The filming of sporting events projects and flattens the movement of athletes in the world onto a 2D broadcast image. The pixel locations of joints in these images can be detected with high validity. Recovering the actual 3D movement of the limbs (kinematics) of the athletes requires lifting these 2D pixel locations back into a third dimension, implying a certain scene geometry. The well-known line markings of sports fields allow for the calibration of the camera and for determining the actual geometry of the scene. Close-up shots of athletes are required to extract detailed kinematics, which in turn obfuscates the pertinent field markers for camera calibration. We suggest partial sports field registration, which determines a set of scene-consistent camera calibrations up to a single degree of freedom. Through joint optimization of 3D pose estimation and camera calibration, we demonstrate the successful extraction of 3D running kinematics on a 400m track. In this work, we combine advances in 2D human pose estimation and camera calibration via partial sports field registration to demonstrate an avenue for collecting valid large-scale kinematic datasets. We generate a synthetic dataset of more than 10k images in Unreal Engine 5 with different viewpoints, running styles, and body types, to show the limitations of existing monocular 3D HPE methods. Synthetic data and code are available at https://github.com/tobibaum/PartialSportsFieldReg_3DHPE.


翻译:摄制运动比赛会将运动员的运动投影和展平到2D广播图像中。在这些图像中检测到的关节像素位置可以具有高可靠性。恢复运动员肢体的实际三维运动(运动学)需要将这些2D像素位置提升到第三个维度,并暗示了一定的场景几何。体育场地的众所周知的线条标记可以用于摄像机的校准以及确定实际场景的几何形状。需要使用运动员特写镜头来提取详细的运动学,从而混淆了摄像机校准的相关场地标记。我们提出部分运动场注册,其确定了一组与场景一致的摄像机校准,最多有一个自由度。 通过联合优化三维姿势估计和摄像机校准,我们展示了在400米跑道上成功提取3D奔跑运动学的方法。在这项研究中,我们通过结合2D人体姿势估计和部分运动场注册通过相机校准的进展,展示了收集有效的大规模运动学数据集的途径。我们在Unreal Engine 5中生成了一组合成数据集,其中包括超过10k张具有不同视角,奔跑风格和体型的图像,以展示现有单目3D HPE方法的局限性。合成数据和代码可在https://github.com/tobibaum/PartialSportsFieldReg_3DHPE获得。

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