DE102006006667A1

DE102006006667A1 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Ermittlung der Ergebnise sportlicher Wettbewerbe

Info

Publication number: DE102006006667A1
Application number: DE102006006667A
Authority: DE
Inventors: Peter Kellendonk; Roland Martynski; Klaus Eimer
Original assignee: KELLENDONK ELEKTRONIK GmbH
Current assignee: KELLENDONK ELEKTRONIK GmbH
Priority date: 2006-02-14
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2007-08-23

Abstract

Insbesondere bei sportlichen Massenveranstaltungen wie z. B. Marathonläufen kommen automatisierte Identifizierungssysteme zum Einsatz, um jeden Teilnehmer des Wettbewerbs beim Zieleinlauf und möglichst auch beim Massenstart zu erfassen und ihm Wettkampfzeiten zuzuordnen. Die dazu bisher verwendeten elektronischen Systeme sind aufwändig, relativ ungenau und bieten keine Dokumentation. Der Einsatz digitaler Kameras hat den Nachteil, dass besonders beim Massenstart und auch beim Zieleinlauf die üblichen Startnummern einzelner Wettkämpfer von den Körpern anderer verdeckt werden. Im Auswertesystem sind vom Wettkämpfer mitgeführte Identifikationsmerkmale - z. B. die Startnummer oder ein Barcode - gespeichert. Die Bildfolgen digitaler Kameras werden mit Verfahren der Bildverarbeitung analysiert und der Kontur jedes sichtbaren Wettkämpfers zusätzliche Hilfsmerkmale - wie z. B. Größe, biometrische Daten, Farbverteilung - zugeordnet, die immer dann mit den Identifikationsmerkmalen verbunden werden, sobald diese sichtbar und auswertbar sind. Die Konturbestimmung, in die auch die verwendeten Sportgeräte - wie z. B. Fahrrad oder Skateboard - einbezogen werden, führt über die Bildverarbeitung zu einer genauen Zeitmessung an Start und Ziel. Das Verfahren ermöglicht eine präzise, kostengünstige und dokumentierte Auswertung sportlicher Massenveranstaltungen, wobei über Datenfernübertragung auch entfernt angeordnete Computer zum Einsatz kommen können.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Ermittlung der Ergebnisse sportlicher Wettbewerbe, insbesondere der Zeiten und Positionen der einzelnen Wettkampfteilnehmer, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 23.

Verfahren und Vorrichtungen dieser Art sind seit langem bekannt. So beschreiben die deutsche DE 102 27 451 A1 und die europäische EP 1 447 681 A2 Systeme, bei denen jeder Teilnehmer des Wettbewerbs einen Transponder trägt, der am Ziel oder an Start und Ziel ausgelesen wird. Diese Transponder-Systeme haben jedoch beträchtliche Nachteile. Der Aufwand, bei Massenveranstaltungen wie z.B. Marathonläufen jeden Teilnehmer des Wettbewerbs mit einem Transponder auszurüsten, ist beträchtlich. Da beim Zieleinlauf lediglich die Position des Transponders bestimmbar ist, hat dessen Anordnung an Körper oder Wettkampfgerät des Wettkämpfers einen großen Einfluss auf das Wettkampfergebnis, was zu Verfälschungen führt. Zum Beispiel gilt beim Radrennen das Ziel als erreicht, wenn der Reifen des Vorderrades die Ziellinie überschreitet, und nicht, wenn der Körper des Radfahrers die Ziellinie erreicht. Außerdem ist die Positionsbestimmung verbunden mit der Übermittlung eines individuellen Codes und individueller Zeitmarkierungen des individuellen Transponders, was durch Zeitverzögerungen bei der Datenübermittlung und durch andere Mängel zu Messfehlern führen kann. Ein entscheidender Nachteil ist auch, dass das Wettkampfergebnis nachträglich nicht mehr überprüfbar ist, also Mess- oder Auswertfehler nicht korrigierbar sind.

Es sind auch optische Systeme zur Ermittlung des Ergebnisses sportlicher Wettbewerbe bekannt. Früher arbeitete man mit Zielkameras, die den Augenblick des Zieleinlaufs dokumentierten und bei Wettbewerben mit wenigen Teilnehmern eine sehr genaue Entscheidung über Zeiten und Platzierungen ermöglichten. Seit einiger Zeit kommen auch digitale Kameras zum Einsatz. So beschreibt die internationale Anmeldung WO 99/53686 ein System, bei dem eine seitlich an der Ziellinie angeordnete digitale Kamera eine zeitgesteuerte Sequenz von Aufnahmen erstellt, in denen die Wettbewerbteilnehmer beim Durchtritt durch die Zielebene dargestellt werden. Die US 6 433 817 B1 beschreibt eine Vorrichtung, bei der eine senkrecht zur Zielebene angeordnete Tiefenkamera lediglich ein eng begrenztes Gebiet vor und hinter der Zielebene aufzeichnet, damit den Zieleinlauf geometrisch genau dokumentiert und die Ermittlung der Erstplazierten erleichtert. Diese und andere bekannten Systeme, die digitale Kameras zur Ermittlung der Ergebnisse sportlicher Wettbewerbe, insbesondere der Zeiten und Positionen der einzelnen Teilnehmer, zum Einsatz bringen, haben hauptsächlich den Nachteil, dass sie für Massenveranstaltungen wie Marathonläufe, Radrennen usw. praktisch nicht einsetzbar sind, da sie keine automatische Zuordnung des Bildes zum individuellen Wettkampfteilnehmer ermöglichen. Selbst wenn diese bekannten optischen Systeme die Auswertung am Wettkämpfer angebrachter Startnummern theoretisch ermöglichen, so wird dies bei Massenveranstaltungen durch die gegenseitige optische Abdeckung der Wettkampfteilnehmer praktisch unmöglich. Daher waren Systeme mit digitalen Kameras zur Ermittlung des Ergebnisses sportlicher Massenveranstaltungen in der Praxis bisher nicht erfolgreich einsetzbar, obwohl sich digitale Kameras im Vergleich zu Transponder-Systemen durch niedrige Kosten, einfache Verfügbarkeit und günstige Einsatzbedingungen auszeichnen.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile Verfahren und Vorrichtungen zur automatischen Ermittlung der Ergebnisse sportlicher Wettbewerbe unter Einsatz von Kameras, insbesondere digitaler Kameras, zu schaffen, die eine automatische, schnelle und fehlerfreie Bestimmung der Zeiten und Positionen der einzelnen Wettkampfteilnehmer gestatten, einfach und kostengünstig einsetzbar sind und eine nachträgliche Überprüfung der Ergebnisse ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 sowie des Anspruchs 23 in Verbindung mit den Merkmalen des jeweiligen Oberbegriffs gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Ermittlung der Ergebnisse sportlicher Wettbewerbe unter Einsatz digitaler Kameras ist, dass die Wettkampfteilnehmer nicht nur beim Zieldurchgang oder bei Startdurchgang und Zieldurchgang von einer oder mehreren digitalen Kameras aufgenommen und die Aufnahmen zur Auswertung gespeichert werden, sondern auch vor dem Start und/oder während des Wettkampfes und/oder vor und/oder nach dem Zieldurchgang, wobei Identifikationsmerkmale des einzelnen Wettkampfteilnehmers mit Hilfsmerkmalen verknüpft werden. Die Hilfsmerkmale ermöglichen es dem System zur Ermittlung des Ergebnisses des sportlichen Wettbewerbs, den einzelnen Wettkampfteilnehmer beim Zieldurchgang oder auch zusätzlich beim Startdurchgang zu identifizieren und ihm eine individuelle Startzeit, eine individuelle Zielzeit und als Differenz eine Wettkampfzeit und ein Platz auf der Ergebnisliste zuzuordnen, ohne dass am Ziel oder bei Start und Ziel seine Identifikationsmerkmale für die Kamera sichtbar sind. Damit wird ein wesentlicher Teil der Aufgabenstellung gelöst. Als digitale Kamera soll im Rahmen der Erfindung auch eine analoge Kamera mit angeschlossener digitaler Signalaufbereitung gelten.

Erfindungsgemäß ist der Wettkampfteilnehmer an seinem Körper und/oder an seinem Wettkampfgerät mit einem oder mehreren Identifikationsmerkmalen ausgestattet, die der Wettkampfleitung bekannt sind bzw. von dieser vorgegeben werden. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind als Identifikationsmerkmale ohne Anspruch auf Vollständigkeit z.B. folgende vorgesehen:

– Ziffern einer am Trikot angebrachten Wettkampfnummer
– Strichcode z.B. ähnlich Barcode oder Farbcode am Trikot, auf einer Armbinde, auf einer Kopfbedeckung (z.B. Helm oder Mütze) oder am Wettkampfgerät
– Fluoreszierende Ziffern oder Codes
– an der Kopfbedeckung angebrachter und mit Code – z.B. Barcode – versehener Aufsatz
– auf Stirn aufgedruckter Strichcode

Als Hilfsmerkmale sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ohne Anspruch auf Vollständigkeit z.B. folgende vorgesehen:

– Größe des Wettkampfteilnehmers und/oder Armlänge und/oder Beinlänge
– typische Umrissformen und/oder Körperhaltung
– Farbverteilung am Wettkampfteilnehmer und/oder an dessen Haar, und/oder an dessen Haut, und/oder dessen Trikot und/oder an dessen Wettkampfgerät
– Wärmebild mit typischer Wärmeverteilung
– Biometrische Daten des Gesichtes
– Fortbewegungsgeschwindigkeit

Vom Wettkämpfer mitgeführte elektronische Identifizierungssysteme – insbesondere RFID-Systeme – können mit den ihnen zuortbaren Signalen Hilfsmerkmale erzeugen. Die besonders kostengünstigen RFID-Systeme werden zwar heute schon eingesetzt, sind jedoch zielungenau und unzuverlässig. Im Zusammenwirken mit dem erfindungsgemäßen System können diese RFID-Systeme eine brauchbare Ergänzung sein. Dies ist ausdrücklich Bestandteil der Erfindung.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, durch Auswertung von Bildfolgen der einen oder mehreren Kameras dem einzelnen Wettkampfteilnehmer einen figürlichen Umriss als Hilfsmerkmal zuzuordnen, der sich zwar von Bild zu Bild verändert, jedoch durchgängig dem Identifizierungsmerkmal zugeordnet werden kann. So wird z.B. der Reifen des Vorderrades des individuellen Radrennfahrers während der Auswertung der Bildfolgen bei seinem Durchgang durch die Zielebene als Teil des Umrisses und Hilfsmerkmales erkannt und, da mit dem Identifizierungsmerkmal verknüpft, über dieses dem Wettkampfteilnehmer eine Zeit und eine Rangfolge zugeordnet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden zur Verbesserung der Aussagefähigkeit zwei oder mehr Hilfsmerkmale miteinander verknüpft, z.B. Farbverteilung und Körpergröße. Damit führen bei einer großen Zahl von Wettkämpfern z.B. auch noch geringe Unterschiede in der Farbverteilung zwischen z.B. zwei Läufern durch zusätzliche Bewertung der Körpergröße zu einer sicheren Identifizierung.

Kommen mehrere Kameras zum Einsatz, so werden die Bildfolgen der einzelnen Kameras mit einander vernetzt, und damit die gewonnenen Erkenntnisse zusammengefasst. Dies bezieht sich sowohl auf mehrere Kameras, die geometrisch nahe zueinander angeordnet das Geschehen zeitgleich aufnehmen, als auch auf mehrere Kameras, die geometrisch voneinander entfernt das Geschehen zeitversetzt aufnehmen. Dabei kann es sich auch um die geometrisch und zeitlich lückenlose optische Verfolgung des gesamten Wettkampfes vom Start bis zum Ziel handeln. Gelingt es, durch die Bilder einer der Kameras, den Wettkampfteilnehmer zu identifizieren und seine Identifikationsmerkmale mit Hilfsmerkmalen, wie Farbwerten oder biometrischen Daten zu verknüpfen, so werden bei der Auswertung der Bildfolgen anderer Kameras diese Erkenntnisse zur Identifizierung genutzt und bevorzugt auch der sich von Bild zu Bild wandelnde Umriss mit dem Identifikationsmerkmal verbunden. Sobald durch unbehinderte Sicht auf das oder die Identifikationsmerkmale eine erneute Identifizierung möglich ist, wird die vorhandene Verknüpfung der Merkmale geprüft und bestätigt oder verworfen.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, mit mehreren zeitgleich aufnehmenden Kameras ein dreidimensionales Bild der Wettkampfsituation zu erstellen.

Zur Identifizierung eines Wettkampfteilnehmers ist es auch Bestandteil der Erfindung, die Position eines noch nicht identifizierten Wettkämpfers auf dem aktuellen Bild mit der erwarteten Position schon identifizierter Wettkämpfer aus vorherigen Bildfolgen einer oder mehrerer Kameras zu vergleichen, wobei die bekannten Positionen und Fortbewegungsgeschwindigkeiten der identifizierten Wettkämpfer sozusagen in die Zukunft extrapoliert werden. Dabei wird die Bewegung eines Umrisses über die Bildfolgen verfolgt und zur Identifizierung herangezogen.

Teil der Erfindung ist es auch, Hilfsmerkmale vor dem Start zu ermitteln und mit den Identifikationsmerkmalen zu verbinden. Dabei kann eine digitale Kamera zum Einsatz kommen. Es ist erfindungsgemäß auch vorgesehen, biometrische Daten aus dem Personalausweis zu übernehmen.

Die Bildfolgen der einen oder mehreren Kameras werden mit einem zeitlichen Abstand dt von Bild zu Bild generiert, der zur Begrenzung der zu übertragenden und auszuwertenden Datenmenge so groß sein kann, dass bei der Geschwindigkeit v des Wettkampfteilnehmers die zwischen zwei Bildern n und n + 1 zurückgelegte Strecke S schon beträchtlichen Einfluss auf Wettkampfzeit und Rangfolge hat. Es ist daher ein weiteres Merkmal der Erfindung, die Zeiten für geometrische Zwischenpositionen durch Interpolation aus den beiden Positionen der Wettkämpfer in Bild n mit Systemzeit Tn und Bild n + 1 mit Systemzeit Tn + 1 zu berechnen. Wenn Bild n den Wettkämpfer noch vor der Ziellinie mit einem Abstand A zur Ziellinie und Bild n + 1 denselben in einer Position hinter der Ziellinie zeigt, wobei er zwischen beiden Positionen die Strecke S zurückgelegt hat, so wird die Zeit für den Zieldurchgang wie folgt berechnet: Tziel = Tn + (Tn + 1 – Tn)·A/S. Nach dem selben Verfahren wird bei einem Massenstart die individuelle Startzeit des individuellen Wettkämpfers berechnet, wenn ihn das Bild n vor dem Passieren der Startlinie und das folgende Bild n + 1 nach deren Passieren zeigt. Basierend auf der Massenträgheit des Wettkampfteilnehmers ist die beschriebene Interpolation mit hoher Aussagegenauigkeit auch zulässig.

Die Bildfolgen der einen oder mehreren Kameras werden gespeichert und stehen auch nach Abschluss des sportlichen Wettbewerbs für eine Nutzung zur Verfügung. So ist es z.B. möglich, Einsprüche von Wettkampfteilnehmern gegen das bekannt gemachte Ergebnis des Wettbewerbs zusammen mit diesen am Monitor zu überprüfen. Eine andere Nutzungsmöglichkeit der gespeicherten Bildfolgen ist es, dem individuellen Wettkampfteilnehmer auf einem geeigneten Datenträger eine Dokumentation seines Wettkampfs und Zieleinlaufs zur Verfügung zu stellen.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, die Auswertung der Bildfolgen nicht am Wettkampfort, sondern an einem anderen Ort vorzunehmen, an dem z.B. eine Großrechner installiert ist, der auch mehrere Wettkämpfe parallel auswerten kann. In diesem Fall ermöglicht das Internet eine kostengünstige Datenübertragung. Erfindungsgemäß wird die relativ geringe Datenübertragungsrate des Internet dadurch kompensiert, dass eine größere Zahl von Web-Kameras zum Einsatz kommt und dadurch der größere zeitliche Abstand der Bildfolgen dt der einzelnen Kamera kompensiert wird. Web-Kameras sind kostengünstig zu beschaffen und zu installieren und ermöglichen einen problemlosen Zugang zum Internet.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, außer sichtbarem Licht auch andere Strahlungsarten anzuwenden und über geeignete Kameras – wie z.B. Infrarotkameras – oder geeignetes Zubehör auswertbar zu machen. Andere Strahlungsarten sind z.B. Infrarot-Licht, Radar etc.

Wie anhand der Zeichnungen noch näher erläutert wird, dient zur Lösung der gestellten Aufgabe auch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 23 mit Weiterbildungen und Ausführungen gemäß den davon jeweils abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 Läufer auf der Wettkampfbahn
2 Zieleinlauf der Läufer aus 1
3 Radrennfahrer beim Durchfahren der Ziellinie, Bild aufgenommen mit Kamera in Zielebene angeordnet
4 Durch erfindungsgemäße Auswertung de Kamerabildes nach 3 ermittelte Umrisse der Wettkampfteilnehmer
5A Wettkampfteilnehmer mit Beispielen erfindungsgemäßer Identifikationsmerkmale und Hilfsmerkmale
5B Wettkampfteilnehmer mit anderen Beispielen erfindungsgemäßer Identifikationsmerkmale und Hilfsmerkmale
6 schematisch dargestellte Bilder einer Kamera zu den Zeitpunkten Tn (vor Start bzw. Ziel) und Tn + 1 (hinter Start bzw. Ziel) zur erfindungsgemäßen Bestimmung der individuellen Startzeit bzw. Zielzeit des einzelnen Wettkampfteilnehmers
7 Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
8 andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Nutzung der Datenfernübertragung
1 zeigt als Wettkämpfer (12) vier schematisch dargestellte Läufer (14) auf der Wettkampfbahn (1), neben derer Begrenzung (2) auf einer Halterung (27) eine Kamera (23, 24) aufgebaut ist, deren als Pfeil dargestellte Blickrichtung (26) gegen die als Pfeil dargestellte Bewegungsrichtung (13) der Wettkämpfer (12, 14) gerichtet ist und über eine längere Laufstrecke eine optimale Sicht auf die Wettkämpfer (12, 14) ermöglicht. Die Läufer (14) tragen als Identifikationsmerkmal (55) die Ziffern (57) der Startnummer (56), die in dem dargestellten Bild für alle Läufer (14) erkennbar und identifizierbar ist. Das von der Kamera (23, 24) in dieser Position und Wettkampfsituation aufgenommene Bild (49) ermöglicht es, für jedes individuelle Identifikationsmerkmal (55), also für jeden einzelnen Wettkämpfer (12, 14), Hilfsmerkmale (63) zu ermitteln und mit ihm zu verbinden. Zur Erläuterung des Prinzips seien als Hilfsmerkmale (63) die typische Umrissform (68) und die Farbverteilung (70) festgelegt und in 1 schematisch als Musterung der Umrissform (68) dargestellt. Die Anordnung der Kamera (23, 24) ist hier nur als Ausführungsbeispiel dargestellt. Im Rahmen der Erfindung liegt auch der Einsatz mehrere Kameras (23, 24) mit anderen Blickrichtungen (26) als dargestellt.
2 zeigt die Wettkampfbahn (1) im Zielbereich (7) mit Ziellinie (8) und in dieser angeordneten senkrecht stehenden Zielebene (9). Dargestellt sei der Zeitpunkt, an dem der erstplazierte Läufer (14A) mit der Startnummer (56) 312 die Zielebene (9) durchläuft. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind drei digitale Kameras (23A, 23B, 23C) installiert. Kamera (23A) ist über der Ziellinie (8) in der Zielebene (9) angeordnet und dient der automatischen Ermittlung der Wettkampfzeiten und Rangfolge, wobei der erste Kontakt des Umrisses (68) des jeweiligen Läufers (14) mit der Zielebene (9) zeitbestimmend ist. Die beiden Kameras (23B, 23C) sind mit ihrer Blickrichtung (26) gegen die Bewegungsrichtung (13) der Läufer (14) gerichtet und ermöglichen deren einwandfreie Identifizierung.
Die Startnummern (56) der anderen drei Läufer (14B, 14C, 14D) aus 1 sind durch Abdeckung nicht erkennbar. Daher werden erfindungsgemäß die aus früheren Bildfolgen ermittelten Hilfsmerkmale (63) zur Identifizierung herangezogen, nämlich die typische Umrissform (68) und die Farbverteilung (70) der Läufer (14). Wie für den Läufer (14A) mit der Startnummer (56) 312 beschrieben werden in weiteren Bildern der von den Kameras (24) übermittelte Bildfolgen für die Läufer (14B, 14C, 14D) mit den Startnummer 1620, 1265 und 945 Wettkampfzeiten und Rangfolge ermittelt und dokumentiert.
Anzahl und Anordnung der Kameras (23, 24) sind hier nur als Ausführungsbeispiel dargestellt. Im Rahmen der Erfindung liegt auch der Einsatz einer anderen Anzahl von Kameras (23, 24) mit anderen Blickrichtungen (26) als dargestellt. Im Rahmen der Erfindung soll eine Kamera (23) mit analogem Ausgang (28) in Kombination mit einer digitalen Signalaufbereitung (30) mit digitalem Ausgang (31) als digitale Kamera (24) gelten.
Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, die individuelle Startzeit des jeweiligen Wettkämpfers (12) zu bestimmen, wenn bei einem Massenstart jedem Wettkämpfer (12) eine individuelle Startzeit zugeordnet werden muss. Dies geschieht beispielsweise so, wie in 2 und 3 als Ausführungsform der Erfindung für den Zieleinlauf beschrieben, und wird verständlich, wenn man die Begriffe Ziel, Zielbereich (7), Ziellinie (8) und Zielebene (9) durch die Begriffe Start, Startbereich (3), Startlinie (4) und Startebene (5) ersetzt.
3 zeigt zur Verdeutlichung und als Ausführungsbeispiel der Erfindung zwei Radrennfahrer (15A, 15B) im Zielbereich (7) aus dem Blickwinkel einer nicht dargestellten über der Ziellinie (8) angeordneten Kamera (23, 24). Der führende Radrennfahrer (15A) berührt mit seinem Vorderrad (20) die Zielebene (9), die aus diesem Blickwinkel mit der Ziellinie (8) zusammenfällt. Als Identifikationsmerkmale (55) tragen die Radrennfahrer (15A, 15B) auf ihren Helmen (17) einen Strichcode (58), der hier zufällig beim führenden Radrennfahrer (15A) durch dessen Kopfhaltung nicht mehr voll erkennbar ist, dagegen beim zweiten Radrennfahrer (15B) von der Kamera (23, 24) vollständig lesbar ist.
In 4 sind die von der erdfindungsgemäßen Bildauswertung für den Zeitpunkt nach 3 ermittelten Umrisse (68A, 68B) dargestellt. Es ist erkennbar, dass die Auswertung dieses Bildes den ersten Kontakt des Umrisses (68A) des Radrennfahrers (15A) mit der Zielebene (9) feststellt und über zuvor ermittelte Hilfsmerkmale (63), hier z.B. die als unterschiedliche Grautöne dargestellte Farbverteilung (70), den Radrennfahrer (15A) seinen Identifikationsmerkmalen (55) zuordnen und als Sieger des Wettbewerbs feststellen kann.
5A zeigt am Beispiel einer Läuferin (14) einige Identifikationsmerkmale (55), die zum Erfindungsumfang gehören sollen:

– In bisher üblicher Weise am Trikot (16) angebrachte Startnummer (56) mit den Ziffern (57) 945
– eine Armbinde (61) mit einem vereinfachend als Raster dargestellten Strichcode (58) oder Farbcode (59)
– die Kopfbedeckung (60) (hier Mütze) trägt einen Aufsatz mit Strichcode (58)

Weitere erfindungsgemäße Identifikationsmerkmale sind beispielhaft in 5B sind an der Läuferin (14) aus 5A dargestellt:

– in besserer Sichthöhe (unempfindlicher gegen Abdeckung durch andere Wettkämpfer) angeordnete Startnummer (56) mit den Ziffern (57) 945
– Stirnband (62) mit Strichcode (58)

Im Rahmen der Erfindung liegen auch andere, hier nicht dargestellte Identifikationsmerkmale (55) und Hilfsmerkmale (63). Beispielsweise könnte die in besserer Sichthöhe angeordnete Startnummer (56) mit den Ziffern (57) 945 aus 5B auch am Rücken oder im Bereich des Nackens bzw. Hinterkopf der Läuferin (14) angebracht werden. Es ist also erfindungsgemäß nicht erforderlich, dass alle Merkmale (55, 63) mit Blickrichtung (26) der Kamera (23, 24) gegen die Bewegungsrichtung (13) der Wettkämpfer (12) erkennbar sind. Vielmehr ist es erfindungsgemäß auch möglich, mit Blickrichtung (26) der Kamera (23, 24) in Bewegungsrichtung (13) Merkmale (55, 63) erkennbar zu machen, die also bevorzugt am Rücken der Wettkämpfer (12, 14) anzubringen wären.
Die dargestellten Identifikationsmerkmale (55) und Hilfsmerkmale (63) sind nur beispielhaft aufgeführt. Es sollen auch andere, nicht aufgeführte Merkmale (55, 63) zum Erfindungsumfang gehören.
In 6 sind die aufeinander folgenden Bilder n (49A) und n + 1 (49B) der Bildfolge einer über dem Zielbereich (7) angeordneten Kamera (24) für zwei Wettkämpfer (12A, 12B) dargestellt. Bild n (49A) im unteren Teil von 6 zeigt als schematisch dargestellte Umrissformen (68A, 68B) die Wettkämpfer (12A, 12B) noch vor der Ziellinie (8), und zwar Wettkämpfer (12A) mit dem als Pfeil dargestellten Abstand A (54A) und Wettkämpfer (12B) mit dem als Pfeil dargestellten Abstand A (54B) zur Ziellinie (8). In Bild n + 1 (49B) haben die Wettkämpfer (12A, 12B) als schematisch dargestellte Umrissformen (68A, 68B) dargestellte Positionen hinter der Ziellinie (8) erreicht, wobei sie zwischen beiden Bildern (49A, 49B) in dem Zeitintervall Δt (52) die als Pfeil dargestellte Strecken S (53A, 53B) zurückgelegt haben. Die Zeit für den Zieldurchgang wird erfindungsgemäß wie folgt berechnet: Tziel = Tn + (Tn + 1 – Tn)·A/S.
Nach dem selben Verfahren kann bei einem Massenstart die individuelle Startzeit (6) des individuellen Wettkämpfers (12) berechnet, wenn ihn das Bild n vor dem Passieren der Startlinie (4) und das folgende Bild n + 1 nach deren Passieren zeigt.
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Ermittlung der Ergebnisse sportlicher Wettbewerbe unter Einsatz digitaler Kameras (24, 23 + 30). Für eine Kamera (23) mit analogem Ausgang (28) sind die aufgenommenen Bilder in einer digitalen Signalaufbereitung (30) digitalisierbar und über eine digitale Signalleitung (31) in die Auswerteinheit (39) einspeisbar. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit einer zweiten digitalen Kamera (24) ausgestattet, die aufgenommene Bilder über eine digitale Signallleitung (31) der Auswerteinheit (39) zuführbar macht. Hier sind nur zwei Kameras (23, 24) dargestellt. Erfindungsgemäß kann es sich jedoch auch um nur eine Kamera (23, 24) oder um eine größere Zahl von Kameras (23, 24) handeln, die nicht nur mit sichtbarem Licht, sondern auch mit Wärmebildern oder UV-Licht arbeiten. Die Auswerteinheit (39) enthält einen flüchtigen Speicher (40) zum Empfang der Bilddaten, der diese über seine Verbindung mit in einem permanenten Speicher (41) permanent speicherbar macht. Auf die in dem flüchtigen (40) und/oder dem nicht flüchtigen Speicher (41) gespeicherten Bilddaten hat der Framegrapper (42) über entsprechende Verbindungen Zugriff, der die Extraktion der für die Auswertung relevanten Bilder und/oder Bildausschnitte ermöglicht und diese Daten dem Bildanalyse-Processor (43) zuführbar macht. Dieser ist mit einer Eingabeeinheit (44) zur Eingabe wettkampftypischer Daten oder Auswertanweisungen usw. und mit einer Ausgabeeinheit (44) verbunden, an die in diesem Ausführungsbeispiel ein Monitor (46), ein Drucker (47) und ein CD/DVD-Brenner zur Darstellung und Speicherung von Einzelbildern oder von aktuellen oder gespeicherten Bildfolgen oder wettkampftypischer Daten oder Auswertanweisungen oder Wettkampfergebnissen usw. angeschlossen.
8 zeigt eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der im Startbereich (3) und Zielbereich (7) angeordnete Kameras (24) jeweils mit einem Funksender (32) verbunden sind, der die Daten über die aufgenommenen Bilder über ein Funknetz (33) einem an einem entfernten Ort aufgestellten Server (38) mit nicht dargestellter Auswerteinheit (39) über dessen Funkempfänger (34) zuführbar macht. Erfindungsgemäß kann es sich auch um eine größere Anzahl von Kameras (23, 24) handeln und bei dem Funknetz (33) um zum Telefonieren und Datenaustausch allgemein verfügbare Netze – wie z.B. GSM. Statt des Funknetzes (33) ist erfindungsgemäß auch ein leitungsgebundenes Netz, wie z.B. ein Telefonnetz mit Internet-Anbindung einsetzbar. Der Vorteil der Datenfernübertragung ist, dass ein und dieselbe Auswerteinheit (39) für unterschiedliche Wettkämpfe an verschiedenen Orten parallel oder zeitversetzt einsetzbar ist, was Investitionskosten und Aufwendungen für Transport und Bedienung einspart. Dabei sind auch kostengünstige „Web-Cameras" einsetzbar. Die geringe Datenübertragungsrate beispielsweise über allgemein verfügbare Datennetze mit entsprechen geringer Bildfrequenz wäre durch eine größere Zahl von Kameras (23, 24) und bessere Ausstattung des Servers (38) mit angeschlossener Auswerteinheit (39) ausgleichbar.
Die Figuren zeigen lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung und sollen diese nicht einschränken. Insgesamt ermöglicht die Erfindung
Unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile ermöglicht die Erfindung die automatische Ermittlung der Ergebnisse sportlicher Wettbewerbe unter Einsatz von Kameras, insbesondere digitaler Kameras, insbesondere eine automatische, schnelle und fehlerfreie Bestimmung der Zeiten und Positionen der einzelnen Wettkampfteilnehmer, ist einfach und kostengünstig einsetzbar und bietet eine einfache nachträgliche Überprüfung der Ergebnisse.

1: Wettkampfbahn
2: Begrenzung der Wettkampfbahn
3: Startbereich
4: Startlinie
5: Startebene
6: individuelle Startzeit
7: Zielbereich
8: Ziellinie
9: Zielebene
10: individuelle Zielzeit
11: individuelle Wettkampfzeit
12: Wettkämpfer
13: Bewegungsrichtung
14: Läufer
15: Radfahrer
16: Trikot
17: Helm
18: Wettkampfgerät
19: Fahrrad
20: Vorderrad
21: Schlittschuhe
22: Skater
23: Kamera
24: Digitale Kamera
25: Objektiv
26: Blickrichtung
27: Halterung
28: analoge Signalleitung
29: Datenleitung der digitalen Kamera
30: digitale Signalaufbereitung
31: digitale Signalleitung
32: Funksender
33: Funknetz
34: Funkempfänger
35: Dateneinkoppler
36: Telefonnetz
37: Datenauskoppler
38: Server
39: Auswerteinheit
40: Flüchtiger Speicher (RAM)
41: Permanenter Speicher
42: Framegrapper
43: Bildanalyse-Processor
44: Eingabeeinheit
45: Ausgabeeinheit
46: Monitor
47: Drucker
48: CD/DVD-Brenner
49: Einzelbild der digitalen Kamera
50: Tn, Systemzeit bei Bild n
51: Tn + 1 Systemzeit bei Bild n + 1
52: ΔT, zeitlicher Abstand zwischen Einzelbildern n und n + 1
53: S, zurückgelegte Wegstrecke zwischen Bild n und Bild n + 1
54: A, Zielabstand bei Systemzeit Tn
55: Identifikationsmerkmal
56: Startnummer
57: Ziffern
58: Strichcode
59: Farbmarkierung
60: Kopfbedeckung mit Aufsatz
61: Armbinde
62: Stirnband
63: Hilfsmerkmal
64: Größe
65: Armlänge
66: Beinlänge
67: Körperhaltung
68: Umrissform
69: Farbe
70: Farbverteilung
71: Farblokalisierung
72: biometrische Daten
70: Augenabstand
71: Identifizierungssystem
72: RFID-System

Claims

Verfahren zur automatischen Ermittlung der Ergebnisse sportlicher Wettbewerbe, insbesondere der Wettkampfzeiten und Wettkampfpositionen der einzelnen Wettkämpfer (12), unter Einsatz digitaler Kameras (24), deren Bilder in einem elektronischen Auswertsystem mit Computereinsatz gespeichert und analysiert werden, mit folgenden Schritten: – in die Auswerteinheit (39) werden ein oder mehrere Identifikationsmerkmale (55) jedes individuellen Wettkämpfers (12) eingegeben und dort gespeichert – die Einzelbildern (49) einer oder mehrerer mindestens im Zielbereich (7) angeordneten digitalen Kameras (24) werden der Auswerteinheit (39) zur Analyse zugeführt – mit den Einzelbildern (49) werden für die individualisierbaren Wettkämpfer (12) anhand vorgegebener Kriterien Hilfsmerkmale (63) extrahiert und gespeichert; – die individuellen Hilfsmerkmale (63) werden über die gespeicherten Identifikationsmerkmale (55) mit jedem individuellen Wettkämpfer (12) verknüpft, sobald die Merkmale (55, 63) auf mindestens einem Einzelbild (49) gleichzeitig erkennbar sind; – die aus diesem Einzelbild (49) stammende Verknüpfung von Merkmalen (55, 63) wird anhand vorgegebener Kriterien mittels zeitlich folgenden Einzelbilder (49) derselben und/oder anderer Kameras (24) überprüft und Änderungen gespeichert, sobald diese nach vorgegebenen Kriterien plausible sind; – das Überqueren der Ziellinie (8) oder der Startlinie (4) und später der Ziellinie (8) wird mit Hilfe der jedem individuellen Wettkämpfer (12) zugeordneten Identifikationsmerkmale (55) zeitlich fixiert oder es werden seine gespeicherten Hilfsmerkmale (63) zur Identifikation benutzt, wenn auf den entsprechenden Einzelbildern (49) seine Identifikationsmerkmale (55) nicht erkennbar sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Identifikationsmerkmal (55) die Ziffern (57) der Startnummer (56) und/oder ein Strichcode (58) und/oder eine Farbmarkierung (59) sind.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Identifikationsmerkmal (55) am Trikot (16) und/oder auf der Haut und/oder am Helm (17) und/oder am Stirnband (62) und/oder einer anderen Kopfbedeckung (60) und/oder an einer Armbinde (61) und/oder am Wettkampfgerät (18) des Wettkämpfers (12) angeordnet sind.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Identifikationsmerkmal (55) mit sichtbarem Licht erkennbar ist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Identifikationsmerkmal (55) mit Infrarot- und/oder UV-Strahlung erkennbar ist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das einem vom Wettkämpfer (12) mitgeführten elektronischen Identifizierungssystem (71) – insbesondere einem RFID-System (72) – zuortbare Signal Identifikationsmerkmal (55) ist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass amtliche und/oder andere biometrische Daten (72) Hilfsmerkmale (63) sind.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die biometrischen Daten (72) mittels einer Kamera (23) vor dem Start aufgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die biometrischen Daten (72) mittels Personalausweis vor dem Start aufgenommen werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Größe (64) und/oder Armlänge (65) und/oder Beinlänge (66) und/oder typische Körperhaltung (67) und/oder typische Umrissform (68) und/oder Farbe (69) und/oder Farbverteilung (70) und/oder Farblokalisierung (71) Hilfsmerkmale (63) sind.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das einem vom Wettkämpfer (12) mitgeführten elektronischen Identifizierungssystem (71) – insbesondere einem RFID-System (72) – zuortbares Signal Hilfsmerkmal (63) ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Identifizierung des Wettkämpfers (12) aus Hilfsmerkmalen (63) zur Verbesserung der Aussagefähigkeit zwei oder mehr Hilfsmerkmale (63) verknüpft werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitlich und/oder geometrisch versetzten Bilder (49) einer oder mehrer Kameras (23) in der Auswerteinheit (39) mit einander vernetzt analysiert werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch Vernetzung der Bilder (49) unterschiedlicher Kameras (23) eine dreidimensionales Bild erzeugt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteinheit (39) ein sich im zeitlichen Ablauf ändernder Umriss (68) jedes Wettkämpfers (12) gebildet und mittels aktueller Bilder (49) kontinuierlich aktualisiert wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Identifizierung eines Wettkämpfers (12) dessen aktuelle Position mit der aktuell erwarteten Position schon identifizierter Wettkämpfer (12) aus zeitlich früheren Bildfolgen verglichen wird, wobei deren frühere Position mit Hilfe der früheren Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit zur Bestimmung der erwarteten aktuellen Position herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die individuelle Zielzeit (10) des Wettkämpfers (12) dann bestimmt wird, sobald der in Bewegungsrichtung (13) vorderste Rand des Umrisses (68) die Ziellinie (8) überquert.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Wettkampfgerät (18) des Wettkämpfers (12) in die Umrissform (68) einbezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Radfahrer (15) als Wettkämpfer (12) die vordere Abgrenzung des Vorderrades (20) den vordersten Rand des Umrisses (68) bildet.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines zum Zeitpunkt Tn (50) entstandenen Einzelbildes (49), das einen individuellen Wettkämpfer (12) vor der Startlinie (4) zeigt, und mittels eines anderen Einzelbildes (49), das denselben individuellen Wettkämpfer (12) in Bewegungsrichtung (13) hinter der Startlinie (4) zeigt, die individuelle Startzeit (6) durch Interpolation berechnet wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines zum Zeitpunkt Tn (50) entstandenen Einzelbildes (49), das einen individuellen Wettkämpfer (12) vor der Ziellinie (8) zeigt, und mittels eines anderen Einzelbildes (49), das denselben individuellen Wettkämpfer (12) in Bewegungsrichtung (13) hinter der Ziellinie (8) zeigt, die individuelle Zielzeit (10) durch Interpolation berechnet wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 20 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines zum Zeitpunkt Tn (50) entstandenen Einzelbildes (49), das einen individuellen Wettkämpfer (12) vor der Startlinie (4) bzw. der Ziellinie (8) mit einem geometrischen Abstand A (54) zu dieser zeigt, und mittels eines anderen zum Zeitpunkt Tn + 1 (51) entstandenen Einzelbildes (49), das denselben individuellen Wettkämpfer (12) in Bewegungsrichtung (13) hinter der Startlinie (4) bzw. der Ziellinie (8) mit S (53) als zurückgelegter Wegstrecke zwischen Tn (50) und Tn + 1 (51) zeigt, die individuelle Startzeit Tstart (6) bzw. Zielzeit Tziel (10) des individuellen Wettkämpfer (12) berechnet wird mit den Formel: Tstart bzw. Tziel = Tn + (Tn + 1 – Tn)·A/S
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die individuelle Wettkampfzeit (11) des individuellen Wettkämpfers (12) gebildet wird aus der Differenz von Startzeit Tstart (6) und Zielzeit Tziel (10).
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Wettkampfes für jeden individuellen Wettkämpfer (12) durch Nutzung seiner gespeicherten Merkmale (55, 63) und entsprechende Auswahl von Bildfolgen von Bildern (49) und deren Anzeige auf einem Monitor (46) oder Ausgabe auf einem CD/DVD-Brenner (48) automatisiert dokumentierbar ist.
Vorrichtung zur automatischen Ermittlung der Ergebnisse sportlicher Wettbewerbe, insbesondere der Wettkampfzeiten und Wettkampfpositionen der einzelnen Wettkämpfer, unter Einsatz digitaler Kameras, deren Bilder in einem elektronischen Auswertsystem mit Computereinsatz gespeichert und analysiert werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – eine oder mehrere digitale Kameras (24) oder Kameras (23) mit nachgeschalteter digitaler Signalaufbereitung (30) sind im Startbereich (3) und/oder im Zielbereich (7) und/oder in anderen Bereichen der Wettkampfbahn (1) angeordnet und über Datenverbindungen (31, 33, 36) mit einer Auswerteinheit (39) verbunden – die Auswerteinheit (39) enthält Speicher (40, 41) zur Speicherung der Einzelbilder (49) der Kameras (24, 23 + 30) und der Rechenfunktionen für die Erkennung, Verknüpfung, Bewertung der Identifikationsmerkmale (55) und Hilfsmerkmale (63) für die Wettkämpfer (12) und deren Speicherung – die Auswerteinheit (39) enthält Mittel zur Extraktion relevanter Einzelbilder und zur Bildverarbeitung wie Merkmale (55, 63) erkennen und verknüpfen – die Auswerteinheit (39) enthält Mittel zur Dateneingabe (44) und Datenausgabe (45).
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras (23, 24) zumindest in der Startebene (5) und/oder der Zielebene (9) angeordnet und Ihre Objektive (25) im Wesentlichen senkrecht zur Wettkampfbahn (1) ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektive (25) der Kameras (23, 24) im Wesentlichen gegen die Bewegungsrichtung (13) der Wettkämpfer (12) ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektive (25) der Kameras (23, 24) im Wesentlichen in Bewegungsrichtung (13) der Wettkämpfer (12) ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (39) mindestens einen flüchtigen Speicher (40) zum Empfang der Bilder (49), einen nicht flüchtigen Speicher (41) zur Speicherung der Bilder (49) und/oder Analyseverfahren und/oder -kriterien und/oder individuellen Merkmale (55, 63), einen Framegrapper (42) zur Extraktion der für die Auswertung relevanten Bilder (49) und/oder Bildausschnitte, einem Processor (43) zur Analyse der Bilder (49), eine Eingabeeinheit (44) zur Eingabe wettkampftypischer Daten oder Auswertanweisungen und eine Ausgabeeinheit (44) zum Anschluss eins Monitors (46) und/oder eines Druckers (47) und/oder eines CD/DVD-Brenners enthält.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (39) in der Nähe der Wettkampfbahn (1) installiert ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (39) entfernt von der Wettkampfbahn (1) installiert ist und die Kameras (24, 23 + 30) mit Funksendern (32) ausgerüstet sind und die Bilder (49) über ein Funknetz (33) der Auswerteinheit (39) über deren Funkempfänger (34) verfügbar macht.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (39) entfernt von der Wettkampfbahn (1) installiert ist und die Kameras (24, 23 + 30) mit Dateneinkopplern (35) ausgerüstet sind und die Bilder (49) über ein Telefonnetz (36) der Auswerteinheit (39) über deren Datenauskoppler (37) verfügbar macht.