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  27.10.14

Bola dentro, bola fora


Exatidão de software no reconhecimento da posição da bola de voleibol é alvo de ensaios no IPT


Uma série de avaliações e testes para verificar a exatidão do software Penalty D Tech, desenvolvido pela 3RCorp Internet Sistemas e Tecnologia por solicitação e especificação da Cambuci e utilizando técnicas de visão computacional aplicadas à física do movimento da bola na quadra para auxiliar no reconhecimento da posição bola nos limites das quadras de voleibol, foi realizada pelo Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT). O primeiro teste do sistema ocorreu em 28 de agosto em uma partida do Sesi-SP contra o São Bernardo pelo Campeonato Paulista.

Uma área de cinco centímetros para fora, e de cinco centímetros para dentro, foi demarcada a fim de avaliar as posições das batidas das bolas nos ensaios do IPT
 
A partir de 357 jogadas realizadas,os resultados apontaram uma média de acerto do software de 92,44% que, ao considerar um intervalo de confiança de 95%, caracteriza uma margem de erro de ± 2,74 pontos percentuais. Os valores descritos referem-se à média de acerto das jogadas realizadas dentro de uma área de observação para identificação da bola dentro ou fora dos limites da quadra. Para isso foi demarcada uma área de cinco centímetros para fora, e de cinco centímetros para dentro, a fim de avaliar as posições das batidas das bolas nos ensaios.

A avaliação da ferramenta foi um pedido do Grupo Cambuci ao Centro de Tecnologia da Informação, Automação e Mobilidade do IPT. Os ensaios envolveram a análise arquitetural e funcional do software, testes e experimentação da solução, e o estudo executado no IPT envolveu a preparação de uma área de testes com características semelhantes à de uma quadra oficial de vôlei e a instrumentação com equipamentos de hardware e software.

Em uma partida de voleibol, um dos critérios de decisão de pontuação considera a observação do toque de alguma parte da bola na área incluída dentro dos limites oficiais da quadra. “A escolha de determinar para qual equipe será registrado o ponto cabe atualmente aos árbitros. Esta situação requer uma decisão rápida e precisa sobre eventos dinâmicos do mundo visual, o que pode ser alvo de dúvidas e contestações. Inovações tecnológicas poderão em breve fornecer informações físicas detalhadas para a tomada de decisão dos árbitros e informar se o toque da bola ocorreu dentro ou fora dos limites da quadra”, afirma Alessandro Santiago dos Santos, responsável pela Seção de Automação, Governança e Mobilidade Digital do IPTe coordenador do projeto.

O sistema testado pelo IPT é composto de uma série de itens, incluindo totens, Ipod, notebook da mesa, notebook do administrador do sistema e roteador – a interação ocorre por meio de uma rede wireless e necessita somente de um ponto de energia. Os quatro totens são posicionados à frente das linhas divisórias da quadra, contendo câmeras de precisão (ou de alta velocidade) controladas por computadores que visualizam as jogadas próximas da linha e detectam, pelo processamento digital de imagem, a posição em que a bola bateu no solo.A informação se a bola ‘caiu’ dentro ou fora da quadra é enviada imediatamente para o árbitro que poderá visualizar a imagem da jogada sem a interrupção da partida.

ETAPAS DE AVALIAÇÃO – Uma análise arquitetural e funcional da solução do sistema foi feita na primeira fase do projeto, utilizando técnicas de engenharia de software (teste de caixa preta). Essa metodologia tem comofoco o domínio da informação do software, utilizando dados de entrada e o resultado esperado (dados de saída) para originar casos de teste, e foi escolhida porque a solicitação proposta estava baseada nas funcionalidades do sistema e não em sua estrutura.

Estrutura em formato de ‘L’ da quadra foi montada nas dependências do IPT e equipada com equipamentos e instrumentos de medida, como o canhão de projeção da bola
 
Uma análise experimental envolveu a criação de um ambiente nos laboratórios do IPT com as mesmas condições encontradas em uma partida oficial. Este ambiente utilizou como referência as regras instituídas pela Fédération Internationale de Volleyball, a FIVB, e valores usados em jogos oficiais – as dimensões da quadra, a velocidade da bola, o ângulo de incidência do toque da bola na região limite da quadra, a iluminação da quadra e a pressão da bola foram considerados neste momento.

Uma estrutura em formato de ‘L’ da quadra foi montada nas dependências do IPT e equipada com equipamentos e instrumentos de medida, como o canhão de projeção da bola (modelo Pro 7.0, homologada pela FIVB para competições oficiais), sensores e emissores laser para aferição de toque do solo, filmadoras e refletores.

Um número determinado de jogadas em condições próximas às verificadas em jogos oficiais de voleibol foi executado nesse ambiente a fim deavaliar o nível de exatidão do software na detecção do ponto de contato da bola com o piso da quadra. “A bola sofre uma deformação com o impacto no chão da quadra; isso faz com que o contato seja em uma área, e não somente um ponto”, explica o pesquisador.

O experimento consistiu na execução de lançamentos de bolas; para cada um deles, foram registrados os resultados da avaliação pelo software (dentro ou fora) e do sistema de verificação montado pelo IPT – o resultado apontado pelo último era considerado o correto. A coincidência dos dois resultados era contada como acerto para o software; a discrepância era anotadacomo erro do software. “Para cada lançamento, o resultado somente podia ser sucesso (leitura correta) ou insucesso (leitura errada)”, afirma o pesquisador.

As amostras foram obtidas na situação de maior dificuldade para o reconhecimento, isto é, o mais distante possível da câmera de reconhecimento do software; além disso,o programa sofreu modificações no decorrer dos testes para aumentar a sua eficiência.