Aktuelle Forschungsprojekte

Ansprechpartner: Patrick Blauberger

In diesem Projekt geht es um die Validierung von Positionserkennungsmethoden im Sport. In einer Studie in Nürnberg wurde die Messung eines local positioning system (LPS) mit Motion-Capturing -Referenzdaten verglichen. Dafür führten Athleten einen sportartspezifischen Kurs (SSC) und small sided (football) games (SSG) durch und wurden gleichzeitig mit beiden Systemen getrackt. Außerdem wurden Elfmeterschüsse und Handballwürfe aufgenommen, um das Balltracking zu evaluieren. Die Genauigkeit des LPS stellte aktuellen Stand der Technik für die Spieler- und Ballpositionserkennung in Mannschaftssportarten dar. Allerdings zeigte das Balltracking einen größeren Fehler als das Player-Tracking (Siehe Veröffentlichung). Somit könnte in Zukunft der Einfluss der Positionierung des Sensors weiter überprüft werden.

Publikationen:
Blauberger, P., Marzilger, R. & Lames, M. (2021). Validation of Player and Ball Tracking with a Local Positioning System. Sensors, 21 (4), 1465. https://doi.org/10.3390/s21041465

Ansprechpartner: Patrick Blauberger

Das Ziel des Projekts "Sensor-basierte Echtzeit-Laufdiagnostik in der Leichtathletik", welches 2019 vom Bundesinstitut für Sportwissenschaft (BISP) gefördert wurde, war es, laufspezifische Leistungsparameter, wie beispielsweise Bodenkontaktzeiten, durch die Betrachtung von sensorbasierten Inertialdaten zu generieren. In einem vorangegangenen Projekt konnte gezeigt werden, dass durch die reine Messung von Positionen distanzspezifische Parameter (bspw. Schrittlänge) erhoben werden können. Darauf basierend sollte die Möglichkeit einer umfassenderen Leistungserhebung, durch die zusätzliche Betrachtung von Daten aus Inertialsenoren (Inertial measurement units – IMU) erarbeitet werden. Die entwickelte Methodik wurde bereits mit den Ergebnissen von Referenzmessungen validiert (siehe Veröffentlichung). Es zeigt sich, dass beispielsweise Bodenkontaktzeiten präzise bestimmt werden können. Folglich ergeben sich weitere Möglichkeiten zur Leistungsdiagnostik in den leichtathletischen Disziplinen.

Videobeitrag zum Projekt:
https://www.youtube.com/watch?v=StSKHzlmG90

Publikationen:
Blauberger, P., Horsch, A. & Lames, M. (2021). Detection of Ground Contact Times with Inertial Sensors in Elite 100-m Sprints under Competitive Field Conditions. Sensors, 21 (21). https://doi.org/10.3390/s21217331

Zielstellung in dieser vom Bundesinstitut für Sportwissenschaft (BISp) geförderten Projektserie (2020, 2021, 2021-22) liegt in der Analyse der Übergänge von Gleichgewichts- in Ungleichgewichtszustände innerhalb eines Ballwechsels. Die Sportwissenschaft spricht bei solchen Situationen in Anlehnung an die Theorie der dynamischen Systeme von Perturbationen - die Sportpraxis verwendet häufig den Begriff Keyplays. Mit Hilfe von Verfahren der Künstlichen Intelligenz sollen taktische Muster identifiziert werden, die solche Perturbationen auslösen. Ziel ist es, Stärken- und Schwächenprofile von Spielern zu generieren, die den deutschen Nationalte ams helfen, sich auf zukünftige Gegner besser einstellen zu können. Erste Erkenntnisse sollen bereits in der unmittelbaren Wettkampfvorbereitung bei den Olympischen Spielen 2021 eingesetzt werden.

Zielstellung dieser vom Bundesinstitut für Sportwissenschaft (BISp) geförderten Projektserie (2020, 2021-22) ist die Entwicklung und Evaluation von zwei neuen Wettkampfbeobachtungstools für Taekwondo. Im Fokus steht die optimale informationstechnische Unterstützung der deutschen Taekwondoins, insbesondere im Hinblick auf Olympia 2021 und 2024. Mit dem TaekScouter können Kampfdaten parallel zum Wettkampf über eine Touch-Oberfläche erhoben werden. Für nachträgliche Analysen steht ein zweiter Erfassungsmodus mit einer größeren Datentiefe zur Verfügung. Der TaekViewer wird zur Analyse und Präsentation der Kampfdaten verwendet und erlaubt es quantitative Auswertungen zu erstellen sowie Videomaterial für die qualitative Analyse vor zu strukturieren.

Seit 2010 unterstützt der Lehrstuhl für Trainingswissenschaft und Sportinformatik den Deutschen Volleyball Verband (DVV) bei der Spielanalyse im Beachvolleyball. Zum einen werden methodischen Beträge zur Auswertung von Spieldaten geleistet, zum anderen maßgeschneiderte Softwaretools für Analysten und Trainer entwickelt. In dem BISp-Projekt „Spielverlaufsanalyse im Beach-Volleyball“ (2021) wird die bestehende Analysesoftware um die Möglichkeit von Verlaufsanalysen auf Ballwechselebene erweitert. Hiermit ist es möglich, zeitliche Muster und Verhaltensabhängigkeiten zu visualisieren. Das BISp-Projekt „Beach-Compiler – Eine integrative Videoanalyse“ (2021-22), zielt auf die Entwicklung einer Software für das Videotraining im Beach-Volleyball ab. Diese ermöglicht es multimediale Präsentationen zu Stärken und Schwächen kommender Gegner zu erstellen und den Spieler:innen im Vorfeld eines Wettkampfes digital zur Verfügung zu stellen. Das BISp-Projekt „Sequenzentscheidungen im Beachvolleyball: Ein integrativer Ansatz psychologischer Forschung und Spielbeobachtung“ (2021-23) wird in Zusammenarbeit mit dem Psychologischen Institut der Deutschen Sporthochschule Köln (Prof. Dr. Dr. Markus Raab) durchgeführt. Ziel ist es, in der bestehenden Datenbasis von über 2000 Spielen, Strategien zu identifizieren, die Teams bei Selektionsentscheidungen anwenden. Darüber hinaus werden experimentelle Studien mit Spitzenathlet_innen durchgeführt, die dazu beitragen sollen, Sequenzentscheidungen im Aufschlag zu optimieren.

Publikationen:
Link, D., & Raab, M. (2021). Experts Use Base Rates in Real-world Sequential Decisions. Psychonomic Bulletin & Review. doi: 10.3758/s13423-021-02024-6

Videobeitrag zum Projekt (Spielanalyse WM Hamburg 2019).

Technologische Innovationen im Bereich der sensorischen Positionsdatenerfassung haben in den letzten Jahren zu einer rasanten Zunahme der Datenbestände geführt. Die entstehenden Datenmengen besitzen aber für sich genommen nur wenig inhaltlichen Wert. Vielmehr liegt die Aufgabe darin, adäquate Verfahren zu entwickeln, um die Daten analysieren und nutzen zu können. Das Spektrum reicht von einfachen Klassifikationsverfahren über die Theorie der dynamischen Systeme bis zur künstlichen Intelligenz. In diesem Projekt entwickeln und validieren wir Modelle und Indikatoren zur Beschreibung von taktischen Strukturen im Sportspiel und setzen diese in der Leistungsdiagnostik ein. Als Datenbasis stehen hochauflösende zeitkontinuierliche Positionsdaten in verschiedenen Sportarten (Bspw. Fußball,. Handball, Tennis, Basketball) zur Verfügung.

Publikationen:
Link, D., & Lang, St. (2019). How to Find Elementary Football Structures in Positional Data. In Football Analytics: Now and Beyond. A deep dive into the current state of advanced data analytics (pp. 50-65). Barcelona, Spain: Barca Innovation Hub.

Link, D. (2018). Data Analytics in Professional Soccer – Performance Analysis based on Spatiotemporal Tracking Data. Wiesbaden: Springer Verlag. doi: 10.1007/978-3-658-21177-6

Link, D., & Hörnig, M. (2017). Individual Ball Possession in Soccer. PLOS ONE, 12(7): e0179953. doi:10.1371/journal.pone.0179953

Link, D., Lang, St. & Seidenschwarz, Ph. (2016). Real Time Quantification of Dangerousity in Football Using Spatiotemporal Tracking Data. PLoS ONE, 11(12): e0168768. doi:10.1371/journal.pone.0168768.

The analysis of penalty kick performance in football has played an important role in recent research. The average number of goals scored by both teams is typically low during regulation time in football matches (i.e., 2.5). As a consequence, the scoring opportunity that is provided by a penalty kick can decide the outcome of a match. In addition, during a decisive penalty shoot-out, the importance to the outcome of the match is even more obvious.
Researchers have approached the penalty kick from a variety of perspectives, including the application of mathematical models to predict penalty-kick performance outcomes, influence of different performance strategies, emotional pressure, the effects of an environment scaled to the body dimensions of the players, kinematic analysis for predicting outcomes or questionnaires. However, there is no scientific consensus about which performance indicators to use and which analysis tool to apply.
Therefore, the objective of this project is to (i) design and validation of an observational system applied to the penalty kicks regarding the aspects related to tactics and technique, (ii) distinguish the profile of successful and unsuccessful penalty kicks in elite football and analyze the key characteristics that demarcate penalty kick strategies, and (iii) validate new performance indicators. Through the observational system future evaluations will be possible, in order to identify the relation of age, gender and performance, also a wide comparative evaluation between players of different nationalities. The use of a reliable method may have implications for scientific researchers, performance analysts and coaches who seek to identify penalty takers’ likely strategy.

Guilherme Pinheiro (guilherme.pinheiro@tum.de)

PhD Stud. Sportwissenschaften

Technische Universität München
Fakultät für Sport und Gesundheitswissenchaften
Lehrstuhl für Trainingswissenchaft und Sportinformatik

KAAD - Katholicher Akademischer Ausländer-Dienst
Mitglied der UFMG Soccer Science Center (www.ufmgsoccer.com)

The aim of this study is the software development of a central club information system (CIS) for football clubs. In top level football (similarly in other sports) clubs there are different isolated sources of information, which are generated by different sub-systems and sub-organisations. There are different sources of information (such as club-management, public relations, team-management, medical, athletics… etc.) and every field has its own systems to generate and store this information (Lames, 1997). A Management information system (MIS), normally originating from economy, is used in this work to model a club information system for football clubs. That would mean that all employees in a club can have access to data that is relevant for them. Because there is only little knowledge about this topic, a research cooperation with two youth academies of a first league football club of the German Bundesliga has been started. At the example of performance analysis and medical data, the information system will be developed. Based on this concept, a prototype will be implemented and observed in a field test. A main target of this work will be the development of deeper analyses across different source systems and cross connections between data of different fields (performance analysis and medical).

Already existing systems:

The difference to already existing club information systems is, that the needs of employees and current scientific insights will be more considered. The User Interface is an important part of the software development, because this is one key factor for users to work with this software (and their data) or not. The development follows the purpose: Usability by Design. Therefore it is important, to have a software model, that allows to make changes in design, analysis and graphs as quick and easy as possible, without complex coding. Main aims of such a software model are: - Longterm and deep analysis - Complex filters - Cross-connections between data of different sources - Quick changes (in UI, graphs and analysis) - Integrating of (complex) scientific insights into football practice At the end of the implementation process there should be an operational software-model as prototype that could be used for further development. It could also be used by researchers to implement complex scientific knowledge into one tool. This would mean a big benefit for both sides (researchers and practician), because research would get a platform to present their (to one special field isolated) insights at a bigger platform and the knowledge becomes more practical.

Focus:

•  User Interface
  • Individual
  • Appealing
  • Usability by Design

• Longterm and deep analysis
• Filter (age groupe, field position…)
• Cross-connections between Data of different sources
• Quick changes (UI, Analyses…) - Integration of complex science into a tool for sport practice
• A tool to get insights at football practice and develop it (easily) further to fullfill the needs of employees in football clubs. 

Making the introduction of IT-Innovations in sports more efficient and effective by offering a management theory, that covers management and economical aspects of innovations (especially IT-innovations) in the setting of top level sport.

Innovations cause growth. Thanks to many researches, it is now obvious for us that innovations - especially technological innovations - led to advantages in top-level sports. Some of the IT technologies that have been improving training systems and brought competitive advantages in top-level sports are for example the advent of new procedures of object detection for analyzing playing positions, new generations of sensors and intelligent algorithms. But despite of all these endeavors, there is still a lack of a management theory and a general approach, which firstly can be used for every technological innovation, and secondly put top-level sports as the target group. According to the high rate of the environmental changes and increasing number of IT-Innovations, identification of the nature of the innovation, the best time for introducing, implementing and examining it given to its life cycle and rate of desired innovation diffusion and acceptability, and also identification of stakeholder’s needs for being able to satisfy them in time, can be most important aspects for extracting this management theory. For achieving this aim, it is necessary to deal in depth with the concepts of management approaches, top-level sports projects with the subject and content of IT-Innovations, and knowledge of all stakeholders behavior, expectations and the level of their roles in these projects. Mina Ghorbanizadeh is going to work on this kind of theory as her PHD dissertation and has presented it in the latest dvs-conference in Mainz.  

Ansprechpartner: Otto Kolbinger

Ob der Videoschiedsrichter im Fußball (VAR), das automatische Line-Calling im Tennis oder die Regulierung von Kopfbällen im Jugendfußball – Immer mehr Verbände passen ihre Regelwerke und Durchführungsbestimmungen an, um die Attraktivität ihrer Sportart zu steigern, mehr Sicherheit zu gewährleisten oder den Schiedsrichtern neue Möglichkeiten für die Regelanwendung und -durchsetzung an die Hand zu geben. Sämtliche dieser Interventionen bewirken einen Bedarf an Evaluationen in zweierlei Hinsicht: Vor der Einführung muss bewertet werden, ob es Bedarf für eine Intervention gibt. Nach der Einführung muss geklärt werden, welche Auswirkungen die Intervention bewirkte. Unterschätzt wird dabei von den Verbänden vor allem die Vielschichtigkeit und Komplexität eines umfassenden Evaluationsprozesses. 

Die Einführung des VAR im Fußball kann hier als typisches Beispiel für brachliegendes Evaluationspotenzial bei der Einführung derartiger Interventionen gesehen werden. So konnte der Lehrstuhl in einem Projekt anhand von Sentiment-Analysen von mehr als einer halben Millionen Twitter-Beiträgen aufzeigen, dass trotz des positiven Einflusses auf die Anzahl an Fehlentscheidungen der Einsatz des VAR verstärkt negative Emotionen bei Zuschauern auslöst. Ebenso vernachlässigen Verbände die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen technischen Hilfsmitteln. Eine Studie des Lehrstuhls zeigte bereits 2015 auf, dass das Kosten-Nutzen-Verhältnis für den Einsatz der Torlinientechnologie zweifelhaft ist und sich speziell durch die Einführung des VAR weiter in eine negative Richtung verschieben wird (Kolbinger, Linke, Link & Lames, 2015).

Neben solch speziell zugeschnittenen Evaluationsdesigns für konkrete Interventionen liefert der Lehrstuhl auch sportartenübergreifenden Konzepte zur Evaluation von Regeländerungen und entsprechende Interventionen. Dr. Otto Kolbinger entwickelte im Zuge seiner Dissertation ein Grundgerüst für die Evaluation von innovativen technischen Hilfsmitteln zur Unterstützung von Schiedsrichtern, welches die Bewertung der Interventionen als multidisziplinärer und begleitender Prozess beschreibt (Bild 1). Eine bedeutende Rolle kommt dabei der Wettkampfdiagnostik zu, die sowohl die Notwendigkeit als auch die Auswirkungen einer Intervention auf das Wettkampfgeschehen empirisch beziffern muss. Dementsprechend beitragsfähig zeigte sich der Lehrstuhl in den letzten Jahren sowohl auf internationalen Wissenschaftskongressen als auch bei der Zusammenarbeit mit Verbänden.

Ausgewählte Publikationen zu diesem Projekt:

Kolbinger, O. & Knopp, M. (2020). Video kills the sentiment—Exploring fans’ reception of the video assistant referee in the English premier league using Twitter data. PLoS ONE, 15(12): e0242728. doi.org/10.1371/journal.pone.0242728

Kolbinger, O. & Stöckl, M. (2019). Misbehavior During Penalty Kicks and Goalkeepers Holding the Ball Too Long as Trivial Offenses in Football. Frontiers in Psychology. 10:844. doi: 10.3389/fpsyg.2019.00844