第四章 比賽狀態分析
4.2 死活球狀態分析
在死活球狀態分析中，當比賽處在活球時，球會在球場上來回，球員會處在 攻擊或防守的狀態下，此時球員會隨比賽的進行而隨意地移動；相反地，當比賽 處在死球時，球員會處在固定位置上，而不會隨意地移動。利用此種比賽的特性，
我們漸進地採用以下三種不同的方式去辨別比賽的狀態。
4.2.1 影像活動變化量
在這節中，利用球員在活球時會大幅度移動，死球時則會在自己的位置上不 移動，所以我們設計利用連續影像的活動變化量去辨別比賽的狀態。為了計算影 像活動變化量，我們嘗試了兩種方法去辨別目前的比賽狀態。第一種方法是基於 連續影像中變動像素點的個數，第二種則是改良第一種方法，利用計算連續影像 中變動像素點的個數之變化量，去代表整體活動的變化情形。
連續影像中變化像素點的個數和
由4.1 節可以計算出時間點 t 和時間點 t-1 之兩張影像(It和 It-1)間發生變化的 像素點個數 Nt，表4-1 是排球比賽分別處在死球或活球狀態下的連續影像中變動 像素點的個數之情形。利用球員在不同的比賽狀態會有不同動作的特性，藉由判 斷 Nt是否通過系統設定的門檻值，來決定目前的比賽狀態。
表4-1 連續影像中變動像素點的個數變化。
State of It-1
ball-in-play ball-not-in-play
ball-in-play Nt stays in high Nt increases State of It
ball-not-in-play Nt decreases Nt stays in low
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我們將時間點 t 的影像中變動像素點的個數定義為 Nt，Nt計算方式如式子 4.1 所示。
Nt = It － It-1 (式 4.1)
4.2.2 整體活動變化情形
我們由圖4-1 可以觀察到計算出的變化量在某些特定時候會具有一定的趨勢 走向，所以我們利用這個現像，對變化量的趨勢進行分析。由圖4-1 可以觀察到 在活球開始(發球)的前後，在變化量圖表上，變化量的趨勢是由附近區域變化量 最少的最低點劇增地爬升到某一位置，到發球後，變化量才會在某一程度上漸趨 穩定，我們主要藉由這種趨勢的特性幫助我們更加確認活球開始的時間點。
圖4-1 變化量統計圖。
觀察圖4-1，可以得知變化量統計圖大概呈現為高低起伏的走向，我們將圖 4-1 濾除過大的雜訊後，把原本影像中的比賽狀態加入圖 4-1 中，可以得出圖 4-2，
也就是變化量與比賽狀態的對照圖。圖4-2 中的藍色直線代表真實中活球狀態開 始，而綠色直線則是代表比賽某一方已得分，所以死球狀態開始。藍色直線到綠
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色直線的部份就是所謂的活球部份。我們可以觀察到在圖4-2 中藍色直線出現前 總會有一個變化量的區域最低點，此點代表球員在死球時不移動的時間點。由這 個特性，我們偵測圖中的區域最低點，並判斷區域最低點後是否有劇增的情形發 生，也就是代表發球過後的球員開始移動的活球開始之時間點。
圖4-2 變化量和比賽狀態對照。
4.2.3 整體活動變化情形搭配偵測球
藉著4.2.1 節的處理方法，我們可以將活動變化量很小，也就是球員會在自 己的位置上不會移動的死球狀態消去。在4.2.3 節內，我們進一步地利用當排球 比賽處在活球階段時，由於其比賽規則的限制，兩隊必定得在自己場內傳兩次球 後，將球擊到對方場中，因此我們可以得知在活球階段，在球場上必定有球的存 在，為了更精確地分隔出活球和死球的差別，我們藉由讓使用者自行定義一塊區 域當作排球偵測區，當在該區域內偵測到排球時，我們就能更加確定比賽是處於 活球的階段。
使用者自行定義的區域必須是在活球時排球在球場上必定會經過的位置，才 能有所幫助我們辨別活球的狀態。我們考量此塊排球偵測區域是在球網的上方，
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這是因為兩隊在攻防時，球一定會經過球網的上方，才能到達對方的場中，所以 我們建議使用者在定義此區域時，是以球網的上方區域為考量，如圖 4-3(a)(b) 中的紅色框所示。
(a) (b)
圖4-3 定義排球偵測區域 (a) 交大和清大梅竹排球比賽場景，(b) 交大和台北體院
排球比賽場景。
我們用偵測排球的有無可以輔助判斷現在是否為活球狀態，然而由於影像屬 於二維空間，框選的範圍在三維空間中可能代表是球網上方或是對方的後面場 地，也因此我們把特定區域內偵測排球的有無當作判斷活球的輔助工具，而不是 具有唯一判斷性，4.3 節將整理出我們最後辨別死活球的規則表。