Bildverarbeitungssystem analysiert die Leistung von Leistungsschwimmern bei Weltmeisterschaft

Mit InthePool 2.0 und AVT Mako Kameras erhalten Sportler, Trainer und Fernsehsender eine statistische Auswertung des Schwimmevents.

FINA Schwimmweltmeisterschaften 2015

Anlaysesystem "InThePool"

Aufbau des Bildverarbeitungssystems

Mako, die preiswerte Kamera für industrielle Bildverarbeitung

Die FINA 2013 Schwimmweltmeisterschaft versammelte die Schwimmsportelite im Juli 2013 in Barcelona. Sie war aber auch der Anlass für eine technologische Meisterleistung mit InThePool 2.0, einem Bildverarbeitungssystem, dass jede einzelne Bewegung der Schwimmer analysierte. Die ermittelten Daten wurden den Schwimmern und ihren Teams sowie den internationalen Medien für ihre Berichterstattung bereitgestellt.

Das System wurde von STT Systems entwickelt, einem spanischen Bildverarbeitungsspezialist aus San Sebastian, in Zusammenarbeit mit Barcelonas Training-Center für Leistungssportler CAR (Centre d’Alt Rendiment) und INFAIMON, Allied Vision Technologies‘ Vertriebspartner in Spanien.

12 AVT Mako Kameras erfassen 8 Bahnen
InThePool 2.0 beruht auf einem Netzwerk von 12 Mako Digitalkameras von Allied Vision Technologies, die über dem Schwimmbecken platziert sind. Die Kameras sind in zwei Reihen von je sechs Kameras angelegt, wobei jede Reihe vier Bahnen erfasst. Jede Kamera deckt eine Fläche von ca. 13 mx 13 m ab. Überhänge zwischen benachbarten Kameras sorgen für eine nahtlose Überwachung der 50-Meter-langen Bahnen.

Die Kameras erfassen bis zu 50 Bilder pro Sekunde. Sie sind mit dem Systemcomputer über eine Gigabit Ethernet Schnittstelle, nach dem GigE Vision Standard, verbunden. Die Bilder werden mit der offiziellen Zeiterfassung der Weltmeisterschaft von Omega synchronisiert und nahezu in Echtzeit von der Software ausgewertet. Statistische Berichte werden automatisch generiert, sobald das Rennen vorbei ist.
 
Zu den ermittelten Daten gehören etwa die Geschwindigkeit des Schwimmers an bestimmten Stellen wie Start, Wendungen und Ende sowie die Zuglänge und Zugfrequenz. Eine Mustererkennungssoftware erfasst die Bewegungsabläufe aller vier Schwimmarten, indem die Armposition des Schwimmers analysiert wird.

Die Berichte werden im XML-Format generiert. Dank dieser Daten können Schwimmer, Trainer und Reporter die Leistung jedes einzelnen Sportlers genau analysieren. So finden sie zum Beispiel heraus, ob die meiste Zeit beim Start, bei der Wende oder am Ende des Wettbewerbs gewonnen oder verloren wurde.

Erster Einsatz von Mako Kameras vor weltweitem Publikum
Die FINA Weltmeisterschaft war der erste Einsatz von AVT Mako Kameras unter reellen Bedingungen. Die Mako ist eine kleine und preiswerte Machine Vision Kamera, die im Herbst 2013 auf den Markt gekommen ist. Dank der engen Zusammenarbeit zwischen Allied Vision Technologies und INFAIMON konnten Vorserienmodelle der Mako für dieses Event bereitgestellt werden.

STT und INFAIMON entschieden sich für die Mako G-125C, eine Farbkamera mit 1,2 Megapixel CCD-Sensor von Sony (ICX445). Die Mako G-125C liefert über ihre GigE Vision Schnittstelle bis zu 30 fps (frames per second) bei voller Auflösung. Dank ihrer hochpräzisen Sensorausrichtung liefert die Kamera haarscharfe Bilder für eine genaue Erkennung der Armbewegungen der Schwimmer.

“Eine der größten Herausforderungen dieses Projekts war die große Entfernung die zwischen den Kameras und dem Zentralcomputer überbrückt werden musste”, erklärt Pablo Callejo, Vertriebsdirektor von STT Systems. „Der Palau San Jordi, in dem die Meisterschaft ausgetragen wurde, ist 4.500 m² groß mit 45 m Deckenhöhe. Dementsprechend hoch hingen die Kameras über dem Schwimmbecken“. Dank dem GigE Vision Interface der Mako lassen sich bis zu 100 m mit einem Kabel überbrücken. Diese Distanz wurde mit Ethernet-Switches erweitert.

Nach ausführlichen Tests auf dem CAR-Gelände in Barcelona wurde InThePool 2.0 erfolgreich während den zwei Wochen der Schwimm-WM (19.07. – 04.08.2013) eingesetzt. „Obwohl wir mit Vorserienkameras gearbeitet haben, funktionierten die Makos absolut zuverlässig und lieferten eine hohe Bildqualität bei hohen Bildraten“, freut sich Pablo Callejo.

Seit dem Ende des Wettbewerbs ist das System wieder im CAR installiert, um Nachwuchssportlern zu helfen, Spitzenleistungen zu erreichen.