在人工智能的帮助下 本届世界杯的越位判罚将更快、更准确

最近,国际足联在其官方网站上宣布,今年冬天举行的国际足联卡塔尔世界杯将首次正式使用半自动越位技术,该技术将使用人工智能帮助裁判做出更准确的越位判罚,以减少越位误判的发生。

在过去的足球比赛中,人们最担心的问题之一是裁判的错误判断越位,因为即使是一个轻微的错误判断也比赛的结果。但现在,足球裁判将迎来强大的助手人工智能。最近,国际足联在其官方网站上宣布,今年冬天举行的国际足联卡塔尔世界杯将首次正式使用半自动越位技术,该技术将使用人工智能帮助裁判做出更准确的越位判罚,以减少越位误判的发生。

越位规则并不复杂。除了一些特殊情况外,一般来说,它要求进攻球员在传出最后一个脚球的同时,最后一个接球的进攻球员的身体有效部位不得超过防守球员离球门倒数第二远的球员的身体。

虽然只是几句话,但在实际的比赛判罚中,准确判断越位无疑是非常困难的。据北京体育大学中国足球学院教师、国际足球裁判艾坤介绍,为了做出准确的越位判罚,裁判应明确传球运动员、接球运动员和防守运动员之间的位置关系。球员们一直在不断地锻炼,在传球的那一刻定位多名球员之间的位置关系,这对人眼来说是非常具有挑战性的。艾坤说,为了更清楚地判断球员是否越位,足球比赛将在两条边线外设置一名助理裁判,以便利用最佳观察视角在瞬间做出准确的越位判罚。

然而,随着足球水平的不断提高,比赛的节奏越来越快,进攻方式也越来越多样化。即使助理裁判有出色的观察位置和鹰敏锐的眼睛,也越来越难单纯依靠人眼做出完全准确的越位判罚。随着视频广播技术的快速发展,特别是高速摄像机的广泛应用,可重复播放的广播图片不仅提高了比赛的公平性,而且为使用视频技术提供了辅助处罚的可能性,VAR视频助理裁判(以下简称视频助理裁判)VAR)便便应运而生。

艾坤向记者介绍,组织者通过布置在球场上的1030台摄像机,实现比赛的实时记录,当关键节点影响比赛时,VAR将通过回放视频图片为现场裁判提供判罚参考。针对越位判罚,艾坤表示,裁判应该首先使用它VAR打点,即通过逐帧回放,确定进攻队员传出最后一脚球的时间。然后根据确定的时间画线,确定进攻球员和防守方离球门倒数第二远的球员之间的相对位置,画2D和3D的越位线。虽然与人眼相比,VAR观察方确的观察方法,但动辄几分钟的判罚时间、吹毛求疵的判罚规模等,仍屡遭球迷诟病。在艾坤看来,虽然目前VAR这并不完美,但它确实为包括越位在内的判罚提供了真实客观的事实依据。”

面对VAR国际足联决定进一步引入人工智能技术来帮助越位判罚,而不是完美的表现。VAR卡塔尔世界杯即将到来的半自动越位判罚技术仍然依赖于裁判的手动管理和画线,将这一过程完全交给人工智能系统,帮助裁判实现越位的一键判罚。

但面对资深球迷都不容易讲清楚的越位规则,人工智能真的可以理解吗?事实上,人工智能是否真正理解越位并不重要。它所要做的就是比较和判断收集到的各种数据,然后得到客观的结果。该系统的运行路径可分为两个关键步骤。首先,确定进攻球员最后一脚传球的时间。这主要取决于卡塔尔世界杯的官方比赛AlRihla。其内置惯性测量单元(IMU)在几个软支架的支撑下,传感器被放置在球的中心,可以以每秒500次的频率将球的运行数据发送到决策中心。国际足联技术与创新总监约翰内斯霍兹米勒表示,传感器可以实时发送球的加速信息,系统将自动判断球离开进攻球员脚的准确时间。

该系统主要依靠体育场屋顶下布置的12个专用跟踪摄像头,是绘制越位线最关键的环节。他们将利用视频动作捕捉技术跟踪每个球员身体的29个相关部位,形成29个数据点,以每秒50次的频率将包含位置、时间和其他信息的数据发送到决策中心。最后,系统将整合和计算球传回的时间信息和摄像头跟踪获得的球员肢置信息,以获得最终结果。

虽然听起来很复杂,但裁判只需要3到4秒就能得到系统计算的准确结果。如果裁判最终决定采纳结果,系统将利用运动员身体上29个数据点收集的数据3D人体姿态重建技术自动生成3段D在动画中,动画将从最佳角度详细描述越位线的位置和越位球员在接球时身体各个部位的位置,并在体育场的巨大屏幕和广播屏幕上播放,让球迷们信服。

既然人工智能如此强大,能否直接取代裁判做出最终越位判罚?国际足联裁判委员会主席皮耶路易吉科里纳一再强调,该计划被命名为半自动越位技术,因为它只能为裁判提供越位的参考结果,而不能做出最终的判罚。艾坤还表示,在越位判罚中,助理裁判不仅根据客观事实,在某些特殊情况下,还需要根据规则主观判断事实,例如,越位进攻球员没有接球,但是否干扰对方球员,是否参与进攻,是否通过移动干扰对方球员处理球等,这些判罚涉及对比赛的深入理解,机器暂时无法做出完全准确的判断。”艾堃说。

虽然越位判罚技术在所有足球比赛中都没有普及,但它使用类似的动作捕捉技术和3D人工智能系统技术的人工智能系统已广泛应用于许多体育赛事和训练中。在2021年东京奥运会上,中国跳水梦之队表现完美,人工智能教练是幕后英雄之一。

由中国国家跳水队和百度联合推出的教练系统是中国第一个3D AI跳水训练系统。据参与该项目的百度高级研发工程师卢飞翔博士介绍,该系统通过高速摄像机捕捉运动员从跳板到完全入水的2D高清图片,然后通过大脑3D视觉技术和深度神经网络技术估计运动员的三维姿态,并获得每个关节的三维角度。然后通过人体的三维重建技术,三维再现整个跳水过程。在此基础上,还可以实现对跳水动作的准确定量评估,模拟裁判的评分。

不仅仅是辅助训练,人工智能在体育赛事中的应用也越来越多。在2021年2月举行的北京冬奥会测试赛中,小冰公司开发的人工智能裁判和教练系统关军是空中技能项目中唯一的竞赛裁判。个人预决赛、超级决赛和团体预决赛共有44名裁判成功完成,得到了国际雪联和国家体育总局冬季体育管理中心的一致认可。这也是人类历史上第一次在没有人工干预的情况下独立完成工干预。

根据小冰公司CEO李迪介绍,观军解决了运动员动作姿势识别问题,在训练数据非常罕见的情况下建立了冰雪运动分析模型,可以分析空中技能运动员的运动轨迹、身体姿势、角度、高度等多维指标、学习、模拟国际比赛评分标准。对于该系统的未来应用,李迪表示,目前显示的技术往往是阶段性的开始。他相信,人工智能在未来体育训练中的应用将很快普及到普通人的家中。

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