我們用人工智能技術(shù)分析運(yùn)動員的動作技術(shù)，提出改進(jìn)建議，用科技手段幫助運(yùn)動員。這是一個在東京奧運(yùn)會上嶄露頭角的技術(shù)體系，目前也在為積極備戰(zhàn)北京冬奧會的中國運(yùn)動員提供不斷升級服務(wù)。

突破傳統(tǒng)動作捕捉方法的局限性。

用生物力學(xué)方法研究人體運(yùn)動需要定量分析，基本前提離不開數(shù)據(jù)。

快速高質(zhì)量地獲取運(yùn)動員的動作技術(shù)數(shù)據(jù)是當(dāng)前迫切需要克服的關(guān)鍵瓶頸。常規(guī)的動作捕捉技術(shù)，要么需要在人體內(nèi)固定反射標(biāo)記點(diǎn)或慣性傳感器，要么需要人工識別人體關(guān)節(jié)點(diǎn)。

前者不能在比賽中使用，后者工作量大，時間長，重復(fù)性差，嚴(yán)重影響動作技術(shù)分析的反饋速度和可靠性，限制了生物力學(xué)在輔助競技體育中的應(yīng)用。

怎樣破困局？利用基于深度學(xué)習(xí)原理的人工智能技術(shù)，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實(shí)現(xiàn)動作視頻中人體關(guān)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)自動識別，建立適合競技體育和一般生物力學(xué)研究的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)——無反射點(diǎn)人體運(yùn)動自動捕捉人工智能系統(tǒng)。

該系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于國家速度滑冰和越野滑雪項(xiàng)目的培訓(xùn)，獲取了8000多人次的賽時動作技術(shù)數(shù)據(jù)，使機(jī)器深度學(xué)習(xí)更加得心應(yīng)手，對滑冰和滑雪運(yùn)動員的動作捕捉和技術(shù)分析，既可以精確到具體細(xì)節(jié)，又可以快速反饋分析結(jié)果。

多種算法技術(shù)保證了快速準(zhǔn)確的自動識別。

運(yùn)動視頻自動解析至少需要解決跟得住識別準(zhǔn)高精度三大問題。

體育場拍攝視頻，畫面環(huán)境復(fù)雜多樣。在常用的運(yùn)動人體跟蹤算法中，課題組結(jié)合了光流跟蹤技術(shù)，即通過運(yùn)動量的多少，運(yùn)動幅度的大小，對主ID(身份人物)進(jìn)行精確鎖定，有效避免了快速運(yùn)動造成的影像模糊，減少了復(fù)雜背景等因素的干擾，保證了能跟上。

同時，機(jī)器學(xué)習(xí)大量標(biāo)記的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)形成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以識別不同運(yùn)動姿勢的人體關(guān)節(jié)點(diǎn)，達(dá)到識別標(biāo)準(zhǔn)。

此外，該系統(tǒng)還具有獨(dú)立計(jì)算每幀圖像關(guān)節(jié)點(diǎn)的功能。如何減少獨(dú)立計(jì)算時關(guān)節(jié)點(diǎn)位置的隨機(jī)誤差？利用算法增加對連續(xù)運(yùn)動的時間限制，即識別各關(guān)節(jié)點(diǎn)的高頻誤差，排除各關(guān)節(jié)點(diǎn)的高頻誤差，修正關(guān)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，最終得到高精度的計(jì)算結(jié)果。

從2019年開始，經(jīng)過幾個版本的迭代升級，系統(tǒng)可以快速準(zhǔn)確地識別運(yùn)動視頻中的人體關(guān)節(jié)點(diǎn)，更好地識別旋轉(zhuǎn)、滾動等人體動作。系統(tǒng)合成并輸出所有識別點(diǎn)的3D坐標(biāo)，支持多視頻批量自動分析和指標(biāo)計(jì)算。

如果系統(tǒng)采用工業(yè)錄像機(jī)，數(shù)據(jù)的傳輸和處理通?？梢栽?-3分鐘內(nèi)完成。這將在技能運(yùn)動員深刻體驗(yàn)競爭狀態(tài)和掌握技術(shù)要領(lǐng)方面發(fā)揮重要作用。

捕捉高空動作不再困難。

據(jù)了解，該系統(tǒng)還提供了多種空間三維校準(zhǔn)方案，可以解決大規(guī)模高空運(yùn)動的數(shù)據(jù)采集問題。

這個范圍有多大？縱橫20-30米的空間可以覆蓋。特別是對于跳臺滑雪空中技能類項(xiàng)目，能夠?yàn)榻叹氂萌庋圩R別的技術(shù)細(xì)節(jié)找到改進(jìn)的空間。

現(xiàn)已應(yīng)用于鋼架雪車、花樣滑冰、跳臺滑雪等項(xiàng)目的國家隊(duì)備戰(zhàn)訓(xùn)練準(zhǔn)備訓(xùn)練，為運(yùn)動員準(zhǔn)備北京冬奧會提供重要科技支持。

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標(biāo)簽：人工智能,大數(shù)據(jù)技術(shù)分析,智能技術(shù)分析