Computerunterstützte automatisierte Sportspielanalyse (FWF: P18600)

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1 Computerunterstützte automatisierte Sportspielanalyse (FWF: P18600) "Ich war gut informiert, und das ist im Elferschießen sehr viel wert. Für meine Gefühle habe ich keine Worte", freute sich der baumlange Goalie der niederländischen Nationalmannschaft, der 13 Jahre zuvor mit Ajax Amsterdam in Wien gegen den AC Milan die Champions League erstmals gewonnen hatte. Quelle: ( ) Die quantitative Sportspielanalyse dient der Strukturerforschung von Sportspielen. Sie stellt die Basis für die Trainingswissenschaft und -praxis der jeweiligen Sportart dar. In den letzten Jahrzehnten konnte die Spielanalyse durch den Einsatz von Computern, digitalen Videosystemen und Datenbanken immer weiter automatisiert und verbessert werden. Neue Technologien wie Bilderkennung, Objektverfolgung und Audioanalysemethoden ermöglichen in Zukunft eine weitere Automatisierung und Objektivierung der Strukturuntersuchungen. Das Ziel der Kooperation zwischen dem Institut für Sportwissenschaft der Karl-Franzens-Universität Graz, dem Institut für Computer Graphics and Vision der Technischen Universität Graz und dem Institut für Information Systems and Information Management des JOANNEUM RESEARCH ist es, diese neuen Technologien für die Sportspielanalyse zu nutzen. Ein bestehendes Analysesystem, mit dem bereits wissenschaftliche

2 Untersuchungen durchgeführt wurden, wird im Zuge des Projekts erweitert und an der Sportart Beachvolleyball erprobt. Da Beachvolleyball von nur 4 Spielern auf einem übersichtlichen Spielfeld gespielt wird, eignet sich die Sportart ausgezeichnet als Testumgebung für das Pilotprojekt. Schon in vorangegangenen Projekten wurden Spielszenen aus digitalen Videos von Wettkämpfen zur Analyse in zuvor definierte Sequenzen geteilt. Die Videosequenzen wurden in einer Datenbank gespeichert und gleichzeitig statistisch erfasst. Dies ermöglichte eine sofortige statistische Auswertung sowie einen raschen Zugriff auf die jeweilige digitale Filmsequenz. Im Zuge des Projekts sollen nun moderne Video- und Audioanalysemethoden dazu beitragen, diesen Analyseprozess zu beschleunigen. Neben der Kategorisierung werden im vorliegenden Projekt nun auch die Laufwege der Athleten sowie die Ballwege automatisch erfasst. Als Resultat liefert die Spielanalyse eine umfangreiche, nach den angewendeten Techniken gegliederte, Beschreibung der Sportart. Mit diesen Informationen können die wesentlichen, zum Erfolg beitragenden, Elemente der Sportart ermittelt werden. Neben der quantitativen Erfassung ermöglicht die Speicherung der einzelnen Spielsequenzen in der Datenbank ein visuelles Feedback für den Athleten oder Information über den Gegner. Es ist zu erwarten, dass diese dem Sportler und Trainer zur Verfügung gestellten Informationen Lernprozesse im technischen und taktischen Bereich entscheidend beschleunigen und verbessern werden. Durch die Analyse der Laufwege stehen zusätzlich Daten zur Belastungsanalyse zur Verfügung, welche die notwendigen physischen Voraussetzungen offen legen. Durch die weitgehende Automatisierung soll es erstmals gelingen, eine statistisch ausreichende Menge an Spielszenen zu bearbeiten, die relevante Aussagen über die Spielstruktur zulässt. Projektleiter: Mag. Dr. Markus Tilp: Institut für Sportwissenschaft, Karl-Franzens-Universität Graz MitarbeiterInnen: Mag. Christina Koch: : Institut für Sportwissenschaft, Karl-Franzens-Universität Graz DI Thomas Mauthner: Institut für Maschinelles Sehen und Darstellen, Technische Universität Graz Mag. Norbert Schrapf: Institut für Sportwissenschaft, Karl-Franzens-Universität Graz Projektpartner Prof. Dr. Horst Bischof: Institut für Maschinelles Sehen und Darstellen, Technische Universität Graz DI Andras Horti: Joanneum Research Graz DI Georg Ruppert: Pure Dynamics DI Georg Thallinger: Joanneum Research Graz

3 Das Projekt wurde vom österreichischen Wissenschaftsfond (FWF, Projektnummer: P18600) gefördert. Links: FWF: DI Mauthner: Publikationen 1. Peer-reviewte Publikationen (Journale, Konferenzbände etc.) Beiträge in Journalen [1] Koch, C. & Tilp, M. (2009) Analysis of beach volleyball action sequences of female top athletes. Journal of Human Sport and Exercise, accepted [2] Koch, C., Mauthner, T., Tilp, M., & Schrapf, N. (2009) Evaluation of visual position estimation in beach volleyball. International Journal of Performance Analysis in Sport, submitted. [3] Koch, C., & Tilp, M. (2008). Beach volleyball techniques and tactics: A comparison of male and female playing characteristics. Kinesiology - International Journal of Fundamental and Applied Kinesiology, 41(1), [4] Mauthner, T., Koch, C., Tilp, M., & Bischof, H. (2007). Visual Tracking of Athletes in Beach Volleyball Using a Single Camera. Journal of Computer Science in Sports, 6(2), [5] Tilp, M., Koch, C., Stifter, S., & Ruppert, G. (2006). Digital game analysis in beach volleyball. International Journal of Performance Analysis in Sport, 6(1), Beiträge in Sammel- oder Konferenzbänden [6] Roth, P.M., Mauthner, T., Khan, I., and Bischof, H. (2009). Efficient Human Action Recognition by Cascaded Linear Classifcation. To be printed in Proc. 1 st IEEE Workshop on Video-Oriented Object and Event Classification, [7] Kluckner, S., Mauthner, T., and Bischof, H. (2009). A Covariance Approximation on Euclidean Space for Visual Tracking. To be printed in Proc. 33 rd AAPR Workshop, [8] Kluckner, S., Mauthner, T., Roth; P.M., and Bischof, H. (2009). Semantic Classification in Aerial Imagery by Integrating Appearance and Height Information. To be printed in Proc. 9 th Asian Conference on Computer Vision, [9] Unger, M., Mauthner, T., Pock, T., and Bischof, H. (2009). Tracking as Segmentation of Spatial- Temporal Volumes by Anisotropic Weighted TV. To be printed in Proc. EMMCVPR, [10] Mauthner, T., Roth, P.M., & Bischof, H. (2009). Action Recognition from a Small Number of Frames. In Proc. 14th Computer Vision Winter Workshop, 2009.

4 [11] Mauthner, T., Roth, P.M., & Bischof, H. (2009) Instant Action Recognition. To be printed in Proc. 16th Scandinavian Conference on Image Analysis. [12] Kluckner, S., Mauthner, T., & Bischof H. (2009). A Covariance Approximation on Euclidean Space for Visual Tracking. To be printed in Proc. 33rd AAPR Workshop. [13] Koch, C. & Tilp, M. (2009) Analysis of sequential beach volleyball actions. In: Loland, S., Bø, K., Fasting, K., Hallén, J., Ommundsen, Y., Roberts, G., Tsolakidis, E. (Edts.). ECSS Oslo Book of Abstracts [14] Schrapf, N. & Tilp, M. (2009) Video based automated determination of sprints and jumps in beach volleyball. In: Loland, S., Bø, K., Fasting, K., Hallén, J., Ommundsen, Y., Roberts, G., Tsolakidis, E. (Edts.) ECSS 2009 Oslo, Book of Abstracts [15] Mauthner, T., Donoser, M., & Bischof, H. (2008). Robust Tracking of Spatial Related Components. To be printed in Proc. International Conference on Pattern Recognition. [16] Donoser, M., Mauthner, T., & Bischof, H. (2008). A Probabilistic Approach for Tracking Fibers. To be printed in Proc. International Conference on Pattern Recognition. [17] Mauthner, T., & Tilp, M. (2008). Videogestützte Positionsbestimmung für Beachvolleyball. DVS Sportinformatiktagung Augsburg 2008, Abstracts, [18] Schrapf, N, Mauthner, T., & Tilp M. (2008) Videogestützte Erkennung von Sprüngen und Sprints im Beachvolleyball. In: Tagungsband der 12. Tagung der Österreichischen Sportwissenschaftlichen Gesellschaft (ÖSG) Wien [19] Koch, C. & Tilp M. (2008) Analyse von Handlungsketten im Beachvolleyball. In: Tagungsband der 12. Tagung der Österreichischen Sportwissenschaftlichen Gesellschaft (ÖSG) Wien [20] Koch, C., Mauthner, T., Schrapf, N., & Tilp, M. (2008). Evaluation of visual position estimation in beach volleyball using computer vision. In J. Cabri, F. Alves, D. Araújo, J. Barreiros, J. Diniz, A. Veloso (Edts.), Proceedings of the 13th ECSS, 610. [21] Schoberer, G., Rom, K., Tilp, M., & Koch, C. (2009). Analyse von Angriffsverhalten und effektivität der 1. österreichischen Herren-Bundesliga unter besonderer Berücksichtigung der Handlungsorte. Tagungsband zum DVV-Symposium, [22] Mauthner, T., & Bischof, H. (2007). A robust multiple object tracking for sports applications. 31st AAPR/OAGM Workshop 2007, [23] Mauthner, T., Koch, C., Tilp, M., & Bischof, H. (2007). Visual tracking of athletes in beach volleyball using a single camera. In L. Katz, R.M. Sorrentino (Edts.), Proceedings of 6th International Symposium on Computer Science in Sport, University of Calgary, [24] Koch, C., & Tilp, M. (2007). Notational analysis in beach volleyball: attack and block strategies of world class players. In J. Kallio, P.V. Komi, J. Komulainen, J. Avela (Edts.), Book of Abstracts of the 12th Annual Congress of the European College of Sport Science (ECSS), Jyväskylä, 139. [25] Tilp, M., Koch, C., & Mauthner, T. (2006). Computerunterstützte automatisierte Sportspielanalyse - Pilotprojekt Beachvolleyball: Vorläufige Ergebnisse und Ausblick. In M. Raab et al. (Edts.), Tagungsband: Zukunft der Sportspiele: fördern, fordern, forschen, [26] Koch, C., Stifter, S., Tilp, M., Ruppert, G., & Hömberg, St. (2006). Digitale Spielanalyse im Beachvolleyball in den Klassen U18 und U21. In K. Langolf, R. Roth (Edts.), Volleyball Beach-WM, 7-18.

5 [27] Koch, C., Karacsonyi, D., Staber, G., & Tilp, M. (2006). Service and reception techniques and tactics in world class beach volleyball. In H. Hoppeler, T. Reilly, E. Tsolakidis, L. Gfeller, S. Klossner (Edts.), Book of Abstracts of the 11th annual congress of the European College of Sport Science (ECSS), Lausanne, 310. Bücher (Herausgeber) [28] Roth, P.M., Mauthner, T., & Pock, T. (2009) Proceedings of the 33rd Workshop of AAPR/OAGM. OCG, Sonstige Publikationen Publikationen für nichtwissenschaftliches Publikum [29] Tilp, M., Koch, C., & Stifter, S. (2005). Digital unterstützte Spielanalyse im internationalen Spitzen- Beachvolleyball-Nachwuchsbereich (U18/U21), Leistungssport, 35/6, [30] Koch, C., Tilp, M., & Hömberg, S. (2007). Geschenke annehmen. Volleyball Magazin, 7, [31] Mauthner, T. (2006). Tracking people and the application in sports game analysis. In Dagstuhl Seminar Abstracts Collection -- Computer Science in Sports, Bachelor- und Diplomarbeiten [32] Burek, F. (2009). Digitale Videoanalyse des Angriffs- und Verteidigungsverhaltens im Beachvolleyball der Herren im Weltklassebereich [33] Prodinger, P. (2008). Efficient Particle-Filter Based Multiobject Tracking. [34] Staber, G. (2007). Digitale Videoanalyse des Service- und Annahmeverhaltens im Beachvolleyball der Herren im Weltklassebereich. [35] Kühn, S. (2007). Digitale Videoanalyse im Sportspiel Handball. [36] Schoberer, G. (2007). Computerunterstützte Angriffs- und Verteidigungsanalyse im österreichischen Herren-Leistungsvolleyball. [37] Hopfer, B. (2007). INTRAN: Interactive Tracking and Annotation. 3. Project related participation in international scientific conferences Eingeladene Vorträge 2006 [38] Dagstuhl Seminar, Computer Science in Sports, Dagstuhl (D), Mauthner T. Vorträge 2009 [39] European College of Sports Science, Oslo (NOR), Koch C

6 2008 [40, 41, 42] ÖSG (Austrian Society of Sports Science)-Conference, Vienna (AUT), Tilp M., Koch C., Schrapf N. [43] Symposium der dvs-sektion Sportinformatik, Augsburg (D), Mauthner T [44] International Symposium on Computer Science and Sport, Calgary (CAN), Mauthner T. [45] 31st AAPR/OAGM Workshop, Krumbach (AUT), Mauthner T. [46] European College of Sport Science, Jyväskylä (FIN), Koch C. [47] Tagung des Deutschen Volleyballverbands, Bad Blankenburg (D), Schoberer G [48] 5. Sportspiel-Symposium der dvs-kommissionen Sportspiele, Fußball, Tennis, Flensburg (D), Tilp M. [49] Tagung des Deutschen Volleyballverbands, Berlin (D), Koch C. Poster Präsentationen 2009 [50] European College of Sports Science, Oslo (NOR), Schrapf N [51] International Conference on Pattern Recognition, Tampa Florida (USA), Mauthner T. [52] European College of Sport Science, Estoril (POR), Koch C [53] European College of Sport Science, Lausanne (CH), Koch C.