面向校园足球的便携式视频助理裁判系统

面向校园足球的便携式视频助理裁判系统

王湛翔,张旺,师润泽,张旭,许宗宇

石家庄铁道大学，河北 石家庄 050043

摘 要:校园足球全面推广的同时，也存在着屡见不鲜的争议判罚，影响了校园足球比赛的公平性。在全球VAR广泛应用的背景下，本项目研究了面向校园足球和业余足球的便携式视频助理裁判系统，依靠视频回放技术，进行视频回放、慢放、局部放大，实现了人工辅助越位划线功能，帮助主裁判做出正确的判罚决定。实践应用结果表明该套系统完全可以满足校园足球比赛的公平性，增加了比赛的观赏性和流畅性，对校园足球的发展有参考意义。

关键词:校园足球；VAR；比赛；公正判罚

对于校园足球比赛中的判罚公正性，虽然可以通过培养业余裁判进行判罚，但是单纯通过裁判的判罚仍然会造成一些争议，裁判不可能在一场比赛中做出完全正确的判罚，甚至会引起一些冲突，不仅影响了比赛的公平性和流畅性，更不利于球队之间和队员之间的友好相处。因此设计一个面向校园足球和业余足球的便携式视频助理裁判系统对校园足球的发展有重要意义。通过长时间查找相关资料，发现目前社会上鲜有人专门进行视频助理裁判系统（VAR）的研发，在一些中国业余联赛和校园足球联赛中，出现过民间自制的var裁判，但设备较为简陋，不能真正达到保证比赛公平公正的作用。因此，为了更好的保证足球比赛中的公平性，也为了推广中国校园足球联赛的发展，设计一套完整的视频助理裁判是十分有必要的。根据出现的争议判罚的类型的不同，此VAR裁判助理系统，可以根据不同的情况进行视频回放，低速慢放，局部放大，人工辅助越位划线等辅助判罚功能。在更深层面来说，系统的使用更规范了裁判的自由裁量权，树立了良好的体育道德风气，也推动了校园内和社会上体育科学技术发展。本文以研究基于提高校园足球比赛中的判罚公正性为目的，探索VAR在校园足球发展的应用。

1 视频助理裁判系统软件开发语言的选取

对于软件开发来说，首要考虑的问题是选择何种编程语言。在C语言、JAVA、Python等众多编程语言中，我们最终选定了以Javascript编程以HTML设计的方式。我们选择HTML作为载体，是考虑到其语法简单容易学习，编程环境简单并且编写完后可用浏览器打开快速查看结果，而且最主要的是，在HTML语言中可嵌入css代码进行界面优化以及嵌入Javascript代码以执行相应的脚本程序。而Javascript的最大特点就是和HTML的结合[1]。在客户端的应用中, 很难将Javascript程序和HTML文档分开。Javascript代码总是和HTML一起使用的, Javascript的各种对象都有各自的HTML标记。当HTML文档在浏览器中被打开时, JavaScript代码才被执行。Javascript除了方便操纵HTML对象，还能够立即向访问者反馈信息，并有更少的服务器交互作用。综合二者的优势，这与我们简便、直观的需求相符合，因此我们选取其作为我们视频助理裁判系统软件开发的语言。

2视频助理裁判系统视频录制、回放、慢放等的设计

视频助理裁判系统的主功能包括视频的录制、回放与慢放。在最终的网页中不会有任何的链接，我们完全是通过Javascript来切换各视图的状态。接下来针对每一部分的设计进行介绍。

首先写的是我们在拍摄视频时候的时间显示。countTime函数就是用来编写计时功能的，下方的checkTime函数以确保无论是时或分或秒都以两位数的形式呈现。而接下来的程序完成了拍摄视频的功能。

图1-4的manfang函数实现了慢放功能，manfang函数令视频的播放速率为slider.value，其中slider.value是由用户在操作界面自行选择的，使用户能够自由灵活地掌握慢放速率。

而对于放大功能，因为拍摄视频的时候是通过电脑连接的摄像头进行拍摄，因此只需要调节摄像头的放大倍数即能实现相应功能。

3 视频助理裁判系统越位功能设计

本项目视频助理裁判系统设计的重点与难点就在于越位功能。足球中的越位对进攻方队员传球时接球运动员允许站到的位置作出严格限制[2]。即在进攻方出球球员出脚的瞬间，在对方半场，接球球员比包含门将在内的倒数第二名防守球员距离端线更近，同时比球距离端线更近，并试图借此位置干扰对方球员争球，干扰比赛，接门柱横梁及对方身上反弹球就会被判罚越位。当我们拍摄视频并进行回放过程中，通过视频我们判断进攻球员是否越位需要考虑到视角问题，不能简单的划两条平行线以判断是否越位。

划越位线的原理是这样的，A、B、C、D四个点用来圈定拍摄的视频中足球场的位置，然后分别延长AB,CD两线汇于一个交点S,这个点就是透视点。然后通过S分别向进攻球员和防守球员划两条越位线进行比较，这样就能规避因为拍摄视频视角问题而带来的影响。

在划好越位线后，我们还可以通过隐藏功能将我们最初划的两条用于圈定足球场地的线隐藏掉，最终只保留两条越位线，达到简洁直观的目的。

4 视频助理裁判系统现场测试

在项目实测过程中，本产品实现了基本功能及越位功能，效果良好。用户可便捷地调整慢放速率实现可控速度的视频回放。本产品不仅能实现视频回放，还能够拖动进度条将视频调整到用户需要观看的位置。对于越位功能，先以四个点圈定足球场区域，进而用两个点确定球员的位置，从而划出越位线。

5 结论

本文以面向校园足球为目的，开展了便携式视频助理裁判系统的研究，通过外部摄像头拍摄与内部应用软件分析，实现比赛实况的回放、慢放、局部放大及越位划线等功能。区别于国内国际大赛，针对与校园足球与业余足球，本系统在便携的基础上，在不失公平、清晰的要求下，还兼具成本低、操作简单易上手的优点。随着科学技术的进步与相关政策的落实，全民足球运动是日后的趋势。在兼具娱乐性的同时，足球更会向专业性、高质量方向发展。本次研究在这两方面的融合发展起到了积极的推动作用，在迎合当今盛行的足球风潮同时，亦是丰富视频助理裁判系统多方面可能性的一次积极探索。

参考文献

[1]王黎.浅谈用HTML和Javascript 修饰Web页[EB].中国知网,2001-07-02.

[2]郭翔.足球越位规则的主要变化对足球比赛的影响[EB].中国知网,2019-08-16.

作者信息：

姓名：王湛翔，张旺，师润泽，张旭，许宗宇

性别： 男

籍贯 ：河南省郑州市

民族 ：汉族

出生年月： 2001.08

学历 ： 高中

研究方向 ：软件与自动化技术

单位名称：石家庄铁道大学

单位邮编 ： 050000

职称：无

收书地址：河南省郑州市金水区鑫苑路10号河南信息工程学院家属院

姓名：王湛翔

联系电话： 15038376308