23 kameror i poolen. Högevallsbadet, Lund

Transkript

1 reportage KAMERASYSTEM Text: Anders Grönlund Foto: Rainer M Withagen 23 videokameror fångar varenda rörelse när Moa Ståhl forsar mot mål. Högevallsbadet, Lund 23 kameror i poolen Hur blir du en bättre simmare? Vare sig du sakta skvalpar fram i baljan eller har en hyfsad sluttid när du slår handen i kaklet, finns det garanterat saker som du kan slipa på eller träna upp. Simteknik, mentalitet, kroppskrafter. Alla sakerna spelar in, det är experterna eniga om. Men sedan går meningarna isär. På Högevallsbadet i Lund ska en del av svaren tas fram. Med hjälp av smart teknik för videofotografering av snabba händelseförlopp, både i och ovan vatten. Vi ser oss om i den skinande nya arenan. Vilka slags AV-prylar behövs egentligen i en simhall? I vanliga fall inte så mycket utöver några givna saker: ett bra högtalarsystem, kvalificerad utrustning för tidtagning och en del andra grejor som används i en vanlig idrottsanläggning av motsvarande storlek. Visst, men Högevallsbadet i centrala Lund är ett undantag. Här finns ett splitter nytt och enligt de ansvariga världsunikt system för vetenskaplig filmning av idrottsevenemang. Namnet är AIM, Athletes in Motion, och tanken är att systemet så småningom ska komma till användning på en rad sportarenor av skiftande slag runt om i världen. Det handlar om idrottsforskning på hög nivå. 99 fps Vid första anblicken ser den nyligen ombyggda badanläggningen faktiskt ut som vilken modern simhall som helst. Men strax under vattenlinjen på ungefär 70 centimeters djup upptäcker vi snart elva små runda gluggar jämnt fördelade utmed 50-metersbassängens ena långsida. Bakom bassängglaset i de vattentäta luckorna döljer sig elva fastriggade specialkameror, redo att registrera varje liten rörelse som du eller någon annan simmare gör i vattnet. Även på ena kortsidan finns en inbyggd kamerakammare, strategiskt placerad så att kameran på nära håll kan följa vändningarna från ett annat perspektiv, nu i banans längdriktning. Och högt uppe på väggen, nästan i takhöjd, sitter ytterligare 11 kameror utspridda längs banan. De är inkapslade i skyddande höljen som håller elektroniken fri från den klorbemängda luften. Totalt är det 23 digitala videokameror från den tyska tillverkaren Basler som följer och fångar in simmarens frustande, ibland kanske också frustrerade, framfart genom det våta elementet. Allt sker i full HD, 1080 x 1920, och med en frame-rate på hela 99 bilder i sekunden. Unikt system Högevallsbadet är den första anläggningen i världen som får chansen att använda AIM. Systemet har tagits fram av Lundaföretaget Alco AB som tidigare mest gjort sig känt som leverantör av kamerasystem för säkerhet och övervakning, genomgående med nätverksvideo som teknikval. För oss är det här en pilotanläggning med en fullt fungerande betaversion av systemet. Steg för steg kommer det att utvärderas och utvecklas med nya funktioner, säger Alcos ägare och VD Saeed Najafi som under de fyra senaste åren funderat och skissat på olika lösningar för Högevallsbadets räkning. Beställningen kommer från det nyinrättade simforskningscentret i Lund: SCAR, Swedish Center for Aquatic Research. Bakom SCAR 34 MAJ 2014

2 Trådlöst från WisyCom. Professionellt ljud hela vägen! Basler-kamerorna längs 50-metersbassängen sida är placerade i små bås som går att komma åt från baksidan. står i sin tur simklubben SK Poseidon som har Högevallsbadet som sin hemmaarena. Det här blir det bästa systemet som finns av det här slaget. Egentligen är det inget annat som klarar det vi gör, säger Poseidons sportchef Thorbjörn Holmberg stolt. Det var han som från början kom med idén till satsningen på en simforskningsanläggning i Lund. Och kommunen var intresserad. Så när Högevallsbadet skulle helrenoveras och utökas byggdes de tolv kamerabåsen in i bassängkanten. Vårt mål är förstås att vi ska få bättre simmare, men också högre simkunnighet. Systemet är absolut inte till bara för elitsimmare, påpekar Thorbjörn som ser AIM som en tillgång för hela den svenska simsporten, för såväl stora som små, för nybörjare såväl som toppförmågor. AIM är baserat på ett nätverk där signalerna överförs via TCP/ IP, en mer kostnadseffektiv och flexibel lösning jämfört med andra, enligt Saeed Najafi. Genom att vi har byggt ett IP-nätverk kommer vi undan WisyCom trådlösa mikrofonsystem Med sändarna MTP40/MTH400 och mottagaren MRK 960 och dess 330 MHz bandbredd får användaren en framtidssäker lösning för trådlösa system. Handmikrofonen MTH 400 passar till marknadens ledande mikrofonkapslar. WisyCom MRK 960 studiomottagare Efter en test av flera märken valde Alco att använda kameror från tyska Basler. Basler AG Tyska Basler AG är en av världens ledande tillverkare av digitala videokameror för industribruk. Modellerna används bland annat inom massproduktion, medicinsk teknik, livsvetenskaper, elektronikindustri, smarta transportsystem, säkerhet och intelligent övervakning. I sortimentet finns bland annat kameror utrustade för GigE vision (ultrasnabbt Ethernet) och USB 3.0, två tekniska nyheter som företaget var tidigt ute med. Basler grundades 1988 och har idag omkring 350 anställda. Omsättningen ligger på över 50 miljoner euro. Huvudfabriken ligger i Ahrensburg, nordost om Hamburg. WisyCom MPR30-IEM In-ear mottagare En kompakt diversity mottagare designad för professionell in-ear lyssning. 230 MHz bandbredd. WisyCom MTP40 Beltpacksändare En mycket robust beltpacksändare. 10 timmars drifttid med 50mW. Upp till 232 MHz bandbredd. Det bästa från de bästa. S E M A F O R Broadcast Wireless Recording Tel

3 Bildgruppen Bildgruppen (Mathematical Imaging Group) vid Matematikcentrum på Lunds universitet ligger i frontlinjen när det gäller forskning om datorseende och matematisk analys av digitala bilder. Gruppen arbetar bland annat med mönsterigenkänning, pattern recognition, med hjälp av matematiska algoritmer. Satsningen på bildanalys har lett till flera spinoffeffekter och avknoppningar. Ett exempel är Cognimatics AB som sysslar med mjukvara för kameraövervakning. Ett annat var Polar Rose som utvecklade en avancerad teknik för att spåra ansikten i bilder och filmsekvenser. Polar Rose köptes 2010 upp av Apple. Mjukvaran som trackar simmaren Medan de 23 kamerorna från Basler kan beskrivas som hjärtat i systemet, så är det den komplicerade mjukvaran som står för tänkandet. Att få till själva stitchningen, det vill säga att sömlöst synka ihop bilden från en kamera till motsvarande bild från en annan, har varit en av de stora utmaningarna under programmeringen. En viss överlappning mellan kamerorna ingår i lösningen, mer än så vill Saeed Najafi inte avslöja. Tack vare att mjukvaran i AIM tar hand om problemet slipper man de svarta band vid bildövergångarna som annars är ett störande inslag i vissa liknande applikationer. Med hjälp av avancerad bildanalys håller mjukvaran också koll på kroppens exakta läge och rörelserna i vattnet. Programmeringen bygger på användning av invecklade algoritmer för pattern recognition, det vill säga mönsterigenkänning. Tre doktorander och en professor från Matematikcentrum i Lund har varit inkopplade arbetet med att kalkylera fram de rätta procedurerna. Det är med andra ord inte Bilden på klientdatorns skärm är splittad så att båda tagningarna kan jämföras i realtid. någon sändare som anger var i bassängen simmaren befinner sig. I stället är det mjukvaran som trackar simmaren. Kroppens position beräknas helt och hållet genom digital bearbetning av det filmade materialet. många av de problem som annars hör till system av den här typen. Vi behöver till exempel inte porta kamerorna till varandra. Signalerna från varje kamera går direkt till en lagringsserver där synkroniseringen sker med hjälp av den mjukvara vi tillsammans med Basler har tagit fram för just det här ändamålet. Fisheye-korrigering Ytterligare en funktion som är inbyggd i mjukvaran är korrigeringen av optisk förvrängning. Alla kamerahusen är identiska och utrustade med fast optik och CMOS-sensorer. Men medan takkamerorna har längre brännvidd är kamerorna i bassängkanten utrustade med femmillimetersobjektiv, vilket motsvarar extrem vidvinkel, snarast fisheye. I mjukvaran finns därför en inbyggd omräkningsfunktion som kompenserar för vidvinkeleffekterna. Hela utvecklingsarbetet har skett i Linuxmiljö, ett naturligt val enligt Saeed Najafi. Det har fungerat bra. Linux är mycket stabilt och det snabbaste operativsystemet för sådana här jobb. När Moa Ståhl från simklubben Triton sträcker ut från startpallen och skär genom vattenytan har systemet redan registrerat att reaktionstiden från startsignal till avspark från pallen är 0, 819 sekunder. Sedan kan Moas simning följas för varje bråkdels sekund. Inspelningen kan studeras i realtid via en Windowsförsedd klientdator intill bassängen. På skärmen anges också ett antal fakta som aktuell hastighet, medelhastighet och tillryggalagd sträcka. Första längden gör Moa på 31,070 sekunder, en hård utgångsfart. 100GB per 200 meter Saeed Najafi menar att uppläggningen med ett IP-nätverk bäddar för en mycket snabb datatrafik, något som verkligen kan behövas. Det färdiga systemet ställer nämligen höga krav på intensiv hantering av mycket stora datamängder. Systemet sveper med simmaren under hela loppet. I varje moment är det alltså bara bilderna från några kameror som matas vidare till servern. Med en bildtagningsfrekvens på 99 fps (bilder i sekunden) hos var och en av de 23 kamerorna och mycket hög bithastighet/bit rate är det ändå en enorm mängd information som ska tas emot och packas upp i lagringsservern i teknikrummet en trappa ned. Högevallsbadet har ett dubbelt tidtagningssystem från Omega/Ares. En av finesserna är att AIM-systemet är helt integrerat med Omegasystemet. Vi kan sätta igång tidtagningen och hämta alla tider inifrån vårt eget system, vilket är en stor fördel, säger Saeed Narafin. Under Moas 200-meterslopp som pågår drygt två minuter är det totalt omkring 100 GB som strömmar in på servern. När vi samtidigt tittar på loppet i realtid i simhallens Windowsklient, kan vi konstatera att stitchningen har lyckats. Vi ser inte ett spår av skarvarna vid skiftet från kamera till kamera. När loppet väl har spelats in är det dags för systemet att analysera videomaterialet, något som kräver ännu mer datorkraft. Till analysjobbet behövs ytterligare två Intel-bestyckade burkar fullmatade med instruktioner om hur ettor och nollor ska manipuleras. Resultatet fås fram i form av ett siffermaterial som ger simmaren och tränaren alla de upplysningar som behövs för att komplettera själva videoupptagningen. Inne i systemet hanteras alla bilder i Baslers eget råformat, men kunden kan välja att plocka ut det färdiga resultatet i valfritt videoformat. Efter loppet kan Moa och hennes tränare tillsammans gå igenom loppet in i minsta detalj och specialgranska varenda rörelse, armisättning, återföring, benspark, frånskjut, huvudvridningar och vändningar. På en USBsticka kan de sedan plocka med sig hela materialet för fortsatt genomgång, dels av själva videoupptagningen och dels av analysresulta- 36 MAJ 2014

4 Alfons Eriksson, tekniker på Alco AB, ansvarade för allt skulle fungera vid invigningen strax efter nyår. Här i teknikrummet i källaren tar tre servrar emot strömmen från de 23 Baslerkamerorna. En används för att lagra signalerna, de två andra till analysera materialet. tet med data om bland annat medelhastighet, kurshållning, tillfälliga fartändringar och hastigheten för varje tiometerssträcka. Det krävs fortfarande ett tränat öga för att se vad som behöver förbättras. Men materialet gör det möjligt att fingranska detaljer och jämföra data som vi inte hade förut, konstaterar Thorbjörn Holmberg. AIM sätter fokus på vad som gör simningen effektiv, det vill säga hur många armtag per tidsenhet som behövs för nå en viss hastighet. På så sätt kan vi få svar på varför en del simmare har betydligt större draglängd än andra, och vad det är som gör att en simmare tappar fart, hoppas Thorbjörn Holmberg. Inget behov av kamerafläktar Undervattenskamerorna kan bakvägen nås via en kulvert i simhallens källare. Frågan uppstår varför just Basler valdes? Vi testade ett antal modeller från de tillverkare som finns på marknaden. Basler är störst i branschen och det var deras kameror som imponerade mest på oss. Det gäller både i fråga om värmeutveckling och själva bildkvaliteten, säger Saeed Najafi. De 6-7 centimeter långa och 2,5-3 centimeter breda kamerorna blir visserligen ganska varma, men inte så heta att det behövs fläktar i båsen. För att vara en artikel i Monitor blir den här texten ganska befriad från tekniska specifikationer. Det beror på att Alco räknar med att SCAR SCAR, Swedish Center for Aquatic Research, har till uppgift att bidra till att Sveriges simlärare blir duktigare på att förmedla sina kunskaper om konsten att ta sig fram i det våta elementet. Forskarna ska också studera om lekar i vattnet kan skapa ett bättre samspel mellan föräldrar och barn, och om bassängbesök kan bidra till personlighetsutvecklingen hos personer med autism. Vartannat år ska centret ordna en internationell konferens om utvecklingen inom simteknik och simforskning, World Aquatic Development Conference. Den första hölls 2012 och i januari 2014 hölls den andra och med det fick AIM sitt elddop och sin officiella invigning.

5 Thorbjörn Holmberg, SK Poseidon, och Saeed Najafi, Alco AB, tror att AIM-systemet har stor utvecklingspotential. Saeed räknar med att kamerasystem för idrottsforskning blir Alcos huvudprodukt. Den nya 50-metersbassängen vid Högevallsbadet i Lund väntas locka simma från hela världen som vill testa det nya AIM-systemet. lansera systemet internationellt och av konkurrensskäl inte vill släppa för många detaljer. I planerna ingår också att anpassa systemet för andra idrotter än simning. Friidrott är en disciplin som ligger nära till hands. Saeed Najafi räknar med att system för idrottsforskning i framtiden blir Alcos huvudprodukt. Han berättar att intresset från utlandet redan är stort, trots att AIM ännu inte har marknadsförts. Vi har i princip sålt systemet till två andra anläggningar, en i Europa och en på en annan kontinent. Att vi inte har skrivit kontrakt än, beror bara på att vi först vill se hur systemet Muybridges bildserier av en galopperande häst ( ) är en av fotohistoriens milstolpar och ett stort steg mot filmtekniken. fungerar vid normal drift. Alfons Eriksson, nätverkstekniker på Alco AB är den som ska skruva och dra kablar tills varenda koppling är på plats. Även det är en kamp mot tiden. I januari hålls en global konferens om simforskning och simteknik i Lund. Då ska alla funktioner kunna visas upp. Att hinna med allt är den största svårigheten, annars är det inga problem, säger Alfons. Prislappen Den efterlängtade ombyggnaden av Högevallsbadet blev långt dyrare än vad Lunds Fattade galoppen Har en galopperande häst alla fyra hovarna i luften på en och samma gång? Den brittiskamerikanske fotografen Eadweard Muybridge ägnade tolv år åt att utreda frågan började han fotografera ett passerande hästekipage från sidan. Längs banan monterade Muybridge ett antal kameror som utlöstes när hästen sprängde trådar som han spänt över fältet. Först 1884 kunde Muybridge lägga fram de definitiva bevisen för att en galopperande häst verkligen lyfter helt från marken. Han var därmed en pionjär när det gäller att kartlägga snabba händelseförlopp som inte kan uppfattas med blotta ögat. Muybridge fotograferade också en rad andra djur och även människor i rörelse. Dessutom kom han på zoopraxiscope en metod att i snabb takt projicera en serie bilder som fästs på en glasskiva. Hans uppfinning väckte intresse hos bland andra Thomas A Edison och räknas som en direkt förgångare till filmtekniken. kommun räknat med. Som en följd av de skenande kostnaderna hoppade kommunen oväntat av satsningen på AIM, som man från början varit med om att planera. I stället är det nu SK Poseidon som tagit på sig hela kostnaden, enligt uppgift cirka två miljoner kronor. Eftersom det är en pilotanläggning och vi har ett nära samarbete har klubben fått systemet för en kostnad långt under marknadspriset, säger Saeed Najafi. Ändå rör det sig om en saftig investering för en måttligt stor klubb med knappa medlemmar. Men Thorbjörn Holmberg tycker inte att det är något högriskprojekt. Han räknar tvärtom med att satsningen har betalat sig redan efter en payofftid på tre år. Tanken är att vi ska få intäkter via alla klubbar och tränare som kommer hit för att testa sina simmare, förklarar han. Att intresset är stort både i Sverige och utomlands står redan klart. Tränare som ansvarar för USA:s nästa olympiasatsning har uttryckt intresse för att boka in det amerikanska landslaget, för att nu ta ett exempel. Och även inom Svenska Simförbundet finns ett stort intresse. Simmarna får inte själva sköta AIM-systemet, men det behöver inte heller finnas någon tekniker på plats. I stället ska några av de anställda i simhallen utbildas som coacher. Minst en ska alltid vara tillgänglig. Känner du för att som privatperson kartlägga dina fel och brister i bassängen är det fritt fram att dra på badbrallorna eller baddräkten och plumsa i? Ett 200-meterslopp med full AIM-registrering kostar 800 kronor. Då får du också hjälp med att tolka analysresultatet. Sedan kan du i lugn och ro gnugga på detaljerna och bli som en fena i vattnet. n 38 MAJ 2014