高精準、高實時 半自動越位識別技術在2024中國足協杯決賽中的應用

　　11月23日晚，2024中國足協杯決賽在浙江溫州舉行，經過激烈較量，最終上海海港隊以3:1戰勝山東泰山隊，成功奪得隊史首座足協杯冠軍。在這場足壇盛宴，球員們高超的球技及團隊間精彩的對決無疑是比賽關注的焦點，而裁判公平、公正的判罰則是比賽進行的關鍵。

　　為進一步增強賽事的公平性及觀賞性，2024中國足協杯決賽開創性地引入了半自動越位識別技術(SAOT，Semi-Automated Offside Technology)，這不僅在國內足壇，在整個東南亞地區的足球賽事中也屬新鮮嘗試。高精準、高實時的判罰，讓觀眾們見證了一場別開生面的足球對決。近日，《影視制作》特別采訪了索尼(中國)有限公司虛擬制作及體育行業部體育行業科經理鄭昭、副經理劉海，從專業技術角度剖析索尼半自動越位識別技術，以期揭開這一創新技術的神秘面紗。

　　升級引入SAOT

　　高精準“秒級”判罰輕松完成

　　觀望全球，半自動越位識別技術早已應用于卡塔爾世界杯、亞洲杯、歐冠等國際賽事。與國際接軌，順應技術應用趨勢，中國足協和足協杯組委會對嘗試這項新技術很早就表現出了極大的興趣。2023年年底，足協杯組委會與索尼虛擬制作及體育行業部(以下簡稱“索尼體育”)已經就“何時引入半自動越位識別技術”的問題進行了交流。最終，綜合考慮技術應用成本、賽事重要性等因素，組委會于2024足協杯決賽前一個月確定在視頻助理裁判(VAR，Video Assistant Referee)服務的基礎上，升級引入半自動越位識別技術。

2024足協杯決賽現場視頻助理裁判工作臺

2024足協杯決賽現場半自動越位工作臺

　　此次半自動越位識別技術由10個攝像頭和1整套AI系統組成。其中，攝像頭負責實時定位追蹤每位球員身體上共計29個數據點位。遇到疑似越位或發生進球，VAR操作員可優先向裁判展示系統自動生成的越位線畫面，并可以回溯進球前初始階段到進球過程中的細節。

攝像頭實時定位追蹤球員身體上的29個數據點位

　　半自動越位識別技術在整場比賽中會實時給出疑似越位(potential offside)、明確越位(clear offside)、明確不越位(clear onsite)的提示，完成高精準“秒級”判罰，有效避免判罰爭議。“只有遇到接近越位的情況，才需手動查看。此外，某些越位干擾的判定還需依賴裁判的主觀判斷，如球員是否位于越位位置對進攻構成干擾等。‘半’自動越位的系統名稱由此而來。”索尼(中國)有限公司虛擬制作及體育行業部體育行業科經理鄭昭解釋。

　　AI系統的主要功能則是利用專用AI算法將二維平面數據轉化為三維坐標數據而后形成三維動畫，裁判做出判罰后，轉播方可以更直觀地向觀眾展示球員越位的具體位置和整個越位的過程。鄭昭強調 ：“不少觀眾誤以為三維動畫是某一幀畫面生成的，事實上全場比賽超過90分鐘的所有球員的動態視頻圖像已經在我們系統中作為三維數據存在，只是我們在裁判確認后，才會截取和越位相關的片段發給轉播方。”

　　打好“地基”

　　實時穩定的圖像數據采集

　　綜上所述可以看出，實時采集圖像數據是整個工作流程的“地基”，是實現更快、更精確判罰的關鍵所在，因此賽前準備階段的攝像頭安裝與調試工作顯得尤為重要。

　　索尼(中國)有限公司虛擬制作及體育行業部體育行業科副經理劉海介紹，比賽場地的實際情況對攝像頭的布局影響非常大，此次足協杯決賽場地不是完整的圓環看臺，這導致正前、正后兩個非常重要的位置無法架設機位。考慮到位置較低的機位會被球迷、球網等遮擋，最終攝像頭選擇安裝在看臺最高層。但其距離球場非常遠，這使攝像頭的布局難上加難。

攝像頭安裝在看臺最高層

　　在初步確定比賽現場的機位布局后，需要再進入軟件“細調”。10個攝像頭布局是協同調整的，牽一發動全身。攝像頭調試軟件分析界面中，黑色、紅色、橙色、綠色和藍色部分別為 0個、1個、2個、3個、4個攝像頭覆蓋的范圍。經過長達一周的反復調試，終于實現了“全藍”的理想機位布局，即球場上任意一點至少有4個攝像頭覆蓋。

攝像頭調試軟件分析界面

機位布置圖

　　賽前熱身環節的測試結果進一步驗證了數據的穩定性和準確性。現場上百位小朋友，在沒有球員號碼的情況下，10個攝像頭可實時同步追蹤約50 人，且追蹤圖像數據穩定、準確，沒有出現丟幀、掉幀等問題。

賽前熱身環節追蹤數據穩定，無丟幀、掉幀等問題

　　海量數據驅動

　　機器學習實現量變到質變的突破

　　顧名思義，半自動越位識別技術是針對“越位”這一犯規行為在視頻助理裁判系統上進行了功能升級。除了優化呈現方式，采用精密虛擬影像有效解決畫面清晰度的問題外，在響應速度和精準度上也實現了“秒級判罰”和“毫米級誤差”的突破。

　　以中超聯賽中一次越位判罰為例，視頻助理裁判對越位判罰的工作流程為：逐幀確認出球點→確認防守隊員的位置和進攻隊員的位置→根據采集的畫面數據，裁判員確認身體部分最靠近底線的位置，然后依次畫出防守和進攻隊員的越位線→最終確認根據系統生成的越位線來判斷。越位判罰的手動3D劃線耗時長，國際足聯的統計數據顯示大約需要70 秒，且劃線的準確性也受到質疑，“體毛越位”的說法正源于此。在處理連續越位、出球點有遮擋等復雜情況時，劃線準確度的問題會更加突出，導致有些判罰會需要3~4分鐘再反復確認。

　　再看2024足協杯決賽中連續兩次疑似越位的判罰，半自動越位識別技術的工作流程為 ：確認出球點→確認守方隊員→確認攻方隊員→按“確認”按鈕→系統給出判罰結果→生成三維動畫。系統3秒內即可完成分析結果，之后裁判員再確認整個流程。賽后的數據統計顯示，比賽中的半自動越位確認時間為20秒，不僅減少了越位判罰所需的時間，并且準確性也有很大提升。

2024足協杯決賽連續兩次疑似越位判罰的三維動畫　　大部分電視機前的觀眾可能對半自動越位輸出的效率有微詞，很多是關于用時太長、播放不及時的。但實際情況是，轉播在收到制作完成的半自動越位視頻后，很多時候已經恢復比賽，需要等待“死球”或比賽暫停時才能播放視頻，這也就使很多觀眾產生了誤解。以2024足協杯決賽上半時結束之前的進球為例，視頻裁判確認進球有效，場上裁判很快恢復比賽，直到半場比賽結束沒有中斷，所以轉播方只能在下半場比賽開始階段，等待“死球”的時間來播放上半時的半自動越位動畫視頻。

　　從視頻助理裁判系統到半自動越位識別技術，技術的增強與優化得益于機器學習從量變到質變的突破。鄭昭介紹，索尼體育自2018年起就開始投入半自動越位識別技術的研發。依托索尼體育服務的海量體育賽事，索尼半自動越位識別技術通過機器學習達到了高精準度。歷時三年，于2021年最終制作完成了AI模型算法。鄭昭介紹 ：“索尼體育服務于全球賽事，量級可達年均2萬場，海量賽事數據的積累，為索尼SAOT提供了更好的機器學習的數據條件。”

　　29個追蹤數據點位同樣是經過機器反復學習后最終確定的。這些點位已經通過國際足球聯合會的測試認可。目前，索尼提供的半自動越位識別技術無需佩戴其他設備即可實現精準定位球員位置及29個數據點位的識別與追蹤。數據點位的準確性則得益于每場賽事中10+臺攝像機實時采集的高清圖像數據，這為建立虛擬球員、虛擬球場模型提供了數據支撐。

追蹤數據三維效果圖

　　2024足協杯決賽賽前準備期間，劉海特別針對數據準確性進行了測試。“通過實際賽場尺寸與虛擬模型中賽場尺寸的比較，測試結果顯示，百米范圍內的誤差小于5 ㎜。高精準性正是2024足協杯決賽最終決定引入半自動越位識別技術的關鍵原因之一。”劉海道。

　　索尼體育持續發力

　　拓展行業應用新邊界

　　目前，索尼體育業務在中國主要集中在足球賽事領域，提供視頻助理裁判服務。2018年~2023年，為亞洲杯、亞冠精英聯賽、世界杯預選賽、中超聯賽以及部分中甲賽事、足協杯、超級杯等賽事提供了技術和服務支持。同時在2024 年，也已經開始在籃球比賽中引入IRS裁判輔助系統，并成功完成了上海久事希望之星籃球賽、成都亞洲女子冠軍聯賽等賽事。此外，索尼體育還涉足網球、羽毛球賽事，重點服務WTA、ATP等國際頂級賽事，主要負責技術與人員方面的支持。

　　自2021年投入市場以來，索尼半自動越位識別技術在越來越多的重量級賽事中得到應用，2025超級杯正在考慮引入這一技術。隨著該技術的不斷優化，對于數據精確度要求非高的國際頂級足球賽事將大部分采用這項技術。此外，索尼數據追蹤技術在網球賽事中能夠準確追蹤球體運動軌跡 , 判斷落球點是否出界，并已積累了廣泛的成功案例。

　　除了輔助裁判進行判罰，索尼體育也在積極拓展半自動越位識別技術的新應用場景。在引入攝像機追蹤數據的基礎上，現在已經能夠實現360 度自由觀賽體驗。例如，觀眾可以選擇鎖定某位球員的視角，這極大地增強了觀賽的沉浸感。此外，利用追蹤數據，轉播的視覺效果也可得到提升，包括觀眾和解說員在內的用戶，可以實時查看球員信息、射門角度、運動速度、跑動距離等詳細數據。目前，索尼體育正與咪咕、百度合作，共同進行轉播視覺增強技術的測試案例。

　　通過半自動越位識別技術與動漫IP結合，還可面向青少年群體開展體育知識的普及和教育，增強青少年對體育項目的興趣和體育賽事的關注度。例如，在索尼體育宣傳片中，一場真實比賽經過動漫IP包裝，賽場被設計成卡通動物園，球員們也被建模成《辛普森一家》中的角色形象，進球還添加了爆炸等特效……使得觀賞過程的娛樂性大大提升。基于動漫IP包裝，還可以制作系列動畫，通過引人入勝的劇情向小朋友們生動解釋足球比賽中的規則。鄭昭指出，動漫IP包裝蘊含著巨大的商業潛力，例如可以根據贊助商品牌定制虛擬解說員形象或場景。“我們與百度已經做了類似的嘗試，但視覺效果仍有很大提升空間，未來我們考慮與動畫公司合作，制作出更優質的視覺效果。

　　采訪的最后，鄭昭經理與劉海副經理一致強調了數據的重要性。“基于足夠量級、穩定、精準的數據，可挖掘出無限應用的可能。”劉海提出，這些數據首先可以用來制作專業的數據報告，供教練、組委會或解說團隊使用，以便更準確地評估隊員表現、研究對手，并調整比賽策略。其次，也將推動轉播技術的創新，例如基于半自動越位識別技術三維動畫的生成，開辟元宇宙頻道，觀眾將能夠創建個性化的三維虛擬形象，真正地融入比賽之中，深切體會體育競技的無限激情與魅力。