新闻背景

　　2018年俄罗斯世界杯已圆满结束，在众多高新技术的加持下，让足球赛事增添了许多科技含量。其中，本届世界杯首次采用的视频助理裁判（VAR），在减轻主裁判的压力、使判罚更加准确、减少球场上的“冤假错案”方面发挥了重要作用。此前，VAR已经在联合会杯、意甲、中超等多项赛事中得到应用。在本文中，作者将从专利角度对VAR的关键技术领域进行全面分析。

　　视频助理裁判VAR是英文Video Assistant Referee的简称，是一种依靠“鹰眼”摄像系统进行技术动作判别的技术，包括软件系统和硬件系统两部分，其通过高速摄像机捕捉场上信息，传回到监控中心，使助理裁判能清楚地了解场上动态，并能根据需要进行回放，以帮助当值裁判员作出更合理的判罚。

　　聚焦关键技术领域

　　在紧张激烈的高水平足球比赛中，仅依靠主裁判及边裁的肉眼判罚可能出现错判情况。作为辅助裁判的一种电子技术手段，无论是早已应用于职业网球赛场的鹰眼，还是仍处于实验阶段的VAR，它们都是在用技术帮助人类做出更准确、更公正的判罚。

　　笔者在中国专利文摘数据库（CNABS）中利用关键词对2018年7月5日之前公开或公告的专利申请进行检索发现，有关视频助理裁判的专利申请达181件，其中2009年至2017年的专利申请量相对于之前年份稳步上升。现阶段，国内的专利申请主要集中在视频助理裁判系统的构建及门线辅助技术方面。

　　中国专利申请人中，北京瑞盖科技股份有限公司（下称瑞盖科技）专注于鹰眼技术装备的研发，其产品应用于台球、网球、乒乓球、排球、羽毛球和冰雪等多个项目，提交了9件视频辅助裁判领域的相关专利申请。2016年，瑞盖科技利用其体育项目领域的鹰眼技术作为基础，研制了第一代足球鹰眼，通过多机位实时提供速度、角度、距离等战术现场数据，以及3D画面，通过视频和软件进行实时捕捉与分析，为裁判提供精准的判罚依据。

　　门线技术是近年来发展起来的足球辅助技术，可以判断球是否越过门线，从而判定进球是否有效。马诺尔研究公司研发了可即时回放技术，随后利用该技术成立鹰眼系统创新有限公司，目前，相关技术已应用于板球、网球、斯诺克、羽毛球、橄榄球等体育项目中，可帮助裁判员作出正确判罚。马诺尔研究公司还研制了球跟踪及轨迹预测系统，其技术原理是通过摄像机确定球在一系列帧中的三维位置，处理器根据球的三维位置预测其飞行轨迹并且在场地模型上表示出轨迹，由数字发生器记录存储与球飞行轨迹相关的数据，处理器利用该数据进行判定。

　　专利探寻未来研发

　　视频辅助裁判的技术研究主要集中在视频辅助裁判系统的构建、门线进球检测、回放技术、智能分析等技术领域。

　　在视频辅助裁判系统的构建方面，专利申请主要集中系统的硬件结构、摄像机采集视频数据的通信传输与处理、辅助裁判与主裁判之间的数据通信等。高速的视频数据处理及降低视频助理裁判系统的硬件成本是未来主要的研究内容。瑞盖科技公开了一种排球比赛鹰眼（CN206389478U），包括用于监拍比赛场地的摄像机及POE交换机，通过设置POE交换机和四台采集服务器，减少了安装过程中的供电布线，克服单路最大传输数据量的限制，减少网卡的负荷，提高系统的稳定性，可快速地进行比赛数图像数据的回放以协助裁判做出公正、快速的判罚。

　　门线进球检测方面，专利申请主要集中在两方面，一方面是通过足球表面下部多传感器及门线上传感器的设置，根据传感器获得信号判断是否进球；另一方面集中在通过视频和关键图片帧的检测信息判断是否进球。通过视频及图片检测判断方面，个人申请张阳公开了（WO2017008218A1）一种网球比赛鹰眼，通过不同摄像机和边的夹角及网球的识别定位完成投影，判断球是否出界或压线。通过传感器进行检测方面，青岛滨海学院公开了一种足球门线系统（CN203329321U），通过位于球门和球门线上的超声传感器和红外传感器收集检测信号，以判断足球是否过线。

　　回放技术方面，多角度的快速回放对裁判作出正确的判断有重要的参考意义，因此如何快速提供不同角度的回放是智能裁判助理研究领域未来重要的研究方向之一。瑞盖科技公开了一种基于多相机的360度视频回放方法（CN106998430A），通过对场地进行三维建模，对多个角度相机获取的图像进行换算以得到当前角度下目标物体的图像，以解决现有技术中多角度拍摄的物体全景只能逐帧切换、画面不流畅的问题。

　　人工视频助理裁判确定判罚结果需要一定时间，在一定程度上影响了观看比赛的感受，因此，亟需通过智能分析视频来快速获取对进球和判罚的自动识别结果，为主裁判的判罚提供参考。通过智能分析获取判罚的自动识别结果的核心技术在于定位与坐标的提取，定位包括球场特征线的提取、球员与足球的检测、球员身份的识别、如何进行投影等。西安体育学院公开了一种基于视频分析的足球越位自动判别系统和方法（CN102819749A），通过采集的视频图像提取足球场地并进行球员与足球检测，提取球场特征线并进行坐标重建，完成越位的自动判别，减少了助理裁判的工作量和失误率。

　　在各类竞技类体育赛事中，越来越多的赛事倾向于使用视频助理裁判，如网球、羽毛球、足球等项目。随着视频助理裁判技术研究的不断深入，高效地提供指定多角度视频回放，通过智能分析为判罚提供参考，能够推动视频助理裁判技术在各项赛事中的应用走向成熟。（杨蕊）