Analyse und Daten
Es ist DER Trend der letzten Jahre, und zwar nicht nur im Profi-Betrieb, sondern auch bei Freizeitsportlern, Fitnessfreunden und Gesundheitsbewußten: die Messung und Erfassung biometrischer Daten. Vom einfachen Schrittzähler über Smartwatches und Fitness-Apps bis hin zu hochkomplexen Überwachungssystemen für komplette Teams ist jeglicher Sport in den letzten Jahren der kompletten digitalen Erfassung anheimgefallen.
Die Leistungsmessung, die im Sport schon immer eine zentrale Rolle gespielt hat, wurde dank zahlreicher neuer Entwicklungen auf ein völlig neues Niveau gehoben. Jogger posten ihre Zeiten in sozialen Netzwerken, Bergsteiger teilen ihre Routen und Pulsdaten im Netz und Fußballtrainer können heute jeden Herzschlag und jeden einzelnen Schritt ihrer Spieler überwachen.
Biometrische Datenerfassung: Einige Beispiele
Erfassung biometrischer Daten von Sportlern (DE 10 2008 049 380 A1)
Aus der Fülle von neuen technischen Entwicklungen zur Erfassung biometrischer Daten bei Sportlern möchten wir hier nur einige Beispiele exemplarisch vorstellen.
Die meisten Verfahren sehen vor, ein Erfassungsgerät direkt am Spieler zu platzieren:
"Erfassung biometrischer Daten von Sportlern" (DE 10 2008 049 380 A1) sieht einen Messwertaufnehmer vor, der räumliche Bewegungen erfasst, einen 3-D-Beschleunigungs-Sensor, einen 3-D-magneto-sensitiven Sensor oder ein 3-D-Gyroskop. Ein Zwischenspeicher sammelt die Daten und sendet sie mit einem individuellen ID-Code an einen zentralen Server, der sie nach vorgegebenen Parametern analysiert. Dieses Verfahren soll in der Lage sein, u.a. jede Bewegung aller Körperteile, die maximale Schlussbeschleunigung eines Fußballs oder verschiedene Bewegungsmuster wie Dribblings zu erkennen.
Es hilft somit nicht nur dem Trainer, das Leistungsvermögen einzelner Spieler exakt zu beurteilen oder das Spielverhalten einer gesamten Mannschaft zu analysieren. Es soll auch ermöglichen, Szenen berühmter Fußballspiele detailgenau und naturgetreu wieder zu geben, etwa bei PC-Spielen. Die Analysedaten einzelner Spieler ließen sich auch live auf der Anzeigentafel im Stadion darstellen.
Nach einem ähnlichen Prinzip arbeitet DE 10 2016 102 083 A1: Eine inertiale Messeinheit wird an einem Hüftgurt getragen und umfasst Sensoren für Beschleunigung, Drehratensensor, GNSS-Sensor und Magnetfelder. Es ermöglicht z.B., die Bewegung der Spieler auf einem Bildschirm grafisch darzustellen, um deren Interaktion miteinander zu verfolgen und hieraus eine Spielstrategie abzuleiten.
Auch DE 20 2016 100 594 U1 beschreibt ein System zur Erfassung von biomechanischen und biometrischen Daten eines Fußballspielers mittels eines Beschleunigungssensors und eines Drehratensensors, eines GNSS-Sensors und eines Magnetfeldsensors.
Die "Tragbare Sportüberwachungsausrüstung und Verfahren zum Charakterisieren von Sport-Verrichtungen oder Sport-Personen" (DE 10 2015 120 044 A1) arbeitet ebenfalls mit verschiedenen Sensoren, aber auch mit einem Algorythmus, der das Herzschlagssignal etwa unter voller körperlicher Belastung zu den Charakteristika anderer periodischer Situationen in Relation setzen kann.
Die "Vorrichtung und Verfahren zum mobilen Ermitteln eines physiologischen Belastungsschwellwerts" (DE 10 2013 211 908 A1) erfasst das geatmete Lungenvolumen. Der "auf dem Prinzip der respiratorischen induktiven Plethysmographie basierende" Sensor ist hier im Trikot eingearbeitet, kann somit nicht verrutschen und arbeitet verlässlicher.
Andere Systeme (z.B. DE 10 2015 003 383 A1) verstecken die Sensoren im Schienbeinschoner.
EP 2 370 186 B1 schlägt dagegen vor, sowohl den Fußball als auch die Schuhe der Spieler mit Kraft- und Trägheitssensoren zu versehen, die Daten zusammenzuführen und daraus Spieler- und Mannschaftsbezogene Statistiken und Metriken zu erzeugen.
Characterizing motion patterns of one or more agents from spatiotemporal data (US 9 740 984 B2)
Dennoch können Geräte, die am Körper getragen werden, den Sportler behindern oder bei Kontaktsportarten wie Fußball sehr leicht beschädigt werden. Die "Aktivitätsstatus-Messvorrichtung" (DE 10 2016 108 691 A1) geht daher einen anderen Weg: drahtlose Vitalsensoren zum Erfassen biometrischer Daten von Individuen werden an vorbestimmten Anbringungsorten, etwa am Spielfeldrand, angebracht. Die Sensoren sind so konfiguriert, dass sie die biometrischen Daten eines mobilen Individuums erfassen, sobald es ihren Sensierbereich betritt. Diese Identifikationssensoren arbeiten mittels RFID-Daten.
Ganz ohne Sensoren arbeitet "Characterizing motion patterns of one or more agents from spatiotemporal data" (US 9 740 984 B2): Hier wird eine Spielanalyse und Berechnung von Metriken basierend auf einer Auswertung von Bewegtbildern eines kompletten Teams mittels Bildverarbeitungsverfahren mit Modellierung von Bewegungsmustern und mit statistischen Methoden beschrieben.
| Publikationsnummer | Jahr | Titel | Kurzbeschreibung |
|---|---|---|---|
| DE 10 2016 108 691 A1 | 2016 | Aktivitätsstatus-Messvorrichtung | Drahtlose Vitalsensoren zum Erfassen biometrischer Daten von Spielern werden z.B. am Spielfeldrand angebracht. Sie erfassen die Spieler-Daten, sobald er ihren Sensierbereich betritt. Diese Identifikationssensoren arbeiten mittels RFID-Daten. |
| DE 10 2016 102 083 A1 | 2016 | Verfahren zur Erfassung von biomechanischen und biometrischen Daten und Vorrichtung hierfür | eine inertiale Messeinheit bestehend aus Beschleunigungssensor, Drehratensensor, GNSS-Sensor und ein Magnetfeldsensor wird an einem Hüftgurt getragen; damit kann die Bewegung einzelner Spieler grafisch dargestellt und eine Spielstrategie abgeleitet werden |
| DE 20 2016 100 594 U1 | 2016 | System und Vorrichtung zur Erfassung von biomechanischen und biometrischen Daten | System zur Erfassung von biomechanischen und biometrischen Daten eines Fußballspielers mittels eines Beschleunigungssensors und eines Drehratensensors, eines GNSS-Sensors und eines Magnetfeldsensors |
| DE 10 2015 120 044 A1 | 2015 | Tragbare Sportüberwachungsausrüstung und Verfahren zum Charakterisieren von Sport-Verrichtungen oder Sport-Personen | arbeitet mit verschiedenen Sensoren, aber auch mit einem Algorythmus, der das Herzschlagssignal etwa unter voller körperlicher Belastung zu den Charakteristika anderer periodischer Situationen in Relation setzen kann |
| DE 10 2015 003 383 A1 | 2015 | Schienbeinschoner mit intregriertem multimodalen Sensorsystem | Mess-Sensoren im Schienbeinschoner |
| EP 2 370 186 B1 | 2015 | System und Verfahren zur Überwachung der athletischen Leistung in einer Mannschaftssportumgebung | Fußball als auch die Schuhe der Spieler werden mit Kraft- und Trägheitssensoren versehen, die Daten zusammengeführt und daraus Spieler- und Mannschaftsbezogene Statistiken und Metriken erzeugt |
| DE 10 2013 211 908 A1 | 2013 | Vorrichtung und Verfahren zum mobilen Ermitteln eines physiologischen Belastungsschwellwerts | Sensor zum Erfassen des geatmeten Lungenvolumens ist in ein Trikot eingearbeitet und kann nicht verrutschen |
| US 9 740 984 B2 | 2012 | Characterizing motion patterns of one or more agents from spatiotemporal data | Spielanalyse und Berechnung von Metriken basierend auf einer Auswertung von Bewegtbildern eines kompletten Teams mittels Bildverarbeitungsverfahren mit Modellierung von Bewegungsmustern und mit statistischen Methoden |
| DE 10 2008 049 380 A1 | 2008 | Erfassung biometrischer Daten von Sportlern | Verfahren zum Erfassen ein biometrischer Daten von Sportlern u.a. mit einem Bewegungs-Erfassungsgerät, das in der Lage ist, jede Bewegung aller Körperteile, die maximale Schlussbeschleunigung eines Fußballs oder verschiedene Bewegungsmuster wie Dribblings zu erkennen |
Spielanalyse
Seit den 1990er Jahren ist es zunehmend üblich geworden, zahlreiche verschiedene Daten rund um ein Fußballspiel zu erfassen: zunächst Torschüsse und -chancen, dann Ballbesitz, Laufleistung, gewonnene Zweikämpfe und vieles mehr. Mussten diese Parameter anfangs noch mühsam per Hand erfasst werden, halfen bald zahlreiche Neuentwicklungen bei der Datensammlung.
Einige Beispiele aus der jüngsten Zeiten seien hier genannt:
"Tracking activities of events" (WO 2016 / 087 713 A1) hilft bei der Erfassung von Spielereignissen: Ballbesitz, Pässe, etc. können mittels Touch-Gesten eingegeben werden, Spielernamen mittels Mikrophon. Auch die Erstellung von Heat Maps und die Datenauswertung wird erleichtert.
Verfahren zum Verknüpfen von Videobildern einer Person mit einem Ereignis (DE 102015207415 A1)
Möchte man bestimmte Aktionen von einzelnen Spielern filmisch analysieren, hilft das "Verfahren zum Verknüpfen von Videobildern einer Person mit einem Ereignis" (DE 102015207415 A1): Es ermöglicht eine Videozusammenfassung, die mit Daten der Sensoren, die von Sportlern getragen werden, synchronisiert ist. Somit können gewünschte Ereignisse, z. B. Schüsse eines Spielers, schneller angezeigt werden.
Das "Group Performance Monitoring System" (US 020170216669 A1) beschreibt ein System und Verfahren zur Gruppenleistungsüberwachung für Trainer. Eine vereinfachte Spielanalyse verspricht US 020160379682 A1.
Ein weiteres elektronisches Analyseverfahren beschreibt US 2014 / 0 039 651 A1:
Hier wird vorgeschlagen, einzelne Sportler durch Analyse ihrer Bewegungsmuster, die mit Sensoren in einem Ball erfasst werden, zu bewerten und miteinander zu vergleichen.
Eine neue Entwicklung für die optimale Analyse von Videomaterial schlägt EP 3 270 327 A1 vor: Es synchronisiert die Videobilder des Spielfeldes mit den individuellen Positionsangaben zu den einzelnen Spielern.
Wenn eine schnelle Analyse des Spielgeschehens erforderlich ist, könnte
WO 2015 / 130 773 A1 hilfreich sein: Hier wird die Auswertung eines Spielverlaufs für einen Spieler, Schiedsrichter oder Trainer durch die Verknüpfung von Video-Daten aus einer Augmented Reality Brille (Google Glass) und von Sensordaten aus einem Ball beschrieben, wobei Spielszenen entweder während oder nach einem Spiel ausgewertet und beurteilt werden können.
| Publikationsnummer | Jahr | Titel | Kurzbeschreibung |
|---|---|---|---|
| EP 3 270 327 A1 | 2017 | Information Processing Apparatus, Method and Computer Program Product | Verfahren für die optimale Analyse von Videomaterial: synchronisiert die Videobilder des Spielfeldes mit den individuellen Positionsangaben zu den einzelnen Spielern |
| US 020170216669 A1 | 2017 | Group Performance Monitoring System | System und Verfahren zur Gruppenleistungsüberwachung für Trainer |
| US 020160379682 A1 | 2016 | Apparatus, Method and Computer Program | vereinfachte Spielanalyse |
| DE 10 2015 207 415 A1 | 2015 | Verfahren und Gerät zum Verknüpfen von Bildern in einem Video einer Aktivität einer Person mit einem Ereignis | Erfindung ermöglicht eine Videozusammenfassung, die mit Daten der Sensoren, die von Sportlern getragen werden, synchronisiert ist. Somit können gewünschte Ereignisse, z. B. Schüsse eines Spielers, schneller angezeigt werden |
| WO 2015 / 130 773 A1 | 2015 | Sporting Device and Wearable Computer Interaction | schnelle Analyse des Spielgeschehens - Auswertung eines Spielverlaufs für einen Spieler, Schiedsrichter oder Trainer durch die Verknüpfung von Video-Daten aus einer Augmented Reality Brille (Google Glass) und von Sensordaten aus einem Ball, wobei Spielszenen entweder während oder nach einem Spiel ausgewertet und beurteilt werden können |
| WO 2016 / 087 713 A1 | 2014 | Tracking activities of events | hilft bei der Erfassung von Spielereignissen: Ballbesitz, Pässe, etc. können mittels Touch-Gesten eingegeben werden, Spielernamen mittels Mikrophon |
| US 2014 / 0 039 651 A1 | 2013 | Electronic Analysis of Athletic Performance | elektronisches Analyseverfahren, das einzelne Sportler durch Analyse ihrer Bewegungsmuster, die mit Sensoren in einem Ball erfasst werden, bewertet und miteinander vergleicht |
Spielanalyseinstrumente für Fernsehzuschauer
Wie wäre es, wenn man schon während des Spiels wissen könnte, wie es am Ende ausgeht?
Zwei neue Entwicklungen können Spielverläufe automatisch auswerten und Ergebnisse prognostizieren:
"System for interactive sport analytics" (WO 2017 / 106 390 A1) ist eine computergestützte Spielanalyse, die die Ähnlichkeit zu Spielverläufen aus einer historischen Datenbank herstellen möchte und vom Zuschauer gesteuert werden kann, um auch Wahrscheinlichkeiten für den weiteren Spielverlauf anzuzeigen.
"System and method for assessing or predicting a match outcome" (WO 2015 / 076 682 A1) ermöglicht eine Spielanalyse, die ebenfalls auf historischen Daten aufbaut und versucht, entsprechende Schlussfolgerungen zu ziehen, um ein wahrscheinliches Ergebnis eines Fußballspiels bereits vor dem Ende vorhersagen zu können.
Heißes Match oder Grotten-Kick? Eine besonders interessante Analyse-Idee für den Fußball-Fan vorm Fernseher beschreibt "Generating excitment levels for live performances" (US 2014 / 0 067 939 A1): Wenn man Fußballspiele nicht live, sondern zeitversetzt ansieht, möchte man zwar das Ergebnis nicht vorab kennen, aber doch gerne wissen, ob sich das Ansehen überhaupt lohnt. Daher wird hier vorgeschlagen, entsprechende Metriken zu berechnen, die die Spannung und den Unterhaltungswert beschreiben und diese Informationen dem Zuschauer zur Verfügung zu stellen.
So ein Instrument könnte gerade bei einer Weltmeisterschaft mit ihren zahlreichen Partien, die man ja nicht immer alle sehen kann und will, reizvoll sein!
System and method of penalty data compilation, analysis and report Generation (US 2014 / 0 244 696 A1
Das war doch ein klares Foul! Jeder Fußball-Fan kennt es, dieses dringende Bedürfnis, dem Schiedsrichter mal so richtig die Meinung zu sagen und seine Pfiffe zu kommentieren. Da kommt "System and method of penalty data compilation, analysis and report Generation" (US 2014 / 0 244 696 A1) gerade recht: Hier wird eine Plattform vorgeschlagen, bei der die Schiedsrichter und ihre Entscheidungen anhand von Spielszenen (Videosequenzen) beurteilt und bewertet werden können.
Der Traum eines jeden Fans aber ist es, in das Spiel eingreifen zu können. Unter dem nüchternen Titel "Verfahren, Vorrichtung und Computerprodukt" (WO 2014 / 177 225 A1) wird eine Möglichkeit der Partizipation der Fans und Zuschauer beschrieben: Bei bestimmten Spielereignissen können zur Echtzeit Meinungsumfragen durchgeführt werden, um beispielsweise abzustimmen, wer einen Elfmeter schießen sollte. Fragt sich nur, ob der Trainer darauf hören würde...
| Publikationsnummer | Jahr | Titel | Kurzbeschreibung |
|---|---|---|---|
| WO 2017 / 106 390 A1 | 2015 | System for interactive sport analytics | computergestützte Spielanalyse, die die Ähnlichkeit zu Spielverläufen aus einer historischen Datenbank herstellen möchte und vom Zuschauer gesteuert werden kann, um auch Wahrscheinlichkeiten für den weiteren Spielverlauf anzuzeigen |
| US 2014 / 0 244 696 A1 | 2013 | System and method of penalty data compilation, analysis and report Generation | Plattform, bei der die Schiedsrichter und ihre Entscheidungen anhand von Spielszenen (Videosequenzen) beurteilt und bewertet werden können |
| WO 2015 / 076 682 A1 | 2013 | System and method for assessing or predicting a match outcome | ermöglicht eine Spielanalyse, die ebenfalls auf historischen Daten aufbaut und versucht, entsprechende Schlussfolgerungen zu ziehen, um ein wahrscheinliches Ergebnis eines Fußballspiels bereits vor dem Ende vorhersagen zu können |
| WO 2014 / 177 225 A1 | 2013 | Verfahren, Vorrichtung und Computerprodukt | Möglichkeit der Partizipation der Fans und Zuschauer: Bei bestimmten Spielereignissen können zur Echtzeit Meinungsumfragen durchgeführt werden, um beispielsweise abzustimmen, wer einen Elfmeter schießen sollte |
| US 2014 / 0 067 939 A1 | 2012 | Generating excitment levels for live performances | Berechnung entsprechender Metriken, die die Spannung und den Unterhaltungswert beschreiben; diese Informationen werden dem Zuschauer zur Verfügung gestellt |
Verletzungen
Dahin gehen, wo es weh tut: Fußball ist ein kraftraubender Sport mit einem hohen Verletzungsrisiko. Um eine rasche Diagnose zu einer Verletzung oder Aufschluss über mögliche gesundheitliche Belastungen zu erhalten, wurden in letzter Zeit etliche Schnelltests entwickelt.
Die Patentdokumente lassen sich in 3 Gruppen einteilen: die Messung des antioxidativen Schutzvermögen des Körpers, die Bestimmung von Hirnverletzungen anhand von Schnelltests in Körperflüssigkeiten sowie die Bestimmung von Gelenkknorpelschäden anhand eines Schnelltests in Körperflüssigkeit.
Der Messung des Oxidation-Reduktions-Potenzials eines Sportlers in Körperflüssigkeitsproben zur Vermeidung gesundheitsgefährdender Erschöpfungszustände dient US 020170059549 A1.
Auch DE 102012003595 A1 beschreibt ein "Verfahren und Testbesteck für die patientennahe Beurteilung des Zustandes des antioxidativen Schutzes gegen oxidativen Stress im Organismus".
Gehirnerschütterungen kommen im Fußball nicht selten vor. In jüngster Zeit wurden zahlreiche Bluttests entwickelt zur Vorhersage des individuellen Risikos, nach einer leichten Gehirnerschütterung Spätfolgen davonzutragen (z.B. WO 002016160742 A1, WO 002018005791 A1; WO 002016166419 A1). Diese Tests sind einfacher als herkömmliche bildgebende Verfahren.
Auch für eine andere unangenehme, folgenreiche Verletzung - Gelenkknorpelschäden - wurden Bluttest entwickelt, etwa das "Verfahren zum Nachweis von Denaturierung oder Schäden im Gelenkknorpel" (EP 000002128615 B1).
Generell gilt, dass diese Methoden nicht fußballspezifisch sind, und allgemein Sportlern dienen, die hohe körperliche Leistung erbringen oder einem gewissen Verletzungsrisiko, insbesondere im Kopfbereich, ausgesetzt sind.
| Publikationsnummer | Jahr | Titel | Kurzbeschreibung |
|---|---|---|---|
| WO 002018005791 A1 | 2016 | CIRCULATING BIOMARKER LEVELS FOR DIAGNOSIS AND RISK-STRATIFICATION OF TRAUMATIC BRAIN INJURY | Bluttest, einfacher als bildgebende Verfahren, zur Vorhersage des individuellen Risikos, nach einer leichten Gehirnerschütterung Spätfolgen davonzutragen |
| US 020170059549 A1 | 2016 | Methods and Systems for Measuring and Using the Oxidation-Reduction Potential of a Biological Sample | Messung des Oxidation-Reduktions-Potenzials eines Sportlers in Körperflüssigkeitsproben zur Vermeidung gesundheitsgefährdender Erschöpfungszustände |
| WO 002016160742 A1 | 2015 | BIOMARKERS AND METHODS OF DIAGNOSING AND PROGNOSING MILD TRAUMATIC BRAIN INJURIES | Bluttest, einfacher als bildgebende Verfahren, zur Vorhersage des individuellen Risikos, nach einer leichten Gehirnerschütterung Spätfolgen davonzutragen |
| WO 002016166419 A1 | 2015 | PROGNOSTIC AND DIAGNOSTIC GLYCAN-BASED BIOMARKERS OF BRAIN DAMAGE | Bluttest, einfacher als bildgebende Verfahren, zur Vorhersage des individuellen Risikos, nach einer leichten Gehirnerschütterung Spätfolgen davonzutragen |
| DE 102012003595 A1 | 2012 | Verfahren und Testbesteck für die patientennahe Beurteilung des Zustandes des antioxidativen Schutzes gegen oxidativen Stress im Organismus | Messung des Oxidation-Reduktions-Potenzials eines Sportlers in Körperflüssigkeitsproben zur Vermeidung gesundheitsgefährdender Erschöpfungszustände |
| EP 000002128615 B1 | 2007 | VERFAHREN ZUM NACHWEIS VON DENATURIERUNG ODER SCHÄDEN IN GELENKKNORPEL | Bluttest für Gelenkknorpelschäden |