Daten-Intelligenz für Spitzenleistungen

Es geht immer um Sport und Spitzenleistung. Das Joe Gibbs Human Performance Institute (JGHPI) will nicht nur schnelle Bewegungen erfassen, sondern sie besser verstehen. Die Frage ist: Maximieren die Bewegungen die Leistung und minimieren sie zugleich das Verletzungsrisiko? Ob es sich um eine blitzschnelle NASCAR-Boxencrew handelt oder um einen Football-Spieler an der Anspiellinie – das Joe Gibbs Human Performance Institute (JGHPI) will diese eine Frage beantworten: Bringt der Sportler seine Leistung so, dass er das angestrebte Ziel erreicht?

Um das herauszufinden, setzt das US-Institut auf Baumer LXT-Industriekameras: eine leistungsstarke Bilderfassung, die hochauflösende Aufnahmen, Echtzeitleistung und effiziente Datenverarbeitung durch integrierte JPEG-Bildkompression miteinander verbindet. In der Hightech-Anlage in Charlotte, North Carolina, kommen fast 50 Kameras und 100 Kraftmessplatten zum Einsatz, um die genauen Bewegungen von Sportlern und die Kraftübertragung auf den Boden zu verfolgen. Die Hochgeschwindigkeitskameras von Baumer ermöglichen die Quantifizierung von Bewegungen, wie zum Beispiel die Überwachung der Position jedes Gelenks eines Sportlers. Hierzu werden die aufgenommenen 2D-Videos mit modernsten Computer-Vision-Algorithmen verarbeitet.

Ursprünglich wurde JGHPI gegründet, um die Leistung der Boxencrew des NASCAR-Teams Joe Gibbs Racing in den USA zu verbessern. Und die Analyse von Boxenstopps ist nach wie vor ein zentrales Anliegen von JGHPI. Bei jedem Boxenstopp fallen stündlich etwa 20 Terabyte an Videodaten an. Die KI-gesteuerte Physik-Engine und die sportwissenschaftliche Echtzeit-Analyse-Pipeline von JGHPI verwandeln diese Rohdaten dann in dynamische Modelle, um die menschliche Bewegung und die ihr zugrunde liegende Mechanik besser zu verstehen.

Mehr als nur Bewegung

Herkömmliche Systeme zur Erfassung von Bewegungen konzentrieren sich auf die Messung von Größen wie Geschwindigkeit und Gelenkwinkel eines Sportlers. Aber JGHPI geht noch einen Schritt weiter. Die firmeneigene Analyseplattform wurde entwickelt, um zu bewerten, wie gut die Bewegungen eines Sportlers mit den realen Zielen übereinstimmen. Konkrete Beispiele: Wie schaffen Profi-Basketballer Raum auf dem Spielfeld? Wie absolviert ein NASCAR-Team eine Boxenstoppsequenz? Wie beschleunigt ein Sportler in eine Verteidigungsposition? Für diese Art der kontextbezogenen Analyse reicht es nicht aus, nur die Bewegungen zu verfolgen. Sie erfordert Videodaten, die aussagekräftig genug sind, um Beziehungen zwischen Personen, Werkzeugen, Timing und der Umgebung aufzudecken.

LXT-Kameras beschleunigen Datenverarbeitung

JGHPI hat sich für Baumer 10 GigE LXT-Kameras entschieden, weil sie präzise Hochgeschwindigkeitsaufnahmen mit 100 bis 400 Bildern pro Sekunde liefern können – und das auf effiziente Weise. Im Labor werden die Videos von vielen Kameras gleichzeitig gestreamt, was eine enorme Bandbreite erfordert. Die hochauflösende Hochgeschwindigkeitsaufnahme würde in der Regel eine enorme, kaum zu verarbeitende Netzwerkbelastung darstellen. Die Flexibilität der eingebauten JPEG-Kompression der Baumer Kameras ermöglicht JGHPI jedoch diese Vorteile:

• Aufzeichnung und Übertragung großer Datenmengen ohne Überlastung des Netzes

• Speicherung von mehr Filmmaterial für langfristige Trendanalysen und Vergleiche

• Echtzeit-Video-Feedback für Sportler und Trainer während des Trainings

• Schneller Einsatz von Kameras in neuen Umgebungen dank intuitiver Bedienung und GigE Vision-Kompatibilität

Dank der einstellbaren JPEG-Bildkompression der Baumer-Kameras konnte JGHPI die Datenmenge der Kameras drastisch reduzieren: von früher 15 Stunden benötigter Verarbeitungszeit auf jetzt nur noch wenige Sekunden. „Die JPEG-Kompression von Baumer war der Schlüssel“, sagt Matt Osborn, Executive Director und Chief Science Officer von JGHPI.

Von Motorsport bis Fußball und Ballett

Was mit der Performance-Analyse der NASCAR-Boxencrew begann, hat sich inzwischen auf Partnerschaften bei einer Vielzahl anderer Sportarten ausgeweitet. Das Institut wendet sein Leistungslabor-Modell auf diesen Feldern an:

• Basketball: Bewertung der Schussmechanik, der Bewegungen ohne Ball und der Übergangseffizienz Fußball: Analyse der positionsspezifischen Mechanik und Reaktion unter Druck

• Baseball, Ballett und mehr: Wo kontextbezogene Bewegung mit spiel- und leistungsrelevanten Ergebnissen verknüpft werden kann

Dank der Plug-and-Play-Fähigkeit und der robusten Bauweise der Baumer LXT-Kameras kann das technische Team von JGHPI seine Systeme problemlos konfigurieren und an neue Sportarten und Anlagenlayouts anpassen, ohne die Datenqualität zu beeinträchtigen. „Unsere LXT-Serie ist die perfekte Ergänzung für anspruchsvolle Anwendungen wie die von JGHPI. Sie ermöglicht es den Kunden, an die Grenzen zu gehen, indem sie einige der praktischen Funktionen wie die integrierte JPEG-Bildkompression, die Autofokus-Objektivsteuerung oder sogar RDMA nutzen. Und das alles kombiniert mit einer Highspeed 10 GigE Schnittstelle in einem industrietauglichen, robusten IP67 Gehäus“, sagt Robert Partuschke, Business Development Manager im Baumer Vision Competence Center.

Verbindung von Bewegung und Zweck

Im Joe Gibbs Human Performance Institute ist die Aufnahme von Videos nur der Anfang. JGHPI hat den Anspruch, sich auf das Gesamtbild zu konzentrieren – nicht nur auf die Bewegung selbst, sondern auch auf quantitative Messungen wie die Position eines Basketballs am Korb oder die Zeit, die ein Rennwagen für einen Boxenstopp benötigt. Wie Osborn es ausdrückt: „Wir bauen die grundlegende technische Infrastruktur auf, die die nächste Generation von Analysen ermöglichen wird.“ Der wahre Wert ergibt sich aus der Verbindung von Bewegung und Zweck – und Baumer LXT-Kameras helfen, diese Vision skalierbar, zuverlässig und effektiv zu machen. Durch die Bereitstellung effizienter, qualitativ hochwertiger visueller Daten ermöglicht es Baumer JGHPI, sich auf das Wesentliche zu konzentrieren: den Athleten zu helfen, sich nicht nur besser, sondern auch intelligenter zu bewegen – hin zu Ergebnissen, die im Wettstreit um die beste Leistung wirklich zählen.