Pourquoi la vision est-elle si intéressante pour les applications sportives ?
15 mars 2023 | Lecture 3 min
Lorsque des sportifs s‘affrontent sur le terrain, des systèmes de vision ne sont souvent pas loin. Ils vérifient les décisions des arbitres, génèrent des statistiques ou renforcent l’efficacité des entraînements. En effet, avec des images haute résolution, il est possible d'identifier des détails à peine visibles à l'œil nu : de légers changements de posture, la trajectoire exacte du ballon ou d’infimes distances sur la ligne de but. Les technologies de vision apportent plus d’équité dans le sport et le rendent encore plus passionnant.
Pour en savoir plus sur la relation entre sport et vision, sur les solutions les mieux adaptées au secteur sportif et sur l’aide que peut apporter l’équipe Projets de STEMMER IMAGING, nous avons interrogé Maurice Lingenfelder, responsable de l’équipe Gestion de projets.
Maurice Lingenfelder, responsable de l’équipe Gestion de projets
Ces dernières années, STEMMER IMAGING a enregistré une énorme croissance de projets de secteurs non industriels, notamment dans le domaine sportif. Pourquoi la vision est-elle si intéressante pour les applications sportives ?
La numérisation, et tout ce qui en découle comme la visibilité et le partage de données, fait aujourd’hui partie de la vie quotidienne des gens, notamment dans le sport. De nos jours, rares sont ceux qui vont faire un jogging sans enregistrer au moins la distance parcourue, le temps ou le pouls. Et pour de nombreux utilisateurs, il est devenu naturel de partager leurs performances avec leur entourage. Parallèlement, tous les sports exigent des statistiques toujours plus récentes et de meilleure qualité sur les performances et le niveau actuel des sportifs.
Pour répondre à cette demande, la vision joue un rôle important. Elle permet d’obtenir à moindre coût, de manière fiable et automatisée, des informations qui auraient nécessité auparavant des équipes de télévision entières ou des médecins du sport.
En dehors de ses aspects compétitifs, il existe de plus en plus de liens entre sport et divertissement. Avec le suivi en direct des compétitions et la réalité augmentée, le sport a intégré la sphère du gaming dans des espaces dédiés.
Le groupe cible va donc bien au-delà du sportif et de sa performance personnelle, l'événement social est au premier plan. Et là encore, les données enregistrées sont indispensables pour évaluer les performances. De telles installations doivent donc être équipées de capteurs de vision et de logiciels adaptés.
Tu viens de dire que la vision offrait des possibilités peu coûteuses d’obtenir des informations fiables et automatisées. Peux-tu nous expliquer cela plus en détail ? De quelles possibilités s'agit-il par exemple ?
Une tâche typique d’application sportive est le suivi de la position des athlètes ou des objets, comme un ballon par exemple. Pour cela, il ne faut pas grand-chose. Dans le cas le plus simple, une seule caméra matricielle 2D standard avec objectif, câble et PC suffit pour déterminer une position.
L'ajout d'autres caméras augmentera la qualité et la fiabilité des données. Il faudra alors utiliser un logiciel performant. Et là aussi, avec la disponibilité croissante d’ensembles de données adaptées pour l’entraînement ou de réseaux neuronaux, la tâche n'est plus aussi compliquée et coûteuse qu’auparavant.
Il est toutefois important de mentionner que même la meilleure intelligence artificielle ne peut évaluer que les données réellement présentes dans les images. Il y a donc des limites à la pertinence des prix des composants, dont il faut être conscient. De plus, la fiabilité des données est essentielle pour de nombreuses applications. Imaginons le scandale que pourraient produire des erreurs de transmission des caméras au niveau de la ligne de but au moment décisif, lors de la finale de la Coupe du monde de football par exemple.
Au plus tard au moment de la production en série des composants, il faut faire le choix de normes reconnues. Et c'est ce que la vision industrielle peut offrir.
La manière d'aborder le projet d’un client dans un environnement non industriel est-elle différente de celle utilisée dans un environnement industriel ?
Contrairement à l’industrie qui a recours à la vision industrielle depuis de nombreuses années et à grande échelle, les secteurs non industriels commencent à peine à s’y intéresser. Un projet de vision débute par l’identification concrète de l’application et la définition du point de départ du développement collaboratif. Parfois, les contours du projet sont encore assez vagues ; parfois, il existe déjà des prototypes fonctionnels que nous développons et renforçons pour une utilisation en série. C'est pourquoi, au début d'un projet, il est plus que jamais important de prendre le temps avec le client de déterminer clairement les caractéristiques et les exigences, et de définir un objectif commun, réalisable dans les conditions données.
Ce sont souvent de petites entreprises de logiciels ou d'intelligence artificielle qui se lancent dans cette nouvelle voie. Elles ont en général besoin d’une aide assez complète tout au long du processus de développement, car elles n’ont pas suffisamment d'expérience ni de contacts dans le domaine de la vision industrielle.
Dans un projet de développement en commun de solution, il est donc important que les tâches soient clairement réparties. Nos clients peuvent compter sur nous pour leur fournir un sous-système complet d'acquisition d'images, pendant qu’ils se concentrent sur leurs compétences clés en matière d'analyse d'images, d'acquisition de données et de représentation.
Lors de la recherche de solutions techniques pour le domaine du sport, il faut également tenir compte du fait que les applications demandent l’utilisation d’un grand nombre de pièces ; le prix du produit final pèse donc assez lourd. Un autre élément essentiel dans ce type d’applications concerne la taille des sous-systèmes : ils doivent être compacts. Pour nous aider sur cet aspect, nous avons récemment mis sur le marché une carte modulaire embarquée, développée en interne. Elle convient parfaitement à de nombreuses applications sportives car elle est compacte et offre en même temps une puissance de calcul suffisante pour les applications d'intelligence artificielle.
Peux-tu nous donner plus de détails sur cette carte modulaire embarquée ?
La carte fonctionne grâce au puissant hardware NVIDIA Jetson. Elle s’installe facilement, par plug-and-play, ce qui permet de démarrer très vite les projets d’IA et de vision embarquée. Elle est équipée d'un processeur graphique Tensor Core qui est un formidable accélérateur.
Son entière compatibilité avec GenICam permet de choisir tout type de caméras à interfaces courantes, telles que GigE, USB ou MIPI, et ne demande aucune connaissance particulière en programmation.
La technologie TCP-Offload intégrée soulage le processeur et permet d’atteindre des performances maximales tout en consommant peu d'énergie. La carte fait partie de notre vaste écosystème STEMMER IMAGING Modular Embedded qui combine un choix de matériel performant avec les meilleurs outils logiciels et des offres de services personnalisés.
Notre équipe Projets propose par exemple des études de faisabilité, des services d'analyse d’exigences, de conception de solutions, de développement de logiciel ou de matériel, et de planification de la production. En interne, nous nous démarquons ainsi de la distribution classique de composants qui ne propose que quelques services supplémentaires.
Peux-tu nous donner des exemples de projets sportifs que tu as réalisés avec ton équipe :?
En collaboration avec un client, nous avons développé une unité compacte de capteurs destinée aux stades de foot. Cette unité envoie via le cloud les enregistrements vidéo traités et de haute qualité de plusieurs caméras vers un ordinateur hôte. Celui-ci évalue les enregistrements à l'aide de l'intelligence artificielle afin de générer automatiquement des statistiques sur les joueurs et de les mettre à la disposition des chaînes de télévision, entre autres.
Notre tâche résidait dans la conception d’un système qui, par le choix réfléchi de ses composants, par leur nombre et leur orientation, puisse répondre à la totalité des exigences souhaitées. L'acquisition d'images de chaque caméra doit être synchrone. Le réglage des paramètres de la caméra et de l'objectif (temps d'exposition et mise au point par exemple) doit être automatique en fonction des conditions météo et de la lumière du jour. Une interface de communication est également nécessaire pour configurer à distance les caméras, car l'unité est installée sur le toit et difficilement accessible.
L'unité de caméra elle-même a besoin d'un module d'évaluation intégré pour que les images puissent être prétraitées, traitées et compressées avant d'être transférées vers l'hôte, pour une transmission en temps réel. C'est là que notre carte embarquée a joué un rôle essentiel.
Un de nos partenaires s'est chargé de la conception et de la fabrication d'un boîtier adapté. L'achat de tous les composants, ainsi que le montage, les configurations, les tests de sortie et le marquage sont des services que nous avons pu proposer au client.
Pour finir, tournons-nous vers l’avenir : d’après toi, quelle place occupera la vision dans le monde sport ?
Je suis convaincu qu’avec des capteurs de vision compacts et bon marché et des algorithmes d'intelligence artificielle en constante amélioration, les sportifs amateurs auront bientôt à disposition, d'une manière ou d'une autre, tout ce qui est connu dans le sport professionnel et par le biais des retransmissions télévisées.
Les transmissions vidéo par cloud et les statistiques en direct du sport amateur permettront aux grands-parents intéressés de suivre sans problème le match de ligue régionale de leurs petits-enfants en direct à 1000 km de distance. Les frappes gagnantes d'un match de tennis avec mon collègue de club seront affichées en grand format et au ralenti, directement sur mon téléphone portable.
Ou bien je partagerai avec mes amis une image interactive à 360° de mes dernières vacances de ski dans un Funpark. Tous ces thèmes de vie quotidienne peuvent devenir accessibles à tous, à prix raisonnable, grâce à la vision.
Parallèlement, le sport professionnel restera le moteur de l'innovation et sera demandeur de toujours plus de données pour pouvoir s'assurer un avantage concurrentiel. Je suis sûr que nous pouvons nous attendre à de nombreuses applications et innovations surprenantes. Et nous sommes impatients de contribuer à la concrétisation de ces idées par le biais de projets de développement collaboratifs.
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