熱文回顧丨專(zhuān)利探秘——足球賽場(chǎng)上的VAR和高科技足球

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作者：王倩娣 北京品源知識產(chǎn)權管理咨詢(xún)有限公司

原標題：專(zhuān)利探秘——足球賽場(chǎng)上的VAR和足球

古代足球起源于中國，現代足球起源于英國，被認為是世界第一運動(dòng)，也是全球體育屆最具影響力的單項體育運動(dòng)之一。而世界杯是國際足球聯(lián)合會(huì )統一領(lǐng)導和組織的世界性的足球比賽，是世界上規模最大、影響最大、水平最高的國家隊足球比賽?；仡櫧诘氖澜绫愂?，會(huì )發(fā)現無(wú)不蘊含著(zhù)大量的高科技創(chuàng )新成果。自1970年開(kāi)始，阿迪達斯公司一直作為世界杯的官方贊助商，為其提供比賽用球，不僅在足球外觀(guān)、制造工藝等方面不斷改進(jìn)，更是增加新興技術(shù)賦予了足球更多的功能。本文將從產(chǎn)品、技術(shù)及其專(zhuān)利三個(gè)方面進(jìn)行分析，更加立體、全面的展現世界杯足球賽場(chǎng)上的VAR技術(shù)和高科技足球。

2019年世界知識產(chǎn)權日的主題為——奮力奪金：知識產(chǎn)權和體育，旨在突出知識產(chǎn)權在體育領(lǐng)域中的作用和貢獻?？萍嫉目焖侔l(fā)展將體育推向了新的高度，尤其是在競技體育中各種通信技術(shù)的應用，不僅使運動(dòng)員的專(zhuān)業(yè)技能達到更好的發(fā)揮，也使得觀(guān)眾得到了更好的觀(guān)看體驗。

古代足球起源于中國，現代足球起源于英國，被認為是世界第一運動(dòng)，也是全球體育屆最具影響力的單項體育運動(dòng)之一。而世界杯是國際足球聯(lián)合會(huì )統一領(lǐng)導和組織的世界性的足球比賽，是世界上規模最大、影響最大、水平最高的國家隊足球比賽?；仡櫧诘氖澜绫愂?，會(huì )發(fā)現無(wú)不蘊含著(zhù)大量的高科技創(chuàng )新成果。2014年的巴西世界杯首次啟用門(mén)線(xiàn)技術(shù)，用以判斷是否為有效進(jìn)球；2018年俄羅斯世界杯進(jìn)一步引進(jìn)了VAR技術(shù)（視頻助理裁判系統），通過(guò)使用視頻回放技術(shù)幫助主裁判作出正確的判罰決定。門(mén)線(xiàn)技術(shù)和VAR技術(shù)的使用使得足球賽場(chǎng)上漏判率、誤判率大幅降低，進(jìn)一步維護了競技體育的公平、公正原則。而足球作為賽場(chǎng)上的焦點(diǎn)，其外觀(guān)、材質(zhì)、性能無(wú)不影響著(zhù)球員的發(fā)揮、觀(guān)眾的視覺(jué)體驗等。自1970年開(kāi)始，阿迪達斯公司一直作為世界杯的官方贊助商，為其提供比賽用球，不僅在足球外觀(guān)、制造工藝等方面不斷改進(jìn)，更是增加新興技術(shù)賦予了足球更多的功能。本文將從產(chǎn)品、技術(shù)及其專(zhuān)利三個(gè)方面進(jìn)行分析，更加立體、全面的展現世界杯足球賽場(chǎng)上的VAR技術(shù)和高科技足球。

VAR技術(shù)（視頻助理裁判系統）

VAR（Video Assistant Referee）技術(shù)實(shí)質(zhì)是依靠足球場(chǎng)上分布的多個(gè)攝像機鏡頭，多機位、多角度的捕捉場(chǎng)上球員的每一個(gè)細小動(dòng)作，在場(chǎng)上出現爭議判罰或主裁判需要調取比賽錄像時(shí)，由技術(shù)人員操作，使用視頻回放技術(shù)幫助主裁判作出正確的判罰決定。該系統包括一個(gè)視頻助理裁判（簡(jiǎn)稱(chēng)VAR）和三個(gè)助理（分別為AVAR1、AVAR2、AVAR3），其中VAR負責觀(guān)察球場(chǎng)上方的主要角度，還可以回看4個(gè)不同的視頻角度，并且負責與現場(chǎng)裁判溝通聯(lián)系；AVAR1負責觀(guān)察主要的攝像角度，并且在需要回看錄像時(shí)通知VAR；AVAR2負責分析越位角度，主要工作是判斷越位爭議；AVAR3則專(zhuān)注電視節目的反饋，輔助VAR分析意外事件，確保VAR和AVAR2在越位判罰時(shí)有良好的溝通。除了四個(gè)視頻裁判，VAR團隊還需要四名錄像回看的操作員（RO），他們將會(huì )提供最佳的角度，其中2人負責提前選擇最佳角度，另外兩人則選出由VAR和AVAR2通過(guò)分析得到的最佳角度。

VAR技術(shù)的原理其實(shí)并不復雜，其主要是依靠足球場(chǎng)上的多個(gè)攝像機將三維景物影像化，在計算機中近距離實(shí)時(shí)還原球線(xiàn)模型，為判罰提供幫助。盡管如此，為了其在現場(chǎng)比賽過(guò)程中能夠保持精準判決的同時(shí)，盡量減少對比賽的干擾，需要依托各個(gè)方面的技術(shù)支持。據相關(guān)報道【1】，早在1999年，被稱(chēng)為“鷹眼之父”的Paul Hawkins已就該技術(shù)遞交了專(zhuān)利申請，其公開(kāi)號為GB9929193D0，具體公開(kāi)了一種用于在球場(chǎng)等預定區域內進(jìn)行的球類(lèi)運動(dòng)的視頻處理系統，包括至少四個(gè)在固定位置以固定間隔布置的攝像機；視頻處理器和球跟蹤器來(lái)自于攝像機的信號的反饋；數據存儲器，用于儲存所述區域的建模、體育項目的特征、用于存儲規則或者關(guān)鍵時(shí)間。視頻處理器的運作方式如下：a）從每個(gè)攝像機的每個(gè)幀中識別對應于球的圖像的像素組；b）利用至少來(lái)自?xún)蓚€(gè)不同攝像機的圖像數據為每幀計算3D位置圖；c）從連續幀中計算預測出球的3D飛行路徑；d）將預測飛行路徑映射到建模上，以識別出與其他特征的交互，該交互表示所發(fā)生的的關(guān)鍵事件或規則侵權。

目前主流足球賽場(chǎng)上采用的VAR技術(shù)均由英國的Hawk-Eye公司開(kāi)發(fā)，該公司于2011年被索尼收購。Hawk-Eye在運動(dòng)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)了視覺(jué)處理技術(shù)，跟蹤球、球員其精度可達到毫米級，并且依托索尼多年以來(lái)在視頻圖像采集和處理方面的技術(shù)積累，其視覺(jué)處理技術(shù)上還增加了智能IT支持的視頻重放、分發(fā)軟件和創(chuàng )意圖形平臺，為眾多產(chǎn)品和服務(wù)帶來(lái)了新的體育革命。截止目前，Hawk-Eye公司的VAR技術(shù)已為荷蘭杯賽事（KNVB）、德邦聯(lián)賽（BUNDESLIGA）、荷蘭足球甲級聯(lián)賽（Eredivisie）、英超聯(lián)賽（Premier League）、意大利甲組聯(lián)賽（Seriea）、英格蘭足總杯（TheFA）、歐洲足球協(xié)會(huì )聯(lián)盟（UEFA）、德國足協(xié)等賽事和協(xié)會(huì )提供技術(shù)支持。

為了對索尼開(kāi)發(fā)的VAR技術(shù)有更深入的了解，我們以技術(shù)創(chuàng )始人Paul Hawkins為檢索入口進(jìn)行了專(zhuān)利檢索。共檢索出六組與VAR技術(shù)相關(guān)的同族專(zhuān)利（包括GB9919193D0），其技術(shù)點(diǎn)分別如下所述：

GB2496591A公開(kāi)了一種用于檢測場(chǎng)景內運動(dòng)拋射體的攝像機運動(dòng)矯正裝置，該裝置包括用于接收由攝像機捕獲的場(chǎng)景內第一和第二圖像的接口；參考標記確定器，用于確定第一、第二圖像內的參考標記位置，參考標記在場(chǎng)景內是靜止的；差分確定裝置，用于確定場(chǎng)景內第一和第二圖像中參考標記的位置之間的差異；矯正變換器，基于確定的差異將矯正應用到第二圖像中。

GB2496428A公開(kāi)了一種檢測場(chǎng)景內運動(dòng)拋射體位置的設備，該設備包括可接收多個(gè)圖像的接口，多個(gè)圖像由多個(gè)相機基本上同時(shí)捕獲，每個(gè)相機具有該場(chǎng)景的不同視場(chǎng)；運動(dòng)拋射體圖案存儲器模塊，包括指示運動(dòng)拋射體表面的特性圖案的數據；運動(dòng)拋射體圖案檢測單元，使用來(lái)自運動(dòng)拋射體圖案存儲器模塊的數據來(lái)識別圖像內的運動(dòng)拋射體的至少一部分且產(chǎn)生圖像內的運動(dòng)拋射體的位置和方位數據；運動(dòng)拋射體位置檢測單元，可操作來(lái)基于這些圖像中的運動(dòng)拋射體的位置和方位數據以及相機的相對位置來(lái)確定場(chǎng)景內球的位置。

GB2496429A公開(kāi)了一種從攝像機視野中確定在運動(dòng)彈射時(shí)間間隔期間內運動(dòng)彈射位置的設備，包括：接口，接收在運動(dòng)拋射體被從相機的視野隱藏的時(shí)間間隔之前由相機以第一幀速率捕獲的場(chǎng)景的第一序列圖像和在該時(shí)間間隔之后以第二圖像速率捕獲的場(chǎng)景的第二序列圖像；運動(dòng)拋射體檢測裝置，檢測第一和第二序列圖像中的每個(gè)圖像檢測場(chǎng)景內的運動(dòng)拋射體的位置；速度檢測單元，基于針對第一序列圖像檢測到的運動(dòng)拋射體的位置和第一幀速率來(lái)確定在該時(shí)間間隔之前運動(dòng)拋射體的速度，并且基于針對第二序列圖像檢測到的運動(dòng)拋射體的位置和第二圖像速率來(lái)確定剛好在該時(shí)間間隔之后運動(dòng)拋射體的速度；以及運動(dòng)拋射體位置確定單元，使用檢測到的位置和確定的速度中至少一個(gè)確定在該時(shí)間間隔期間運動(dòng)拋射體的位置。

以上專(zhuān)利GB2496591A、GB2496428A、GB2496429A主要針對如何利用攝像機以及3D模擬技術(shù)獲得即時(shí)、真實(shí)的比賽場(chǎng)景。除此之外，索尼還申請了關(guān)于提高遠程觀(guān)看用戶(hù)體驗、增強用戶(hù)與事件以及多個(gè)用戶(hù)之間交互的專(zhuān)利，比如GB2531811A和AU2018220148A1。

GB2531811A公開(kāi)了一種用于檢測捕獲圖像中的標牌的裝置，包括：輸入電路，用于接收捕獲的圖像；檢測器電路用于基于標牌的預定形狀和顏色檢測捕獲圖像中的標牌，可以檢測多種不同形狀或顏色的標牌；計數器電路用于計算檢測到的每個(gè)不同形狀或顏色的標牌。

AU2018220148A1公開(kāi)了一種能夠基于協(xié)作用戶(hù)交互驗證表示用戶(hù)所提交的數據（比如簡(jiǎn)單的視覺(jué)設置中）的系統、方法和計算機代碼。

除以上六組VAR技術(shù)相關(guān)同族專(zhuān)利以外，一直以來(lái)，索尼在其專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域——圖像獲取處理方面有著(zhù)深厚的技術(shù)積累，同時(shí)也申請了大量的專(zhuān)利進(jìn)行知識產(chǎn)權保護，為VAR技術(shù)提供圖像獲取處理方面的支持與保護。由于數據量較大且涉及技術(shù)廣泛，本文暫不對該部分專(zhuān)利和技術(shù)進(jìn)行展開(kāi)。

除Hawk-Eye公司之外，GOAL CONTROL公司作為2014年巴西世界杯門(mén)線(xiàn)技術(shù)提供商以及2018年俄羅斯世界杯VAR技術(shù)供應商的惜敗者，在2012-2014年間就相關(guān)技術(shù)申請了一系列的專(zhuān)利保護。比如WO2014071918A1公開(kāi)了一種用于記錄和播放一系列事件的方法，尤其是對于特定體育事件。WO2013083112A2公開(kāi)了一種用于目標識別系統和方法，其多個(gè)攝像機監視由球門(mén)框架生成的球門(mén)線(xiàn)平面，其中至少一個(gè)攝像機模塊用于監視運動(dòng)場(chǎng)方向球門(mén)外側的扇形區域，以便確定球門(mén)方向運動(dòng)體的軌跡。但就目前已公開(kāi)的專(zhuān)利數據來(lái)講，GOAL CONTROL公司所申請的專(zhuān)利與門(mén)線(xiàn)技術(shù)更為相關(guān)，而與VAR技術(shù)關(guān)聯(lián)不大。

隨著(zhù)VAR技術(shù)被越來(lái)越多的主流足球賽事所應用，近年來(lái)已有多個(gè)公司對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研發(fā)。比如PIXELLOT LTD公司申請了一系列視頻處理傳輸相關(guān)的專(zhuān)利，如US20170178687A1公開(kāi)了一種用于計算機化的服務(wù)器在場(chǎng)景中自主地產(chǎn)生體育比賽的電視節目方法；WO2017221239A2提供了一種用于從一個(gè)或多個(gè)視頻流自動(dòng)產(chǎn)生突出顯示的方法和系統；US10262692B2提供了一種用于場(chǎng)景中自主地產(chǎn)生體育比賽的電視節目的計算機化服務(wù)器的方法。

在激烈的足球比賽中，VAR技術(shù)的引入給球迷帶來(lái)了更精彩的體驗，同時(shí)也引起了一些爭議，除了VAR技術(shù)的引入一定程度上影響了比賽進(jìn)度之外，最主要的方面在于VAR技術(shù)的越位線(xiàn)判定技術(shù)并不是和“門(mén)線(xiàn)技術(shù)”一樣的全機械判斷，其他賽場(chǎng)上甚至還出現“裁判用白紙比越位線(xiàn)”的情況，即使是裁判通過(guò)視頻回放反復觀(guān)看，也存在很大的主觀(guān)性。但是，這個(gè)現象隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展和完善，已經(jīng)在一定程度上得到解決。據有關(guān)報道【2】，2019年6月份的中超賽事中已啟用Hawk-Eye開(kāi)發(fā)的3D虛擬越位線(xiàn)技術(shù)，“魯能式”越位懸案成為歷史。

足球

阿迪達斯作為歷年來(lái)的世界杯足球供應商，一直致力于不斷改進(jìn)足球的外觀(guān)、材質(zhì)、性能等各個(gè)方面，以求在世界杯賽場(chǎng)上為賽事提供近乎完美的支持。從1970年的皮革材質(zhì)到現在的EVA和TPU相結合的高科技材質(zhì)以提升其防水性、密封性及耐用性，從最初只注重外表的設計到添加有空氣動(dòng)力學(xué)凹槽以提升足球穩定性、精準性，從32塊手縫嵌面到6塊十字形球面無(wú)縫粘貼拼接而成，2018年俄羅斯世界杯更是在足球內部?jì)戎昧薔FC（近場(chǎng)通訊技術(shù)）芯片，能夠記錄整場(chǎng)比賽的細節，進(jìn)一步輔助了VAR技術(shù)的同時(shí)，還實(shí)現了與觀(guān)眾的實(shí)時(shí)互動(dòng)，無(wú)不透露著(zhù)阿迪達斯對為世界杯賽事提供最優(yōu)服務(wù)的態(tài)度與決心。阿迪達斯在不斷提升足球外觀(guān)、質(zhì)量、性能等的同時(shí)，也越來(lái)越重視對該產(chǎn)品的知識產(chǎn)權保護。

以“電視之星18”為例，早在幾年前，阿迪達斯公司就開(kāi)始對其從外觀(guān)、制造方法、通訊模塊等方面進(jìn)行全方位的專(zhuān)利保護，分別在各個(gè)國家申請專(zhuān)利。

“電視之星18”產(chǎn)品的外觀(guān)，延續了1970年的墨西哥世界杯用球“電視之星”的黑白塊相間的設計，并在此基礎上進(jìn)行了改進(jìn)。針對其改進(jìn)，阿迪達斯公司于2017年11月份在歐共體申請了外觀(guān)設計保護，其中專(zhuān)利公開(kāi)號EM0035043640001S為“電視之星18”的外觀(guān)整體設計，隨后又以其為優(yōu)先權在美國、中國、日本等地遞交了外觀(guān)設計申請，具體保護了一種用于體育娛樂(lè )和比賽的運動(dòng)足球，其設計要點(diǎn)在于產(chǎn)品的圖案如下圖（主視圖）所示，采用了紅黑和黑白兩種漸變的馬賽克圖案，其中紅黑馬賽克版本為淘汰賽用球，名為“電視之星-逐夢(mèng)俄羅斯”；黑白馬賽克版本為小組賽用球，即“電視之星18”。

此外，為了更好的保護足球的外觀(guān)設計，阿迪達斯針對足球外觀(guān)的黑白馬賽克、紅黑馬賽克部分分別單獨申請了外觀(guān)保護，見(jiàn)專(zhuān)利EM0035043640005S、EM0035043640006S。

關(guān)于“電視之星18”的制造方法，阿迪達斯公司最早在德國申請了專(zhuān)利號為DE102015204151A1的發(fā)明專(zhuān)利，隨后在歐洲、美國、中國、日本等地申請了發(fā)明保護，其保護了一種球，在球殼上設置多個(gè)片已使得至少兩個(gè)相鄰的片之間具有至少一個(gè)間隙，以及用填充材料填充所述間隙。其中，文本中還簡(jiǎn)單公開(kāi)了球中可以包括RFID或NFC類(lèi)的電子元件，電子元件可以存儲有關(guān)球的信息。該種外殼結構不僅制造相對簡(jiǎn)單、成本較低，并且具有非常好的飛行和抓取性能、質(zhì)量穩定等優(yōu)點(diǎn)，該球的飛行和抓取性能可單獨調整。

內置NFC芯片是“電視之星18”的一大看點(diǎn)，阿迪達斯公司同樣就“球體中融入通訊模塊”這一重要技術(shù)點(diǎn)最先在美國申請了專(zhuān)利號為US2013274040A1的專(zhuān)利，隨后又針對該技術(shù)及其改進(jìn)技術(shù)在歐洲、美國、中國、日本等國家進(jìn)行了專(zhuān)利布局保護。其具體保護了一種用于確定足球運動(dòng)軌跡的方法，通過(guò)球中的傳感器模塊確定并輸出球的施加力、速度、旋轉方向、旋轉速率以及運動(dòng)軌跡等相關(guān)數據。其中，足球的通訊模塊與VAR技術(shù)相結合，共同在屏幕上輸出足球的運動(dòng)軌跡等相關(guān)數據，為觀(guān)眾提升趣味性的同時(shí)，為裁判判罰提供可靠依據。

總結

隨著(zhù)科技的進(jìn)步，足球比賽的看點(diǎn)已不再僅僅是運動(dòng)員場(chǎng)上的互逐，有越來(lái)越多的高科技產(chǎn)品和應用給體育賽事甚至日常生活帶來(lái)了新的驚喜與體驗?？萍嫉倪M(jìn)步和高科技產(chǎn)品的誕生都離不開(kāi)知識產(chǎn)權的保駕護航，新產(chǎn)品從概念提出到實(shí)際應用必然要耗費眾多科研人員的心血并伴隨投入大量科研經(jīng)費，唯有通過(guò)知識產(chǎn)權對產(chǎn)品或應用進(jìn)行全方面的保護，才能保證科研人員和投資者獲得應有的回報，從而更加有動(dòng)力和資本繼續從事新科技的研發(fā)，這樣才能為科技的不斷進(jìn)步提供良好的環(huán)境與條件。這也是知識產(chǎn)權存在的重大意義之一。

參考文獻

【1】http://www.iprchn.com/cipnews/news_content.aspx?newsId=109276

【2】https://baijiahao.baidu.com/s?id=1637225816289542596&wfr=spider&for=pc

來(lái)源：IPRdaily中文網(wǎng)（iprdaily.cn）

作者：王倩娣 北京品源知識產(chǎn)權管理咨詢(xún)有限公司 

編輯：IPRdaily王穎          校對：IPRdaily縱橫君

注：原文鏈接：熱文回顧丨專(zhuān)利探秘——足球賽場(chǎng)上的VAR和高科技足球（點(diǎn)擊標題查看原文）

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