в спорте. Например, тренеры и аналитики используют оценку положения тела для определения идеальных траекторий удара и подачи в MLB, чтобы выжать максимум из своих игроков. Футбол также быстро осваивает обе эти технологии, отслеживая игроков на поле и наблюдая за их реакцией на внезапные изменения положения мяча. Благодаря тщательному анализу оценок положения тела при выполнении пенальти, вратари могут получить преимущество перед соперниками и выявлять признаки того, куда, вероятно, полетит мяч, используя информацию, доступную только благодаря компьютерному зрению.
Подробнее изучите статьи, посвященные использованию компьютерного зрения для отслеживания движений в спорте:
- Обзор технологий, методологий и применений отслеживания местоположения и движения в высокоточных видах спорта.
- Все необходимые ключевые точки: обнаружение произвольных ключевых точек на теле спортсменов, занимающихся тройным, высоким и длинным прыжком.
- VIRD: Иммерсивный видеоанализ матчей для высокоэффективной тренировки по бадминтону.
Профилактика травм и реабилитация
Использование компьютерного зрения в спорте привело к разработке передовых методов предотвращения травм и восстановления после них. Анализируя движения спортсменов во время тренировок и игр, методы компьютерного зрения, такие как извлечение признаков, оценка позы и обнаружение движений, могут выявлять неправильные действия, которые могут привести к травмам. Проанализированные данные полезны для тренеров и медицинских бригад при составлении индивидуальных программ тренировок и физической подготовки для предотвращения потенциальных травм . Эта информация также важна для улучшения конструкции защитного снаряжения и экипировки.
В сфере реабилитации компьютерное зрение является незаменимым инструментом. Можно отслеживать процесс восстановления спортсменов, чтобы убедиться в правильности выполнения реабилитационных упражнений и снизить риск повторной травмы. Особенно перспективны такие методы, как оценка позы человека без использования маркеров, позволяющие предоставлять экономически эффективные и надежные услуги телереабилитации без дополнительного оборудования. Цифровизация реабилитации не только повышает точность, но и потенциально ускоряет выздоровление, делая процесс более организованным и основанным на данных.
Ознакомьтесь с работами по использованию компьютерного зрения в спортивных технологиях для улучшения здоровья игроков:
- NFL и AWS объединили усилия для создания цифрового спортсмена, который произведет революцию в области здоровья и безопасности игроков.
- Гибридная иерархическая глубокая сверточная нейронная сеть для упражнений по спортивной реабилитации
- Бета-версия приложения на основе компьютерного зрения для оценки угла вальгусной деформации коленного сустава: исследование валидности и надежности.
Помощь арбитра с помощью ИИ
Искусственный интеллект помогает судьям-людям контролировать спортивные игры. Благодаря компьютерному зрению и машинному обучению, судьи с ИИ могут принимать точные решения в режиме реального времени, сводя к минимуму человеческие ошибки. Они могут быстро и точно выявлять голы, нарушения правил между игроками и другие нарушения правил. Это не только повышает авторитет игры, но и снижает нагрузку на судей-людей.
В футболе, например, система судейства с использованием искусственного интеллекта может использовать несколько камер для съемки поля с разных ракурсов. Затем эти изображения анализируются в режиме реального времени для обнаружения таких событий, как нарушения или офсайды. Например, в случае офсайда система может рассчитать положение игроков, мяча и последнего защитника в момент передачи мяча. Если игрок находится в офсайде, система мгновенно оповещает судью и может предоставить визуальное представление ситуации на мониторе у боковой линии для проверки, гарантируя точность и справедливость решения.
Для получения более подробной информации ознакомьтесь с этими статьями, посвященными использованию компьютерного зрения в спортивном судействе:
- VARS: Система видеопомощи арбитрам для автоматизированного принятия решений в футболе с разных ракурсов.
- Динамическая линия офсайда на основе визуального отображения для футбольных матчей
Впечатления болельщиков и спортивное вещание
Улучшение впечатлений болельщиков и создание новых — вот захватывающие возможности применения компьютерного зрения в спорте. Хотя сейчас появляется всё больше способов информировать и вовлекать болельщиков, в этой статье мы сосредоточимся на двух наиболее важных примерах: улучшении качества трансляций и новых способах взаимодействия с помощью дополненной реальности (AR) и виртуальной реальности (VR).
1. Улучшение качества трансляции
Компьютерное зрение открывает путь к усовершенствованию спортивных трансляций, позволяя создавать более насыщенные впечатления от просмотра. Теперь стало возможным анализировать контент в режиме реального времени, как в прямом эфире, так и в записи, чтобы извлекать полезную информацию для дальнейшей обработки трансляции. Например, искусственный интеллект на основе компьютерного зрения может предоставлять статистику и информацию об игроках в реальном времени, отслеживать мяч в реальном времени, генерировать экранную графику, а также определять ключевые моменты матчей . Все эти новые возможности помогают болельщикам глубже погрузиться в игру.
2. Иммерсивные AR и VR-технологии
Благодаря сочетанию дополненной и виртуальной реальности традиционный опыт посещения стадионов претерпевает изменения, делая спортивные мероприятия более увлекательными и интерактивными для болельщиков. Фанаты могут виртуально исследовать стадионы, получать информацию об игроках, наслаждаться 3D-перемоткой матчей и общаться в чате с другими болельщиками. Технологии компьютерного зрения в спорте захватывают и анализируют игру в режиме реального времени, преобразуя сложные действия на поле в цифровые данные. Эти данные затем используются в приложениях дополненной и виртуальной реальности, создавая у зрителей ощущение присутствия на поле. Более того, известные футбольные команды и лиги уже начали экспериментировать с технологиями дополненной и виртуальной реальности.
Благодаря интерактивным приложениям и другим цифровым платформам болельщики могут виртуально погрузиться в прямые трансляции игр, получая доступ к таким функциям, как панорамные ракурсы камеры, статистика в реальном времени и повторы по запросу. С постоянным развитием технологий дополненной и виртуальной реальности, а также компьютерного зрения в спорте, границы восприятия спорта болельщиками будут расширяться, потенциально приводя к таким функциям, как голографические проекции игроков и прямые трансляции удаленной аудитории, предлагая новый уровень вовлеченности и азарта для любителей спорта по всему миру.
Компьютерное зрение в спортивной подготовке и фитнес-тренировках
Компьютерное зрение совершает революцию в сфере персонализированной фитнес-подготовки и спортивных тренировок. Достижения в области искусственного интеллекта и машинного обучения позволяют анализировать движения человека с поразительной точностью, предоставляя обратную связь в режиме реального времени и индивидуальные рекомендации людям, стремящимся к достижению своих фитнес-целей. Популярные примеры применения включают:
- Отслеживание и коррекция осанки и техники: системы компьютерного зрения, отслеживая положение тела , углы и движения, могут обнаруживать отклонения от правильной техники, предоставляя немедленную обратную связь, которая помогает людям корректировать свою технику и предотвращать травмы.
- Персонализированные рекомендации по тренировкам: подход, основанный на данных, позволяет пользователям получать рекомендации по тренировкам, адаптированные к их конкретным потребностям и возможностям, помогая им достичь своих фитнес-целей.
- Виртуальный коучинг: Благодаря возможности удаленного мониторинга и оценки движений пользователя, фитнес-профессионалы и тренеры могут предоставлять персонализированные рекомендации и поддержку в виртуальной среде.
Организации, уже использующие компьютерное зрение в спорте
Ассоциация тенниса США (USTA)
Ассоциация тенниса США (USTA) использует искусственный интеллект для повышения уровня игры теннисистов. Благодаря постоянно растущему объему данных, получаемых с камер на кортах, видеозаписей и носимых устройств во время тренировок, ИИ играет важную роль в предоставлении ценной информации о результатах всей команде, занимающейся подготовкой спортсменов, тренеров, специалистов по психологической подготовке и физическую подготовку.
В основе системы управления результативностью USTA, работающей на основе искусственного интеллекта, лежат данные: координаты игрока на корте (xy), каждый удар в розыгрыше, скорость ударов, вращение, количество изменений направления и многое другое. Возможность доступа к важным данным и их анализа имеет важное значение для развития стратегий игроков и увеличения количества побед в матчах. Системы на основе ИИ для спорта позволяют спортсменам анализировать результаты соперников, а также анализировать свои собственные матчи после их завершения, чтобы они могли быстро и постоянно корректировать и улучшать свои результаты.
AiSport
AiSport разрабатывает фитнес-платформу на основе искусственного интеллекта, которая предоставляет пользователям обратную связь в режиме реального времени об их технике тренировок, и все это с удобством их смартфонов. Платформа AiSport использует ИИ и компьютерное зрение для анализа и коррекции осанки людей во время тренировок, чтобы максимизировать эффективность и предотвратить травмы. С помощью AiSport фитнес-клубы могут предоставлять своим членам не только оборудование и место для тренировок, но и персонального фитнес-тренера на основе ИИ.
Технология AiSport анализирует данные и предоставляет рекомендации в режиме реального времени для максимизации производительности при сохранении тренировок без травм. В основе платформы AiSport лежат методы компьютерного зрения, включая: распознавание 3D-позы и формы тела, биомеханический анализ, сопоставление образов и оценку отклонений. Компания AiSport была основана двумя украинскими женщинами, давними любительницами спорта, Анной Степурой и Дарией Гордиюк. Разработка платформы AiSport продолжается и сегодня в Силиконовой долине.
Hawk-Eye Innovations
Компания Hawk-Eye Innovations , новатор из Великобритании и входящая в группу Sony, специализируется на применении компьютерного зрения в спорте. Благодаря команде преданных своему делу профессионалов, Hawk-Eye стала широко известна в мире спорта, предоставляя точное отслеживание в реальном времени, аналитику и помощь судьям в самых разных видах спорта, включая теннис, крикет и футбол. Ключевые технологии компании включают технологию синхронизированного многоракурсного воспроизведения (SMART) для улучшенной видеосъемки, просмотра, обрезки и распространения видео, системы TRACK для отслеживания производительности, мяча и объектов, а также пакет INSIGHT, обеспечивающий возможности сбора, хранения, агрегации, доставки и визуализации данных.
Компания Hawk-Eye, основанная в 2001 году, превратилась в процветающую компанию с глобальным присутствием. Она не только сотрудничает с Главной лигой бейсбола (MLB) в области оптического отслеживания и обработки изображений, но и с Национальной баскетбольной ассоциацией (NBA) в области внедрения 3D-технологий оптического отслеживания, но и получила международное признание, став неотъемлемой частью спортивных мероприятий более чем в 90 странах мира.
Sportlogiq
Компания Sportlogiq, базирующаяся в Монреале, Квебек, первоначально специализировалась на профессиональном хоккее, а затем расширила свою деятельность, сотрудничая с крупными спортивными командами и поставщиками данных по всему миру. Многочисленные клубы НХЛ, более 150 профессиональных и любительских хоккейных команд по всему миру, СМИ, производители контента, ведущие исследовательские компании в области футбола и американского футбола, а также любительские спортивные и видеокомпании — все они полагаются на их данные и аналитические выводы.
Компания получает поддержку от известного инвестора Марка Кубана и инкубатора TandemLaunch. Sportlogiq состоит из команды из 13 исследователей в области искусственного интеллекта. Компания имеет 180 патентов и публикаций, а также 75 штатных специалистов. Sportlogiq помогает формировать будущее ИИ в спорте, предоставляя креативные решения для улучшения спортивных результатов и тренировок.
Ludimos
Ludimos, приложение для тренировок по крикету на основе смартфонов, меняет мир крикетного тренерства. Основанное Маданом Раджагопалом, индийским энтузиастом крикета, проживающим в Нидерландах, приложение Ludimos появилось из-за его недовольства непоследовательными советами тренеров и отсутствием инструментов для отслеживания прогресса игроков. Будучи специалистом по анализу данных и инженером в области искусственного интеллекта, Раджагопал разработал Ludimos для решения этих проблем. Приложение приобрело широкую популярность: им пользуются более 19 000 человек в 15 странах, включая национальные крикетные ассоциации и такие команды, как Royal Challengers Bangalore.
Отличительной чертой Ludimos являются специализированные функции, ориентированные на тренировки по крикету. Приложение предлагает многоракурсный видеоанализ, позволяющий детально изучить технику игроков с разных точек зрения. Ludimos превосходно отслеживает движение мяча и биты, предоставляя основанный на данных анализ эффективности игроков. Кроме того, оно предоставляет коммуникационную платформу для тренеров, позволяющую назначать упражнения и давать обратную связь, делая процесс тренировок более интерактивным и эффективным. Хотя на данный момент его сильной стороной является отслеживание движения мяча, Ludimos планирует расширить функционал, включив в него отслеживание движения биты и биомеханический анализ, что демонстрирует многообещающую траекторию развития тренировок по крикету и анализа игроков.
Трек160
Track160 меняет подход к тренировкам и анализу футбольных матчей. Компания Track160, основанная и возглавляемая Мики Тамиром, пионером в области спортивного компьютерного зрения, сочетает передовые технологии с глубоким пониманием игры, предоставляя ценные аналитические данные футбольным клубам и академиям. В основе предложений Track160 лежит решение на основе искусственного интеллекта, использующее несколько камер, подключенных к одной базовой станции. Эти камеры, оснащенные алгоритмами компьютерного зрения и глубокого обучения, собирают огромный объем данных, связанных с производительностью игроков и тактикой команды. Отличительной чертой Track160 является приверженность точности данных, благодаря чему компания получила сертификат FIFA за качество данных, полученных из одной точки установки.
Tonal
Tonal — это система для домашнего спортзала на базе искусственного интеллекта, которая объединяет оборудование для силовых тренировок, персонализированные фитнес-тренировки, а также онлайн- и видеоуроки. Ее основателем является Али Оради, инженер-суперкомпьютерщик, который хотел создать более эффективный и удобный способ силовых тренировок дома.
Основной тренажер Tonal — это настенное устройство с двумя электромагнитными блоками, обеспечивающими сопротивление до 200 фунтов (около 90 кг). Устройство также оснащено сенсорным дисплеем, который отображает инструкцию по выполнению каждого упражнения и отслеживает прогресс. Tonal использует искусственный интеллект для динамической регулировки сопротивления для каждого упражнения в зависимости от вашей индивидуальной силы и уровня физической подготовки, чтобы обеспечить вам наиболее эффективную тренировку.
Будущее компьютерного зрения в спорте
Компьютерное зрение перешло из экспериментальной технологии в основополагающую инфраструктуру современного спорта. От профессиональных лиг и элитных тренировочных центров до потребительских фитнес-приложений и реабилитационных платформ, системы искусственного интеллекта на основе компьютерного зрения стали фундаментальными инструментами для анализа результатов, предотвращения травм, улучшения судейства и повышения качества обслуживания болельщиков.
По мере совершенствования моделей искусственного интеллекта, систем видеонаблюдения и обработки данных в реальном времени роль компьютерного зрения в спорте будет только расти. В нашей компании мы помогаем новаторам двигаться к будущему, где каждое движение на поле, в спортзале или в процессе реабилитации можно будет измерить, понять и оптимизировать. Для команд, тренеров, спортсменов и разработчиков компьютерное зрение перестало быть чем-то из области фантастики — оно становится конкурентной необходимостью.
Заключение
Компьютерное зрение преобразует спортивную индустрию множеством инновационных способов. Оно помогает повысить результативность игроков, улучшает принятие решений во время игр и повышает вовлеченность болельщиков. По мере развития технологии она обещает более персонализированные тренировки, аналитику в реальном времени и гораздо более захватывающие впечатления с использованием таких технологий, как дополненная реальность. Ее влияние очевидно: она открывает новые перспективы, повышает стандарты соревнований и прокладывает путь к будущему, где технологии и спорт будут идти рука об руку.
