冬奥在即,复旦研发智能冰上运动训练分析系统,助你化身“冰雪精灵”

作者:胡慧中摄影:受访者提供 视频: 来源:融媒体中心发布时间:2022-01-19

再过半个月,来自世界各地的运动员将齐聚2022北京冬奥会赛场,在冰雪世界里大显身手。在此之前,他们已经进行了成年累月的训练,在专业教练的指导下,以汗水浇灌成功的花儿。

如何通过人工智能为冬奥健儿的体育训练赋能?复旦大学工程与应用技术研究院教授、智能机器人研究院常务副院长张立华团队研发的智能冰上运动训练分析系统,让“智能化”教练亲身指导,助你化身“冰雪精灵”!

智能冰上运动训练分析系统如何让“AI教练指导运动员?

纯白世界里,晶莹冰场上,花样滑冰的运动员们伴着优美的旋律翩翩起舞,身姿婉若游龙,观众无不沉醉其中。

然而张立华教授却不止欣赏着健儿们的赛场风采,长期从事人工智能、计算机视觉与智能感知相关研究的他,在运动员们舞动、旋转的身影中,敏锐察觉了动作识别与检测、运动分析与追踪等AI技术应用的可能性。

为了更好地筹备2022年北京冬奥会,工信部、国家体育总局于2019年开始规划制定冰雪装备器材产业发展行动计划,张立华提出建议用人工智能技术提高冰上运动训练水平。全民参与冰雪运动的热情高涨,然而冬季运动专业教练人才的匮乏在一定程度上限制了民众参与运动的积极性与水平提升。

张立华2019年摄于国家体育总局首钢训练基地

20192月,张立华团队在首钢训练基地同国家体育总局冬季运动管理中心聘请的高水平运动表现顾问克里斯汀·科林斯(Kristin Collins)女士进行了沟通,讨论了智能辅助分析系统的实用价值,开展智能辅助分析系统的相关研发部署等工作。

“你们提出的这个系统听起来很有价值!”

顾问的这句话增加了张立华以科技助力冬奥的信心,他带领团队同吉林省体育局合作,开始构建冰上运动智能训练示范系统。

经过近两年的努力,张立华团队打造出智能冰上运动训练分析系统。该系统采用基于人工智能计算机视觉算法对滑冰运动员的动作、姿态、速度等信息进行智能分析对比,从定性、定量再到定制化分析每个运动员的特点,提高科学化训练水平与效率,有效减轻教练员工作负荷,实现科学训练、有效提升运动员训练效果和竞赛成绩的目的。

运动目标的骨架节点识别和可视化

“我们利用人工智能技术,可以分析冰上运动员的骨架、各关节的动作、姿势,这叫运动目标的骨架节点识别和可视化。”张立华介绍。

运动目标跟踪与轨迹可视化

以往专业教练总是目不转睛地注视着运动员,如今智能冰上运动训练分析系统却让高清摄像头在场边实时动态监督运动员,通过运动目标跟踪与轨迹可视化,在监控屏幕上识别每位运动员身上的骨骼关键点以及运动轨迹,显示出各类运动指标的统计信息。“短道速滑/速度滑冰的运动轨迹、姿势一目了然,从定性的教练员的分析,变成定量的科学分析手段。

三维骨架节点检测与姿态估计

对于花样滑冰而言,评判标准更多,智能冰上运动训练分析系统通过三维骨架节点检测与姿态估计,帮助运动员改善姿势的规范度与美观度。而运动目标3D模型可视化,则为花样滑冰运动员旋转计数这样的技术分析提供了便捷。

运动目标3D模型可视化

复旦科技应用各项体育运动,助力全民运动健身

在东北,没有看过“冰溜子”,打过“出溜滑儿”,在雪地里“扑楞”过的冬天是不完整的。

对于张立华教授这位土生土长的东北人来说,自然是看惯了冰天雪地,虽然没有什么运动天赋,对各项冰雪运动可是并不陌生。如今,他以多年的科研积淀,开发出智能冰上运动训练分析系统,已在家乡的吉林省体育局长春冰上训练基地搭建示范系统。

“你的摆臂幅度如果再小5厘米,就会减少一定阻力,速度和稳定性也会再有所提升。在长春冰上训练基地,教练通过示范系统对运动员进行针对性指导,为运动员创佳绩提供有力支持。

吉林省体育局长春冰上训练基地搭建的示范系统

除了冰上运动,这套智能训练分析系统还能否助力其他体育运动项目?

复旦女足姑娘们日前夺冠,桌上足球和足球类电子游戏等也颇受大众喜爱,基于人工智能的计算机视觉算法对足球运动员也可以进行实时动态监控与分析,让“AI版的足球不再是一场梦。

也许未来的健身房里,复旦学子“刷锻”的场地上,智能训练分析系统也让“AI教练如影随形,实现体育运动的智能化革新。

未来,张立华团队将面向专业和大众运动项目开展比赛训练分析算法及应用系统研究,根据现有基础建设竞技体育比赛训练智能分析平台,实现训练辅助分析、比赛辅助裁判等智能化应用,并建设示范性智能化体育比赛场馆、大众体育智能化示范设施,让广大群众能够在日常运动中感受“智能化”服务带来的全新体验。

“咱们东北有挺多滑雪场,也有人提议先从各大滑雪场入手。”张立华笑道。

张立华在美国的朋友,家里孩子们经常参加冰球比赛,听说张立华研发了一套智能冰上运动训练分析系统,非常惊喜,迫不及待地想要试用。张立华非常看好这项技术的未来前景,他相信这项复旦科技助力冬奥的成果,能在未来让冰雪运动和各项体育运动的智慧化指导“飞入寻常百姓家”。

张立华在会议演讲

“这项技术既服务于国家,体现中国冬奥的科技水平,也在将来服务于全民运动普及水平,发挥最大的价值。”张立华坚定地说。

若似月轮终皎洁,不辞冰雪为卿热。复旦大学张立华教授团队将自身的科研热情,化为服务冬奥,点亮冰雪盛会,推动全民健身的动力,贡献了一份复旦力量。让我们一同祝愿2022北京冬奥会圆满举办,期待见证奥运健儿展现精神风貌和竞技水平,成为最耀眼的冰雪精灵

制图:实习编辑:张洁玲责任编辑:李斯嘉

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