3D Posenschätzung aus Mehr- und Einkameraaufnahmen: Entwicklung eines präzisen 3D Posenerkennungssystems für Athleten in Mehrkameraaufnahmen für Weit-, Drei- und Hochsprung sowie eines Prototyps zur Erkennung der relativen 3D Pose aus nur einem Kamerabild
| Leiter des Projekts: | Lienhart, Rainer (Universität Augsburg / Institut für Informatik / Lehrstuhl für Maschinelles Lernen und Maschinelles Sehen, Tel.: 0821 598-5703, rainer.lienhart at informatik.uni-augsburg.de) |
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| Mitarbeiter: | Ludwig, Katja (Universität Augsburg / Institut für Informatik / Lehrstuhl für Maschinelles Lernen und Maschinelles Sehen, Tel.: 0821 5985703, katja.ludwig at uni-a.de) |
| Kooperationspartner des Projekts: | Mendoza, Luis (Olympiastützpunkt Hessen, lmendoza at lsbh.de); Sialis, Ioannis (Olympiastützpunkt Stuttgart, sialis at osp-stuttgart.org) |
| Forschungseinrichtung: | Universität Augsburg / Institut für Informatik / Lehrstuhl für Maschinelles Lernen und Maschinelles Sehen |
| Finanzierung: | Bundesinstitut für Sportwissenschaft (Aktenzeichen: 072029/22-23) |
| Kooperationspartner: | Olympiastützpunkt Hessen; Olympiastützpunkt Stuttgart |
| Format: | Projekt (SPOFOR) |
| Sprache: | Deutsch |
| Projektlaufzeit: | 06/2022 - 05/2023 |
| Schlagworte: | |
| Erfassungsnummer: | PR020220500102 |
| Quelle: | profi - Projektinformationssystem |
Ziel
Im Rahmen der erfolgreichen Vorgängerprojekte ZMVI4-070603/18-19 und 072006/19-20 wurde ein Softwaresystem zur vollautomatischen Detektion von Körperpunkten in Videos entwickelt, welches sich bereits im Praxiseinsatz in der Leichtathletik und im Schwimmen bewährt hat. Die Videoauswertung mittels 2D Erfassung der Körperpunkte eines Athleten ist dabei ein etabliertes Verfahren für die Leistungsdiagnostik. Die Erfassung ausschließlich in der 2D Bildebene limitiert die Art der Auswertung jedoch auf ausgewählte Leistungsparameter. Für eine vollständige Bewegungsanalyse unabhängig von der Kameraansicht ist die 3D Erfassung von Körperpunkten im Raum unerlässlich. Deshalb wird in der Leichtathletik zusätzlich eine 3D Erfassung über synchronisierte Mehrkamerasysteme eingesetzt. Allerdings führen Aufbau und Betrieb des Kamerasystems sowie die anschließende händische 2D Lokalisierung der Körperpunkte in allen Kameraansichten zu einem sehr hohen Personal- und Zeitaufwand. Darum kann diese Art der 3D Erfassung nur sehr eingeschränkt eingesetzt werden.
In diesem Projekt soll ein softwarebasiertes System zur vollautomatischen 3D Erfassung von Körperpunkten entwickelt werden, welches für den Praxiseinsatz im Weit-, Drei- und Hochsprung ausgelegt wird. Dazu wird zunächst das in den Vorgängerprojekten entwickelte 2D Detektionssystem auf die Mehrkameraaufnahmen angepasst. Durch eine anschließende robuste Triangulation können die Punkte im 3D Raum rekonstruiert werden. Ausgehend von der aktuellen Forschung soll zudem ein Prototyp entwickelt werden, welcher die Schätzung der relativen 3D Pose aus nur einer einzigen Kameraansicht erlaubt. Dies vereinfacht die 3D Erfassung immens, da die Notwendigkeit für ein aufwendiges und kostspieliges Mehrkamerasystem entfällt. Somit kann dieser Art der Auswertung weit häufiger und auch unter Wettkampfbedingungen eingesetzt werden. Das Gesamtsystems wird an im Rahmen eine Schulung an die OSPs übergeben.
Planung
AP1: Erstellung und Bereitstellung eines Trainings- und Testdatensatzes pro Sportart (d.h., für Weit-/Dreisprung und für Hochsprung), jeweils mit Mehrkamera-aufnahmen, Körperpunktpositionen und Kamerakalibrierungsinformationenr
AP2: Anpassung des aktuellen Systems zur automatischen 2D Detektion markanter Körperpunkte an die Mehrkamerasysteme
AP3: Entwurf und Implementierung einer robusten Triangulation der 3D Position von Körperpunkten aus den automatisiert erzeugten 2D Detektionen
AP4: Entwicklung eines Prototyps zur Schätzung der 3D Position von Körperpunkten aus nur einer Kamera
AP5: Vorbereitung der Übergabe des entwickelten Systems an den OSP Hessen (Frankfurt) bzw. den OSP Baden-Württemberg (Stuttgart)
AP6: Dokumentation, Präsentation und Schulung
Ergebnisse
* Übergabe der System an den OSP Frankfurt und den OSP Stuttgart nach 8 1/2 Monaten
* Ziel: Autonome Nutzung des Systems an den OSPs.