28. April 2025

Markerloses Tracking – „Meilenstein“ bei der Analyse von Bewegungen erreicht

Es war ein sehr langer Weg dorthin, nun aber ist der „Meilenstein“ – wie ihn Ralf Böhle nennt – erreicht: Seit Ende 2024 kann der Olympiastützpunkt (OSP) NRW/Rheinland Bewegungsabläufe von Athletinnen und Athleten erfassen, ohne diese speziell zu präparieren und unabhängig von einer bestimmten Trainingsstätte. Ziel ist, die Bewegungen anschließend anhand verschiedener Parameter auszuwerten und den Sportlerinnen und Sportlern Möglichkeiten aufzuzeigen, wie sie ihre Bewegungen weiter optimieren können, um letztlich eine noch bessere Leistung zu erzielen. Das sogenannte „markerlose Tracking“, welches der OSP einsetzt, d. h. die Videoanalyse von Bewegungen ohne den Einsatz von reflektierenden Markern oder sonstigen Sensoren, ist in dieser Komplexität deutschlandweit einmalig.

Bislang konnten die Messungen ausschließlich in der Leichtathletikhalle des Bundesstützpunktes Leverkusen des Deutschen Leichtathletik-Verbandes vorgenommen werden, wo seit rund zehn Jahren ein Messplatz mit 20 fest installierten Infrarot-Kameras und mehreren in den Boden eingelassenen Kraftmessplatten eingerichtet ist. Durchgeführt wurden dort in erster Linie komplexe 3D-Bewegungsanalysen in den Disziplinen Stabhochsprung und Hochsprung. Die Athletinnen und Athleten, die untersucht werden sollten, kamen dazu üblicherweise im Rahmen eines Lehrgangs zusammen.

Unmittelbares Feedback an die Trainerinnen und Trainer

Federführend umgesetzt wird die neue Methode von den OSP-Mitarbeiter*innen Dr. Falk Schade, Ralf Böhle und Paula Lassner. Alle drei sind Trainingswissenschaftler*innen im Bereich Biomechanik, befassen sich somit mit Bewegungsabläufen und Funktionen des menschlichen Bewegungsapparats. Während Ralf Böhle und Paula Lassner die Technik betreiben, mit der die Bewegungen der Sportlerinnen und Sportler in der Weise aufgezeichnet werden, dass die Daten für den jeweiligen Zweck zielführend sind, ist Dr. Falk Schade der Hauptverantwortliche für den Messplatz und das damit verbundene Geschehen.

So ermittelt er anhand der aufgezeichneten 3D-Raumkoordinaten z. B. Teilschwerpunkte und analysiert, welche Parameter (z. B. Anlaufgeschwindigkeit, Schrittlänge, Absenkung des Körperschwerpunktes) leistungsrelevant und zudem von dem betreffenden Sportler bzw. der betreffenden Sportlerin ansteuerbar sind. Ferner arbeitet er aus, inwiefern diese leistungsrelevanten Größen angesteuert werden könnten, und gibt ein entsprechendes Feedback an die Trainerinnen und Trainer. „Ich mache sozusagen aus den 3D-Daten etwas, was zur Leistungsverbesserung führt“, beschreibt Dr. Falk Schade mit einem Schmunzeln die von ihm vorgenommene Dateninterpretation. Dabei gelte es auch immer individuelle Unterschiede der Athletinnen und Athleten, z. B. hinsichtlich der Wahrnehmung, zu berücksichtigen. „Gemeinsam entwickeln wir so Strategien, welche Art der Intervention im Training sinnvoll ist“, erläutert Dr. Falk Schade. Denn: Durch eine gezielte Reflektion der Bewegung lassen sich oftmals noch einige Prozente „rausholen“. Gerade im Topbereich ist dies von großer Bedeutung.

Vielfältige Vorteile

Die mit der neuen Methode einhergehenden Vorteile sind vielfältig. Einige Beispiele:

(Evtl.) störende Marker auf der Haut entfallen
Die Athletinnen und Athleten müssen nicht mehr aufwendig vom „Diagnostikteam“ mit den reflektierenden Markern beklebt werden, bevor sie die Diagnostik durchlaufen können. Um die Bewegung des Körpers umfassend darstellen zu können, waren immerhin 19 Marker erforderlich, die primär an definierten (Gelenk)punkten angebracht wurden. Gleichzeitig ist dadurch ausgeschlossen, dass sich die Sportlerinnen bzw. Sportler von den angebrachten Markern irritieren lassen und dadurch ihre Bewegung möglicherweise anders ausführen, als sie es ohne Marker getan hätten. Möglich sind so prinzipiell auch schon Aufnahmen beim Einspringen – bei dem viele Sportlerinnen und Sportler „unbefangener“ agieren als in der späteren Untersuchungssituation.

„Fehlen“ von Gelenken ausgeschlossen
Die Athletinnen und Athleten müssen im Vorfeld der Untersuchung nichts Spezielles beachten. Damit die Marker gut auf ihrer Haut klebten, durften sie sich am Tag vor der Untersuchung bisher nicht eincremen. Dennoch konnte es sein, dass Marker während der Aufnahme bzw. des Sprungs abfielen – was zum einen dazu führte, dass z. B. ein Gelenk in der Darstellung „fehlte“, und zum anderen die Athletinnen und Athleten mitunter irritierte, sodass die Bewegungsausführung beeinflusst wurde. Nicht zuletzt war das bisherige Verfahren kostspieliger, da die sehr teuren Marker kaputt gehen konnten.

Ortsunabhängige Untersuchung möglich
Hierbei handelt es sich um die bedeutsamste „Errungenschaft“: Das Diagnostikteam ist nicht mehr an einen Standort gebunden, an dem die Infrarot-Kameras, welche die Marker erfassen, wie in einer Art Labor installiert sind. Vielmehr besteht durch das markerlose Tracking nun die Möglichkeit, mit einem mobilen Videokameraset zu anderen Trainingsstätten zu fahren und die Diagnostik – in abgespeckter Variante (ohne Kraftmessplatten) – dort durchzuführen. Dies bedeutet für die Athletinnen und Athleten sowie für deren Trainerinnen und Trainer einen deutlich reduzierten organisatorischen und finanziellen Aufwand. Grundsätzlich richtet sich diese Form der Diagnostik an Mitglieder der Olympiakader, der Perspektivkader und der Nachwuchskader 1 der jeweiligen Spitzenverbände.

Aufnahmen nun sogar draußen machbar
Die neue Methode macht es zudem möglich, dass Messungen auch draußen durchgeführt werden können. Bis dato war dies nicht machbar, denn die Kameras, welche die Marker aufnehmen, arbeiten mit Infrarotlicht und dafür war das Tageslicht, insbesondere Sonneneinstrahlung, ungünstig. Mit dem neuen System ist genau das Gegenteil der Fall: Die Sonne sorgt für bessere Videobilder, was wiederum zu einem besseren Tracking führt.

Erhöhte Bereitschaft für Messung
Die genannten Aspekte führen dazu, dass z. B. aufseiten der Athletinnen und Athleten sowie deren Trainerinnen und Trainer die Bereitschaft, die Bewegungsabläufe in regelmäßigen Abständen trainingswissenschaftlich evaluieren zu lassen, noch größer ist, als es bis dato der Fall war.

Keine Messung von Kräften möglich

Was andernorts allerdings nicht möglich ist, ist die Messung der Bodenreaktionskräfte, die bei der Bewegungsausführung wirken. Denn die entsprechenden Kraftmessplatten sind in der Leichtathletikhalle in Leverkusen fest im Hallenboden verbaut und könnten auch nicht ohne umfangreiche Umbaumaßnahmen woanders installiert werden. „Aber die gesamte Kinematik, also die Bewegungsabläufe der Athletinnen und Athleten, ist von uns auch an anderen Orten messbar, sodass wir die Diagnostik ebenso dort durchführen können. Wir benötigen nur natürlich etwas Vorlaufzeit, um das Ganze zu planen und – wenn wir dann vor Ort sind – die Kameras aufzubauen“, erläutert Ralf Böhle. Schließlich kommen insgesamt 18 davon zum Einsatz, die – abhängig von der jeweiligen Sportart bzw. Disziplin bzw. Untersuchung – entsprechend positioniert und kalibriert werden müssen.

System musste viel „lernen“

Bereits vor mehr als drei Jahren erwarb der OSP NRW/Rheinland das neue System, welches neben den Videokameras zudem eine spezielle Software umfasst. Diese musste allerdings erst einmal diejenigen Bewegungen, für welche sie am Olympiastützpunkt eingesetzt werden sollte, „lernen“. Denn die Software erkennt in den Videobildern menschliche Bewegungen. „Eine Ganganalyse beispielsweise ist markerlos recht einfach durchzuführen, da sich dabei die Position im Raum nur relativ geringfügig verändert. Anders sieht es beim Stabhochsprung aus, wo sich der Körper bis zu 6 Meter in die Luft schraubt und dabei noch um verschiedene Achsen dreht“, sagt Ralf Böhle.

Damit das in Kanada entwickelte, auf Künstlicher Intelligenz (KI) basierende System auch Bewegungen im Hochsprung und Stabhochsprung – und damit in den beiden Disziplinen, auf welche der OSP NRW/Rheinland momentan noch den Schwerpunkt legt – erkennt, schickten Ralf Böhle und seine Kolleginnen und Kollegen zahlreiche Videos aus dem Training nach Kanada, wo das System mit diesen trainiert wurde. Andere Einrichtungen taten es ihnen gleich. „Das Anlernen des Systems hat relativ lange gedauert, aber es wird immer ‚schlauer‘, d. h. es erkennt Bewegungen immer besser“, sagt Ralf Böhle.

Erste Anwendung im Dezember 2024

Zunächst habe man daher noch parallel gearbeitet: Die Athletinnen und Athleten bekamen weiterhin Marker aufgeklebt und wurden mit dem bisherigen System aufgenommen, gleichzeitig setzten die Trainingswissenschaftler*innen bereits die neuen Kameras ein. So konnten sie die Messergebnisse, welche die beiden Methoden mit sich brachten, optimal vergleichen. Im Dezember 2024 war es dann endlich soweit: Erstmalig ließ das Team des OSP NRW/Rheinland bei einer zentralen Maßnahme die Marker weg und untersuchte die Bewegungen der Sportlerinnen und Sportler ohne diese Hilfsmittel. Dabei wurde das neue Verfahren zum ersten Mal im Hochsprung angewendet. „Der OSP NRW/Rheinland befasst sich bereits seit 30 Jahren mit dem Thema ‚Bewegungsanalyse‘ und hat jetzt die Möglichkeit, Bewegungen äußerst schnell und mit noch weniger Aufwand zu erfassen“, betont Dr. Falk Schade.

Premiere im Hockey im März 2025

Ziel ist, das markerlose Tracking auch auf andere Sportarten zu erweitern, d. h. auch anderen Verbänden anzubieten. Den Anfang machte diesbezüglich im März 2025 die Sportart Hockey. Im Fokus der Untersuchungen stand dabei die kurze Ecke. Wie Dr. Falk Schade erläutert, lief die Untersuchung hybrid ab: Für die Athletinnen und Athleten kamen Kameras zum Einsatz, welche keine Marker benötigen, um Bewegungen in ein Modell umzuwandeln, während die Schläger und der Ball mit Markern versehen und deren Bewegungen mit Markerkameras aufgezeichnet wurden. Nachdem diese Spielsituation vor wenigen Wochen noch am Biomechanik-Messplatz in der Leichtathletikhalle in Leverkusen simuliert und untersucht wurde, ist beabsichtigt, die Bewegungen der Hockeyspielerinnen und -spieler künftig auch vor Ort, d. h. auf dem Hockeyplatz – und damit realitätsnah –, zu tracken.

Text: Claudia Pauli
Bilder: Paul Grünwald