Visão computacional, o pulo do gato da bola inteligente

A integração de câmeras, antenas, bola e palm é o pulo do gato do sistema d-Tech. "Nosso problema sempre foi o software, e isso conseguimos resolver", diz o presidente da Penalty. Na primeira versão, apresentada em 2006, o chip de RFID embutido na bola conversava com o computador por meio de sinais de rádio. A solução pronta adaptada para o esporte se mostrou ineficiente. Com a integração de câmeras digitais de alta performance (Prosilica), o sistema ganhou a precisão que faltava. Mas isso só aconteceu com o desenvolvimento de um software de visão computacional que foi batizado de Referee (juiz). Com ele é possível integrar as imagens captadas pelas câmeras a partir do momento em que a bola se comunica com as antenas de RFID e mostrar exatamente o momento em que a ela toca o chão da quadra. Visão computacional é uma técnica empregada em robótica para o reconhecimento de objetos.

Imagem gentilmente cedida pela 3RCorp O software faz uma máscara na bola para identificá-la em jogo

O desafio da 3RCorp era fazer com que o Referee reconhecesse a bola dentro das áreas de interesse da quadra (laterais e fundos). Era preciso dar ao software as instruções do objeto, como diâmetro e área. Com base nessas instruções, o software saberia exatamente o que procurar durante a partida. Como só área e diâmetro não funcionavam, já que vários objetos em quadra poderiam apresentar os mesmos parâmetros, optou-se por adicionar mais um dado ao objeto que deveria ser rastreado pelas câmeras - a cor. Depois de testar o verde sem sucesso, optou-se pela bola de cor amarela. E lá foi a Penalty fabricar uma bola que concentrasse todos os pigmentos amarelos na tonalidade escolhida. Quando a bola amarela entrou em quadra, o resultado foi promissor. O software conseguiu rastrear o objeto, criando cria uma máscara sobre a bola e ignorando todo o resto. Para o software, é como se ele enxergasse em negativo: tudo o que não era amarelo virava preto, e o que era amarelo virava branco.

Inicialmente, foram usadas câmeras USB de alta precisão, que acabaram sendo substituídas por Prosilicas, de alta performance, que retornavam imagens  de 320 x 240 pixels a 150 frames por segundo, transmitindo os dados para o computador a 1 gigabit por segundo. Na hora de registrar o quique da bola no chão e transmitir as imagens instantaneamente para o computador, a Prosilica se mostrou mais eficiente. Antes de entrar em ação, porém, as câmeras precisam ser ajustadas manualmente: altura, foco, zoom, abertura do diafragma e posicionamento. São esses ajustes que permitem sincronizar as câmeras com o software. Antes de começar a jogada, o operador tem de dizer para o software onde está a linha da quadra e estabelecer pontos mínimos para iniciar o rastreamento da bola. Os pontos mínimos são a altura de queda da bola impossível de ser pega pelo jogador e uma linha vermelha imaginária traçada ao longo e fora das linhas da quadra. "Para o software, se o objeto monitorado cai à esquerda dessa linha é bola dentro, se cai à direita, é bola fora", explica Daniel Koch, programador que desenvolveu o software de visão computacional.

Reprodução Uma linha imaginária ao longo das linhas laterais e de fundo da quadra diz em qual lado dela é dentro e fora

Reprodução O momento e o ponto exatos em que a bola quica é registrado pela câmera e reconhecido pelo software

Para conseguir congelar a imagem no momento exato em que a bola bate no chão, as câmeras capturam 150 fotos por segundo e as enviam, via cabo de rede blindado, para um computador quadriprocessado, equipado com seis placas de rede Ethernet Gigabit, cada uma com capacidade para transferir 1 Gigabyte de dados por segundo. Sem essas placas, o quique da bola não conseguiria ser registrado, tamanha a velocidade com que ela atinge o chão. "O quique de 0,5 centésimos de segundo é mais rápido do que o olho humano pode perceber", explica Vitaliano. A próxima etapa do projeto é tornar o sistema totalmente wireless, eliminando os cabos que conectam as câmeras com o computador.

Tirar os fios da quadra não é a única preocupação da Penalty. Veja na próxima página quais são os problemas do d-Tech e suas aplicações futuras.