进球是否有效？让机器视觉来帮你做“裁判”

多年来，足球裁判一直依靠机器视觉系统来协助他们做出决定。门线技术和视频助理裁判可以让足球决策更加公平，但是运动中的高速动作以及不可预测性给系统带来了许多挑战。

什么是门线技术(GLT)和视频助理裁判(VAR)

足球是否完全越过了球门线，能否算作有效进球——这决定的不仅仅是一场比赛这么简单。有时，它也许会在未来数十年成为专家群体的讨论话题和大众茶余饭后的谈资。那次决定了1966年世界杯赛果的"温布利进球"无疑就是最著名的例子。   

多年来，裁判不仅能依靠自身的感官来做决定，在此基础上，还可以依靠视觉辅助系统进行准确评估。

门线技术标志着视觉技术开始走进足球场

门线技术(GLT)系统可使用机器视觉来检查球在球门线上或后面的位置，并向裁判发出判定信号。该系统由德国公司vieww于2013年推出，并于同年获得了国际足联(FIFA)认证。这个当时名为GoalControl的系统于次年在2014年巴西世界杯上投入使用。 

为棘手情况提供协助

如今，相机已经不再局限于只在球门线上为裁判提供协助。vieww VAR（视频助理裁判）系统，包括VOL（虚拟越位线）均已通过了FIFA认证，可为整场比赛采集详细图像，从而为裁判提供重要的决策辅助工具。例如在罚球员下场、可能的点球或越位等情况下，可大大减少足球比赛中出现错误裁决。  

自2022年以来，vieww GmbH公司及其运营合作伙伴一直在为德国足球联赛(DFL)配备各种裁判技术。

足球裁判辅助系统面临的挑战和需求

足球的重点在于速度和准确度。职业球员需要高速跑动和踢球，但是越位和常规进球的区别往往只有几厘米或几毫米之差。更重要的是，体育场内数以万计的球迷，还有数百万坐在电视前收看的观众，都不希望看到裁判长时间未做出裁决的情况。不言而喻，裁判不仅应该迅速做出裁决，而且裁决结果还应该正确无误。  

因此，市场和用户要求使用辅助系统，以高精度和可靠性支持裁判的决策，并快速提供结果。对于VAR系统来说，重要的是能够实时准确地捕捉和分析球场上出现的各种情形。

门线技术(GLT)和视频助理裁判(VAR)技术解决方案

在足球场上，门线技术的配置由14台相机组成，每秒可采集200帧(fps)图像。因此，最新的vieww GLT系统提供了高水平的球体跟踪精度，以符合准确足球裁决的要求。国际足联严格把控该系统的可靠性，并且每年均会在各个足球场上对设备进行测试和认证。

包括：Basler ace 2相机

Basler ace 2彩色相机来自Basic系列，配备强大的计算机视觉功能包，借助pylon软件可实现轻松集成。此外，还可以使用各种Basler固定焦距镜头进行图像采集。Basler ace 2相机是系统的核心，内置于特殊外壳中，与具备功能强大的显卡和散热或通风系统的微型计算机配合使用。 

对技术的要求不断增加

球赛中存在各种高速动作，因此高帧速率是必不可少的要求，但成像质量也是一个重要因素。传输到广播公司的图像需要具备高质量，以确保清晰可靠地展现赛场情况，预计未来广播公司对成像质量的要求还将继续提高。因此，系统必须能够根据图像清晰度、对比度、色彩重现等要求调整图像，保证出色的传输效果。

相机系统会根据体育场各自的建筑设计特点进行固定式安装。这需要事先进行高精度的测量，并考虑相机角度、视场覆盖范围以及光线和天气影响。但是完成校准后，就可以远程操作系统，为体育场、联赛和联盟节省大量成本。 

成像出色，裁决公正

在门线技术(GLT)的基础上，vieww公司还为视频助理裁判(VAR)系统提供GLT相机的图像。为此，vieww公司将SDI信号转换为高质量的JPEG图像。每张图像都是像照片一样单独采集的，避免丢失细节。由于ace 2相机以200fps的速度录制，而非采用电视广播常见的50fps，因此裁判能掌握有关赛况的更多图像。同时，vieww公司开发的智能服务器/客户端设计不需要高数据传输率，因此该系统可提供极快的响应时间。

精确到微秒级的相机同步技术可以有效地处理图像，并将其传输到服务器，从而为实时球体跟踪、电视转播和比赛数据提供相关数据。如今裁判的手表可准确显示是否判定进球，传输时间不到一秒钟——围绕球是否过线而进行数十年的争论终于成为了历史。