Aplicação de Modelos Deformáveis para Extração de Jogadores em Imagens Digitais de Jogos de Futebol

Algemiro Augusto

Professor: Marcelo Gattass

Fundamentos da Computação Gráfica

Imagem Original

Objetivo

Extrair o background de uma imagem de jogo de futebol preservando ao máximo informações sobre o contorno do jogador.

Proposta

1. Definir manualmente uma regiao de interesse.

2. Segmentar baseado na diferença de cor rgb.

3. Dilatar e erodir.

4. Usar modelo de Snake ( Inicialização com o algoritmo Door-In-Door-Out )

Snakes

))(),(()(

;]1,0[: 2

sysxsC

RDC

Métodos baseados em modelos deformáveis. Eles foram inicialmente propostos por Kass e companheiros e desde então têm sido usados com sucesso em tarefas de segmentação, rastreamento de objetos e análise de imagens.

Os modelos de Snakes podem ser uma combinação de duas partes: As forças provenientes da energia interna e as forças provenientes da energia externa.

Forças do Modelo de Snake

Assim, as forças FI e FE são combinadas para gerar uma força de Snake. A FI é negativa para se contrapor a FE. Assim, a FI é alta fora da borda e a FE é baixa, fazendo a Snake depender mais da FE. Quando ela se aproxima da borda, a FE cresce e tende a anular a FI, a curva de ultrapassar a borda.

Forças do Modelo de Snake

Assim, o modelo de Snake será E = Einterna + Eexterna

Uma combinação das duas forças, cujo resultado é uma curva mais próxima da borda.

Força Elástica

P1

P2

P3

F-elástica (FE) = Distância de P2 para o ponto médio entre P1 e P3

Matematicamente o ponto médio M = (P1 + P3)/2

Assim FE = M – P2

Note que: quando P1 = P2 = P3, FE = 0; Quanto, mais esticado o ponto P2, maior é a sua Energia e consequentemente sua FE

É uma força que depende somente da Geometria da Curva.

MPonto Médio

Força Elástica - Evolução

Força Elástica - Evolução

A força interna (FI) ultrapassa a borda se não tiver nada que a pare, uma vez que ela depende somente da geometria dela própria

Força Elástica - Evolução

A força interna (FI) ultrapassa a borda se não tiver nada que a pare, uma vez que ela depende somente da geometria dela própria

Força Elástica - Evolução

A força interna (FI) ultrapassa a borda se não tiver nada que a pare, uma vez que ela depende somente da geometria dela própria

Força Externa

A força externa FE pode ser modelada como a Força do gradiente da imagem. Assim, ela depende da intensidade dos pixels. Onde há maior variação (numa borda, por exemplo), maior é a FE.

FEx = (I(x+1,y) - I(x-1,y))/2

FEy = (I(x,y+1) - I(x,y-1))/2

FE = FEy/FEx

A FE é definida como a norma-2 do gradiente da imagem ||m||2

Força Externa: Evolução

Força Externa: Evolução

Força Externa: Evolução

Força Externa: Evolução

A Força Externa que depende do gradiente é maior nas bordas do objeto

Inicialização da Snake: Iteração 0

Iteração 5

Iteração 10

Iteração 20

Algoritmo Door-In-Door-OutInício

Segmentação

Dado um pixel p(R,G,B), consideramos a seguinte regra de pertinencia:

Se G/R > a e G/B > b o ponto p pertence ao campo de futebol, caso contrário, pertence ao jogador.

Essa estratégia, simples, só funciona se o p estiver próximo da região de interesse.

A vantagem é a simplicidade de implementação e velocidade de computação

Resultados

Imagem Original Região Marcada

Região Segmentada Após Morfologia Matemática