Ziel

Videoaufzeichnungen von Schwimmern bilden eine wesentliche Grundlage für Einschätzungen bezüglich des Ablaufs der zyklischen Bewegung der Schwimmarten. Im Routinebetrieb der leistungsdiagnostischen Untersuchungen an den Diagnosezentren des Deutschen Schwimmverbandes (DSV) werden in der Regel nur qualitative Bewertungen der Bewegungsabläufe (Expertenurteile) durchgeführt, weil quantitative Analysen aktuell mit einem großen personellen Aufwand verbunden sind. Dieser Aufwand kann nur in Einzelfällen durchgeführt werden. Eine vollautomatische Videoanalyse, die zyklische Strukturen erfasst und daraus kinematische Parameter für eine biomechanische Analyse bestimmt, eröffnet neue Möglichkeiten auf dem Gebiet der Leistungsdiagnostik.
Ziel ist es, vollautomatisch – d.h. ohne mühsame und arbeitsintensive manuelle Auswertung – von einem Schwimmer bzw. einer Schwimmerin im Schwimmkanal des IATs mittels softwarebasierter Auswertung der Videoaufnahmen zeitkontinuierlich Informationen über die intrazyklischen Phasengeschwindigkeiten während des Schwimmens in allen vier zulässigen Schwimmstilen (Brust, Kraul, Schmetterling und Rücken) zu ermitteln, in dem markante Körperpunkte wie Gelenke erkannt werden. Der Fokus liegt zum einen auf „vollautomatisch“, d.h. Verfahren des maschinellen Sehens sollen zum Einsatz kommen, und zum anderem auf „zeitkontinuierlich“, d.h., über die Zeit fortlaufend sollen die intrazyklischen Phasengeschwindigkeiten bestimmt werden.

Planung

Die Arbeitsplanung umfasst insgesamt sechs Arbeitspakete:
- Entwicklung eines Verfahrens zur automatischen Bestimmung charakteristischer Körperpunkte eines Schwimmers / einer Schwimmerin im Schwimmkanal
- Automatische Erkennung der vom IAT definierten Phasenposen eines Schwimmers / einer Schwimmerin an Hand der charakteristischen Körperpunkte (z.B. Gelenke)
- Automatische Bestimmung der intrazyklischen Bewegungszeiten an Hand der Schwimmerpose
- Temporale Filterung zur Verbesserung der bildbasierten, zeitlich voneinander unabhängigen Posenschätzungen
- Übergabe des Systems ans IAT und OSP Halle/Saale
- Dokumentation und Präsentation

Ergebnisse

Um die Relevanz der entwickelten Software für die Trainingspraxis zu sichern, wird vom Lehrstuhl jeweils eine Entwicklungsworkstation für das vorhandene Messplatzsystem im Schwimmkanal des IATs und OSPs Hamburg konfiguriert und zum Abschluss des Projekts an beide permanent übergeben, damit die rechenaufwändigen Modelle unter der Verwendung von GPUs (Grafikkarte) beschleunigt ausgeführt werden können. Die Mitarbeiter des IATs und OSPs Hamburg werden in der Anwendung des Systems geschult. Die Schulung wird mit einer gemeinsamen Leistungsdiagnose am Messplatzsystem des IATs mit mehreren Schwimmern abgeschlossen.
Die Software und der zu übergebende Rechner zur vollautomatischen zeitkontinuierlichen Bestimmung intrazyklischer Phasengeschwindigkeiten von Freiwasser- und Beckenschwimmern im Strömungskanal mittels hochmoderner tiefer neuronaler Netze soll in die Leistungsdiagnose im Schwimmkanal des IATs in Leipzig integriert werden. Dadurch wird es häufiger als bisher möglich sein, eine unmittelbare Auswertung und Analyse direkt vor Ort durch die Trainingswissenschaftler mit den Trainer und Athleten vorzunehmen. Durch die Umstellung (gegenüber dem Vorprojekt) auf tiefe neuronale Netze wird es möglich sein, auf dem Niveau eines menschlichen Experten, die intrazyklischen Phasen zu bestimmen, was neuartige Trainingsmöglichkeiten eröffnet.

(Zwischen)Ergebnisse

Zwischenergebnisse werden auf der "Electronic Imaging 2017 - Computer Vision Applications in Sports" Konferenz im Januar 2017 unter dem Titel: "Dan Zecha, Christian Eggert, Rainer Lienhart - Pose Estimation for Deriving Kinematic Parameters of Competitive Swimmers" in Burlingame (Kalifornien, USA) veröffentlicht.