北京市冬季運(yùn)動(dòng)管理中心自2021年初開始，與北京理工大學(xué)在項(xiàng)目研發(fā)應(yīng)用方面展開深入合作，充分利用智能化技術(shù)和設(shè)備、大數(shù)據(jù)和可穿戴設(shè)備完善智能化場(chǎng)館。針對(duì)冰上項(xiàng)目視頻采集與運(yùn)動(dòng)分析技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，結(jié)合冰上場(chǎng)地和冰上運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)研發(fā)冰上訓(xùn)練用高性能專業(yè)拍攝與運(yùn)動(dòng)分析設(shè)備，并積極推進(jìn)其在訓(xùn)練環(huán)節(jié)中的實(shí)際應(yīng)用，取得了一定成效。目前研發(fā)過(guò)程進(jìn)展順利，研制設(shè)備按照功能主要分為以下三種類型：
第一類是多角度冰上運(yùn)動(dòng)特寫追蹤拍攝與運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，如圖1所示。該設(shè)備包含多臺(tái)具有云臺(tái)跟蹤和變焦功能的拍攝分機(jī)，其典型的應(yīng)用狀態(tài)如圖2所示。將各分機(jī)擺放在場(chǎng)地周圍，在多機(jī)同步信號(hào)的控制下，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于場(chǎng)地內(nèi)運(yùn)動(dòng)員的同步跟蹤拍攝功能，同時(shí)能夠根據(jù)運(yùn)動(dòng)員距離的遠(yuǎn)近自動(dòng)調(diào)整鏡頭焦距，形成對(duì)運(yùn)動(dòng)員的變焦追蹤視頻輸出。系統(tǒng)可包含數(shù)量在兩臺(tái)以上任意數(shù)量的分機(jī)，多目系統(tǒng)能夠很好的克服雙目系統(tǒng)在使用過(guò)程中的肢體遮擋問(wèn)題，為后續(xù)多角度三維動(dòng)作關(guān)鍵點(diǎn)捕捉分析創(chuàng)造條件。
各分機(jī)在完成數(shù)據(jù)采集以后，視頻內(nèi)容被上傳至總控計(jì)算機(jī)，由總控計(jì)算機(jī)完成對(duì)于采集數(shù)據(jù)的分析，形成運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)軌跡和三維動(dòng)作關(guān)鍵點(diǎn)軌跡的歷史數(shù)據(jù)。第一類設(shè)備具備針對(duì)單一目標(biāo)的多角度變焦特寫跟蹤拍攝功能，主要用于針對(duì)一名運(yùn)動(dòng)員實(shí)現(xiàn)精細(xì)的拍攝和運(yùn)動(dòng)分析。
第二類是多角度冰場(chǎng)全景圖形采集與多人運(yùn)動(dòng)分析設(shè)備，如圖3所示，與第一類設(shè)備不同，第二類設(shè)備同樣采用了靜態(tài)近紅外相機(jī)替代動(dòng)態(tài)特寫跟蹤相機(jī)，單個(gè)相機(jī)具有寬廣的視場(chǎng)從而范圍能夠覆蓋整個(gè)冰場(chǎng)。多臺(tái)相機(jī)從不同角度同步采集整個(gè)冰場(chǎng)的圖像，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)冰場(chǎng)內(nèi)所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的三維定位分析功能。為了減少在檢測(cè)追蹤過(guò)程中出現(xiàn)不同人員的混淆，每個(gè)運(yùn)動(dòng)員佩戴具有獨(dú)特紅外光閃爍編碼標(biāo)記。相機(jī)經(jīng)過(guò)了精細(xì)的標(biāo)定，可以在三維空間中確定運(yùn)動(dòng)的位置，并具有不少于100幀/秒的采樣速率，可方便用于運(yùn)動(dòng)員頭部高度及跳躍動(dòng)作的精細(xì)分析，同時(shí)可以彌補(bǔ)單個(gè)相機(jī)空間分辨率隨著目標(biāo)距離變遠(yuǎn)而下降的情況。
第三類設(shè)備是冰上運(yùn)動(dòng)領(lǐng)滑系統(tǒng)，如圖4所示，該設(shè)備采用了二維高精度云臺(tái)帶動(dòng)激光投影器在冰面上形成指示光斑，設(shè)備能夠根據(jù)第一類第二類設(shè)備采集的運(yùn)動(dòng)設(shè)備，或者自行編輯的輸入軌跡數(shù)據(jù)按時(shí)序在冰面上通過(guò)光斑投影再現(xiàn)運(yùn)動(dòng)位置隨時(shí)間的情況變化。該設(shè)備除了能夠幫助運(yùn)動(dòng)員調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)節(jié)奏，控制體能分配以外，還可以再現(xiàn)優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)虛擬比賽功能。
上述設(shè)備均已完成了首批樣機(jī)設(shè)備的研制，后續(xù)將通過(guò)實(shí)際應(yīng)用對(duì)其功能進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)提升，實(shí)現(xiàn)與實(shí)際訓(xùn)練的密切結(jié)合。
