Schweizer Technologie für bessere Schiedsrichterentscheidungen
ETH-Forschende wollen die KI-gestützte Analyse von Fussballspielen mit einer einzigen Fernsehkamera ermöglichen.
Das Wichtigste in Kürze
- ETH-Forscher haben einen 3D-Datensatz aus Spielsequenzen der Fussball-WM 2022 erstellt.
- Die Fifa veranstaltet damit einen Forschungswettbewerb, um Computer zu trainieren.
- KI könnte zukünftig auch in kleineren Ligen oder Nachwuchswettbewerben genutzt werden.
Künstliche Intelligenz spielt schon heute mit: Bei grossen Fussballturnieren und in den Top-Ligen hilft sie bei der taktischen Analyse und unterstützt die Schiedsrichter. Die halbautomatische Abseitserkennung hat sich bewährt, indem sie Spielerbewegungen analysiert und so ermöglicht, Abseitsentscheidungen nahezu in Echtzeit zu überprüfen. Allerdings bleibt der Einsatz solcher Technologien bislang grossen Turnieren vorbehalten, da sie technisch aufwendig und damit auch sehr teuer sind: Pro Stadion sind mindestens zehn bis zwölf Kameras benötigt, die perfekt synchronisiert sein müssen.
Um den Zugang zu künstlicher Intelligenz zu erleichtern, arbeiten Forschende der ETH Zürich zusammen mit dem Weltfussballverband Fifa an einer kostengünstigeren Lösung. Ihr Ziel ist es, die KI-gestützte Analyse mit nur einer einzigen Kamera zu ermöglichen, nämlich mit der Hauptkamera für die Fernsehübertragung.
Die technische Herausforderung besteht darin, die sogenannte Monocular Pose Estimation (MPE) zu verbessern. Diese Methode dient dazu, aus zweidimensionalen Bildern dreidimensionale Positionen zu berechnen. Bisherige Systeme können zwar einzelne Spieler gut erfassen, stossen aber an ihre Grenzen, wenn es darum geht, alle Spieler auf dem Feld gleichzeitig zu analysieren. Besonders problematisch sind Überdeckungen von Spielern, Bewegungsunschärfe und Zoom-Veränderungen der Kamera.
2,5 Millionen Spielsituationen in 3D
Bis die Videoanalyse eines Spiels mit nur einer Kamera zuverlässig funktioniert, wird es also noch einige Jahre dauern. Das AIT-Lab der ETH hat nun aber einen entscheidenden Schritt gemacht: Aus Videoaufnahmen der Fussball-WM 2022 haben die Forschenden einen Datensatz namens «WorldPose» erstellt. Er enthält über 2,5 Millionen einzelne Spielsituationen in 3D. Damit ist es möglich, alle Feldspieler beider Mannschaften gleichzeitig zu erfassen und zu analysieren, wo sie stehen und was sie mit oder ohne Ball tun.
Mit dem WorldPose-Datensatz sollen nun weitere Forschende ihre Systeme trainieren und Algorithmen entwickeln, damit in Zukunft eine präzise KI-Analyse mit einer einzigen beweglichen Kamera möglich wird. Dazu hat die Fifa einen Innovationswettbewerb ausgeschrieben. Gelingt es, die Technologie zu optimieren, könnte sie nicht nur bei grossen Turnieren, sondern auch in kleineren Ligen oder Nachwuchswettbewerben zum Einsatz kommen.
