來源：中國數字科技館

2021年1月，張家口崇禮區的國家跳臺滑雪中心“雪如意”，室外氣溫將近零下40℃，幾個背著巨大器材包的人影在雪白的山頂上慢慢移動。

他們的工作，就是在設置好的捕捉點架設捕捉運動影像的攝像機，通過人工智能輔助系統實時采集運動員起跳角度、空中姿態、速度、距離等數據，并進行三維動作捕捉和技術分析，幫助運動員提高訓練水平，助力中國跳臺滑雪健兒備戰北京冬奧會。

位于河北省張家口市崇禮區的國家跳臺滑雪中心“雪如意” 圖片來源/新華社

不夸張地說，三維動作捕捉技術相當于給教練員裝上了“第三只眼”。

對于跳臺滑雪運動員來說，滑行的速度、起跳的時機與方向、手臂擺動的角度、自身的狀態等，都會影響成績。由于各個動作的瞬時性，在傳統訓練過程中，為了讓運動員每一個環節、每一個動作都達到“最優”，教練員的做法通常是用視頻記錄，然后回放分析。

然而，受觀測距離、角度等方面影響，這一做法也有一定局限性。有關研究人員介紹道：“運動員在畫面中很小，很難發現諸如手臂擺動角度、膝踝距離差等方面的細微差別，而這些恰恰對于成績影響很大?！?/P>

幸好，在科技的加持下，這一問題有了解決方案。

在國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項——“冬季項目運動員技能優化關鍵技術研究”項目中，項目負責人、上海體育學院科學研究院院長劉宇帶領項目團隊開發適合雪上運動員運動效率和運動能力提升的神經—生物力學增強技術與干預模式，利用人工智能輔助系統捕捉運動員三維動作信息，包括起跳開始蹬伸距離、起跳時下肢三個關節的角度、身體姿態、飛行初期的攻角、雪板的仰角等關鍵運動力學指標，幫助教練員和運動員掌握分析每一個時刻的技術動作細節。

跳臺滑雪項目中，教練員可通過人工智能輔助系統實現對運動員運動過程的三維捕捉分析。圖為虛擬數字人在起跳時的核心生物力學指標展示 圖片來源/上海體育學院

2021年8月，這一輔助系統又取得了新的突破。根據使用方建議，項目團隊將在滑道側面的多個關鍵點位，如距離出發臺20m、40m、60m、80m、100m、落地區等架設實時高速視頻攝制系統，并基于單目相機的人工智能算法，實現對運動員上述關鍵位置的三維動作捕捉分析。同時通過自動控制的機器搖臂實現對運動員全過程及關鍵點位動作的記錄，并快速生成有關數據。有關視頻和生物力學數據可實時反饋給教練員和運動員，便于后續戰術動作分析等工作的進行。

與此同時，項目團隊還利用可穿戴傳感器技術，對運動員全程速度、加速度及其雪板進行空間位置精確跟蹤、測定，優化其動作控制。

安裝測試標定架 圖片來源/上海體育學院

國家重點研發計劃項目“科技冬奧”專項主要科研人員、上海體育學院副教授伍勰表示：“我們拍攝范圍非常廣，一幀幀畫面疊加，可以看到整個動作，起跳的地方，有4臺攝像機捕捉數據，之后每隔20米，一直到落地，都有攝像機去捕捉全程數據。然后在科研服務車上，我們做一些數據處理，將數據實時展示在大屏幕上?！?/P>

一名運動員的報告就有十幾頁，在反饋信息量非常大的情況下，他們會先給教練員最關鍵指標的簡報表，再根據需求提供更細致的數據報告。而這個最關鍵指標，主要通過前期對訓練隊的跟蹤，來確定相對薄弱的環節、需要提高的指標。使用方表示，這位數字“教練”提供的數據對于診斷運動員各環節動作的短板、加快提高成績很有幫助。

撰文：趙玲

編輯：吉菁菁

科學性審核：霍波 北京理工大學宇航學院教