PUB - Publikationen an der Universität Bielefeld

In dieser Arbeit wurde ein automatisches, multimodales Tracking-System für Hallensportarten entwickelt und implementiert, das sowohl kamerabasiertes Tracking als auch eine Ultra-Wideband (UWB)-basierte Echtzeitlokalisierung integriert. Ziel ist es, eine genaue, zuverlässige und robuste Lösung für das Spieler-Tracking und die Leistungsanalyse in Hallensportarten bereitzustellen, um die Herausforderungen dynamischer Umgebungen und Verdeckungen zu bewältigen.

Die Konfiguration der Hardware und Software des kamerabasierten Tracking-Systems wurde auf Effizienz und Echtzeitfähigkeit untersucht, und die vielversprechendsten Methoden wurden implementiert. Ein solches System ist seit 2015 in der Phoenix-Contact Arena in Betrieb und lieferte über 130 Videos von Liga-Spielen an das Heimteam TBV Lemgo-Lippe. Die Ergebnisse der Software-Evaluation wurden in einer Tracking-Applikation festgehalten, die Spielanalysten ermöglicht, die Spieler auf den Videos semiautomatisch zu verfolgen und kinematische Parameter zu erfassen.

Die erstmalige Integration eines UWB-basierten Echtzeitlokalisierungssystems in ein kamerabasiertes Tracking-System wurde sowohl in Laborversuchen als auch im praktischen Einsatz evaluiert. Die Untersuchung beinhaltete die Identifizierung der optimalen Methoden für die Sensorfusion, um zuverlässige und präzise Positionsdaten zu erzielen, die im Vergleich zu den Einzelmodalitäten eine Verbesserung im Bezug auf Genauigkeit und Robustheit darstellen.

Die Arbeit zeigt vielversprechende Ergebnisse und beantwortet verschiedene Forschungsfragen in Bezug auf die Effektivität von Hardwarekonfigurationen, Methoden zur Objekterkennung und Multi-Objekt-Tracking in Echtzeit sowie die Integration von UWB-basierten Echtzeitlokalisierungssystemen in das kamerabasierte Tracking-System. Die Forschungsarbeit zeigt, dass sowohl kamerabasiertes Tracking als auch UWB-basierte Echtzeitlokalisierung erfolgreich in verschiedenen Szenarien eingesetzt werden können, einschließlich kontrollierter Laboreinstellungen und realen Wettkampf-Handballspielen.

Das vorgeschlagene multimodale Tracking-System bietet erhebliche Vorteile, indem es neben Echtzeit-Statistiken auch Top-View-Videos mit überlagerten Positionsdaten liefert und es Trainern, Athleten, Teams und Medien ermöglicht, komplexe Situationen besser zu verstehen. Das System ist insbesondere für Sportarten wie Handball von Vorteil, bei denen feingranulare Bewegungen entscheidend sind. Trotz einiger Einschränkungen, insbesondere aufgrund der Abhängigkeit von Anschaffungskosten eines präzisen Echtzeitlokalisierungssystem, stellt das vorgeschlagene multimodale Tracking-System einen bedeutenden Fortschritt im professionellen Hallensport dar.