Centerball ist eine Weiterentwicklung des klassischen Torwandschießens mit einer Torwand, die über fünf statt der zwei diagonal gegenüberliegenden Löcher rechts unten und links oben verfügt, wie man sie aus dem aktuellen Sportstudio im ZDF kennt. Fünf Löcher haben den großen Vorteil, dass die Torwand aufgrund ihrer Symmetrie einerseits für Spaß und Spiel einsetzbar ist, andererseits aber auch als professionelles Trainingsgerät für Fußballspieler, die an ihrer Schussgenauigkeit und -technik arbeiten möchten. Zur Digitalisierung und Automatisierung der Torwandarena von Centerball wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Web-Anwendung in JavaScript entwickelt.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Centerball
3 Tätigkeiten bei Centerball
3.1 Programmierung einer Webanwendung in JavaScript
3.2 Berechnung von Gewinnwahrscheinlichkeiten und Wettquoten
3.3 Objekterkennung in der Videoanalyse mit Python
4 Zusammenfassung
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Digitalisierung der Centerball-Torwand-Arena, einer innovativen Sportart. Die Forschungsfrage konzentriert sich darauf, wie durch die Entwicklung einer Webanwendung in JavaScript der Spielbetrieb verwaltet und wie durch den Einsatz von Computer-Vision-Technologien mittels Python eine automatisierte Spielbeobachtung und Datenerfassung realisiert werden kann.
- Entwicklung und Implementierung einer clientseitigen Webanwendung mit JavaScript zur Verwaltung von Spielerdaten und Spielmodi.
- Mathematische Modellierung der Gewinnwahrscheinlichkeiten und Ableitung von Wettquoten im Sportwetten-Kontext.
- Konzeption und prototypische Umsetzung eines automatisierten Object-Tracking-Systems mittels Python und OpenCV zur Spielerkennung.
- Integration einer einfachen CSV-basierten Datenbankstruktur zur Speicherung und statistischen Auswertung von Spielergebnissen.
- Analyse der Leistungsfähigkeit und technischer Limitationen bei der automatisierten Spielüberwachung.
Auszug aus dem Buch
Die Programmierung einer Webanwendung in JavaScript
Die erste Frage, die sich stellte, war, auf welchem System die Anwendung laufen und in welcher Programmiersprache sie umgesetzt werden sollte. Die Antwort darauf konnte jedoch schnell gefunden werden, da Uwe Schneider eine App haben wollte, die mit jedem Gerät, wie z. B. PC, Laptop oder Mobiltelefon, von jedem Ort aus sofort genutzt werden kann, ohne vorher eine umständliche Installation machen zu müssen. Eine App, die auf einem Server liegt und leicht mit einem Browser aufgerufen werden kann, bot sich also geradezu an.
Da ich an der OTHR (Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg) die Kurse in den Programmiersprachen C und Java sowie die Datenbank-Vorlesung bereits besucht und erfolgreich hinter mich gebracht hatte, fiel meine Wahl auf JavaScript, zumal sie der Programmiersprache Java durchaus ähnlich ist, wenn es um grundlegende Konzepte der Programmierung geht, wie z. B. die Konstruktion von FOR- und WHILE-Schleifen, IF-ELSE-Bedingungen und Funktionen. Ebenso erlaubt JavaScript die Verwendung von Konstanten, Variablen und Arrays. Weitere Pro-Argumente waren die Tatsache, dass JavaScript für die Erstellung von Webseiten und Browser-Apps ohnehin häufig verwendet wird und ich neben Java und C weitere Programmiersprachen lernen wollte.
Wie bereits im Namen ersichtlich, ist JavaScript eine Skriptsprache und als solche für das WWW (World Wide Web) in den Quellcode der Webseite eingebunden. Der Quellcode kann von jedem eingesehen werden und im Gegensatz zu Java werden keine eigenständigen Programme generiert. Vielmehr erfordert die Verwendung von JavaScript die gleichzeitige Nutzung sowie Kenntnisse in HTML (Hypertext Markup Language), PHP (Personal Home Page Tools/Hypertext Preprocessor) und CSS (Cascading Style Sheets).
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung beschreibt den Rahmen des Pflichtpraktikums bei der WBR7 GmbH sowie die persönliche Motivation des Verfassers, die digital gestützte Centerball-Arena zu entwickeln.
2 Centerball: In diesem Kapitel wird das Konzept der Centerball-Torwand als Sport- und Trainingsgerät erläutert sowie die verschiedenen Spielmodi und deren mathematische Grundlagen eingeführt.
3 Tätigkeiten bei Centerball: Das Hauptkapitel beschreibt detailliert die technologische Umsetzung der Centerball-App sowie die mathematische Herleitung von Wettquoten und die Entwicklung des KI-gestützten Object-Trackings.
3.1 Programmierung einer Webanwendung in JavaScript: Hier werden die Entscheidung für JavaScript als Web-Technologie und die Implementierung der Benutzeroberfläche zur Spielsteuerung beschrieben.
3.2 Berechnung von Gewinnwahrscheinlichkeiten und Wettquoten: Dieses Kapitel erläutert die mathematische Herleitung fairer Wettquoten basierend auf erzielten Punkten und unter Einhaltung der Kolmogorov-Axiome.
3.3 Objekterkennung in der Videoanalyse mit Python: Dieser Abschnitt behandelt die Implementierung eines automatisierten Systems zur Erkennung und Verfolgung des Balls mittels OpenCV und Python.
4 Zusammenfassung: Die Zusammenfassung reflektiert die erreichten Ziele des Praktikums, stellt die entwickelte App vor und gibt einen Ausblick auf potenzielle Erweiterungen der Software.
Schlüsselwörter
JavaScript, Python, Centerball, Webanwendung, Torwandschießen, KI, Computer Vision, OpenCV, Wahrscheinlichkeitstheorie, Statistik, Wettquoten, Object Tracking, Frontend-Entwicklung, Backend-Entwicklung, Datenbank.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit dokumentiert das Pflichtpraktikum des Verfassers bei der WBR7 GmbH, in dessen Rahmen er eine Webanwendung zur Digitalisierung der Centerball-Torwand-Arena entwickelt und mathematische Methoden zur Spielanalyse implementiert hat.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themenfelder sind die Softwareentwicklung für Web-Apps, die Anwendung mathematischer Statistik und Wahrscheinlichkeitstheorie im Sportbereich sowie grundlegende Computer-Vision-Anwendungen mittels Python.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel war es, eine funktionierende Webanwendung zu schaffen, die den Spielbetrieb digitalisiert, Daten erfasst und analysiert sowie erste Schritte in Richtung einer vollautomatisierten Spielauswertung mittels KI zu unternehmen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Der Verfasser nutzt mathematische Modellierungen, insbesondere die Binomial- und Multinomialverteilung zur Spielanalyse, sowie die Implementierung von Sortieralgorithmen (Bubblesort) und Methoden der Bildverarbeitung für das Object-Tracking.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden die Programmierung der Web-Schnittstelle, die mathematische Herleitung von Gewinnwahrscheinlichkeiten zur Wettquotenberechnung und der technische Aufbau der automatisierten Ballerkennung in Videoaufzeichnungen dargelegt.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind JavaScript, Python, Centerball, Computer Vision, statistische Datenanalyse, Webentwicklung und objektorientierte Programmierung im Kontext sportlicher Aktivitäten.
Wie werden die Daten innerhalb der Webanwendung gespeichert?
Aufgrund von Beschränkungen der Web-Infrastruktur werden die Spieldaten als Schlüssel-Wert-Paare in einfachen CSV-Dateien gespeichert, was eine effiziente Verarbeitung via PHP und JavaScript ermöglicht.
Was waren die Haupthindernisse bei der automatisierten Videoanalyse?
Eine große Herausforderung war die fehleranfällige Objekterkennung bei wechselnden Lichtverhältnissen und bei Vorkommen identischer Farben im Bild; zudem konnte aus Zeitgründen nur der Ein-Spieler-Modus vollständig automatisiert werden.
- Arbeit zitieren
- Markus Giesecke (Autor:in), 2024, Programmierung einer Web-Anwendung in JavaScript zur Digitalisierung der Fußball-Torwand von Centerball, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1520280
