在8月初举行的东京奥（ào）运会（huì）女子（zǐ）投掷项目比赛中，中国选手巩立姣和刘诗颖发（fā）挥出色，分获铅球和标（biāo）枪金（jīn）牌。巩立姣更以20米58创造了个人最（zuì）好成绩，也为中国队（duì）赢（yíng）得奥运会田赛项（xiàng）目首枚金（jīn）牌。

赛后，中国（guó）田（tián）径协会发（fā）来感谢（xiè）信（xìn），感谢（xiè）北（běi）京体育大学用科技手段为中国投掷运动员（yuán）在（zài）技术环节上找（zhǎo）到（dào）了实（shí）现自我突破的“关键一招”。

“我们用人工智能技术对运动员的动作技术进（jìn）行分析，提出改进（jìn）建议，以科技手段助（zhù）运动员一（yī）臂之力。”北京体（tǐ）育（yù）大学运动与健康研（yán）究院院长（zhǎng）刘卉教授说（shuō）。记者采访了解到，这（zhè）项在（zài）东京奥（ào）运（yùn）会崭露头角的技术系统，目前也正在为积极备战（zhàn）北（běi）京冬（dōng）奥会的中国运（yùn）动（dòng）员不断改进升级提供服务（wù）。

突破传统动作捕（bǔ）捉方法（fǎ）局限

用生物力（lì）学方法研（yán）究人体运动，需要（yào）对所做动作进行定量分析（xī），基础前提离不开数据。

快速高质量地获得运（yùn）动员动作技（jì）术数据，是当前急（jí）需（xū）攻克的一项关键瓶颈。传统动作捕捉技（jì）术，要么（me）需要在人体固（gù）定（dìng）反光标记点或（huò）惯（guàn）性传感器（qì），要么需要（yào）人工识别人体关节点（diǎn）。

“前者不能在比赛中使用，后者则因（yīn）为工作量（liàng）大、耗（hào）时长（zhǎng）、重（chóng）复性差，严重影响动（dòng）作技术分析的反馈速度和可靠性（xìng），限制了生物（wù）力（lì）学在助（zhù）力竞技体（tǐ）育中的应用（yòng）。”刘卉解释道。

如何破（pò）困局？刘卉团队（duì）利用基（jī）于深度（dù）学习原理的人工智能技术（shù），建（jiàn）立（lì）神经（jīng）网（wǎng）络模型，实现对（duì）动作视频中人体关节点的计（jì）算机自（zì）动（dòng）识别，进而建立起适用于竞技体育和一般生物力学研究（jiū）的计算机系统——无反（fǎn）光点人体运动（dòng）自动捕捉人（rén）工（gōng）智能系统。

作为（wéi）科技（jì）冬（dōng）奥重（chóng）点专项“冬季项目运（yùn）动员专（zhuān）项能（néng）力特征和科（kē）学选（xuǎn）材关键（jiàn）技术研究”课题（tí）负（fù）责人，刘卉（huì）告（gào）诉科技日报（bào）记者，该系统已应（yīng）用在（zài）国家（jiā）速度滑冰和越（yuè）野滑（huá）雪项目的训练中，获（huò）得超过8000人次的赛时（shí）动作技术数据，使机器深度学习越发“得心应（yīng）手”，对于滑冰与滑（huá）雪运动员的（de）动作捕捉与技术分析，既（jì）能（néng）精准（zhǔn）到具体（tǐ）细（xì）节，又能快速反馈（kuì）分析（xī）结果。

多项算法技术确保（bǎo）自动识别快速准确

研（yán）究（jiū）中，刘（liú）卉团队发现（xiàn），运动视（shì）频自（zì）动解析至少需要解（jiě）决“跟得住”“识别准”“精度（dù）高（gāo）”3个（gè）问题。

运动现场拍摄（shè）视频（pín），画面环境复杂多样。课（kè）题组（zǔ）在常用的运（yùn）动人体跟踪算（suàn）法中结合了光（guāng）流跟踪（zōng）技术（shù），即通过动作量的多少、动作幅度的大小（xiǎo）来准确锁定主ID（身份人物（wù）），有效规（guī）避（bì）快速运动（dòng）造成（chéng）的影像模糊，减小复杂背景等因素干扰，确（què）保能够“跟得住”。

同时，对大量已标记的训练（liàn）数据进行机器学习，利用（yòng）计算机系统（tǒng）形成神经网络，可识别（bié）不同运（yùn）动姿态的人体关节点，达到（dào）“识别准”。

此外，该系统具（jù）有对每一（yī）帧图像的关节点进行（háng）独（dú）立计算的功（gōng）能（néng）。如（rú）何减（jiǎn）小独立计算时关节点位（wèi）置（zhì）的随机误差？刘卉介绍，运用算法增加对（duì）连续运动的（de）时间约束，即识别出（chū）各个（gè）关节点（diǎn）的（de）高频误（wù）差并（bìng）把它排除掉，以此修正关节点位（wèi）置坐标，最终获得高精（jīng）度（dù）计算结（jié）果。

“从2019年起（qǐ），经过数个（gè）版本（běn）的迭代升级（jí），该系统已能快（kuài）速（sù）准确（què）地自动识别运动视频中（zhōng）的人体关节点（diǎn），对旋转、翻滚等人体动作也能进（jìn）行比较好的自动识别（bié）。”刘卉说，系统合（hé）成并输出（chū）所有（yǒu）识别点（diǎn）的（de）三维坐（zuò）标（biāo），支持多视频批量（liàng）自动解（jiě）析与指标计算。

刘卉告诉科技日报记者，如（rú）果系统采用的是工业录像机，数据的传输与处理往往在1—3分钟就可（kě）完成。“这将对技巧类运动员深刻体验竞技状态、掌握技术要领起到至关（guān）重要的作（zuò）用（yòng）。”她说（shuō）。

高（gāo）空动作（zuò）捕捉（zhuō）不（bú）再是难（nán）事

据了解，这一系统（tǒng）还（hái）提供多种空间三维标定（dìng）方（fāng）案，可解（jiě）决大（dà）范（fàn）围、高空动作的数（shù）据采集问（wèn）题。

这是（shì）多（duō）大范（fàn）围？刘卉（huì）表示，纵横20—30米的空间范围都可覆盖。尤其是针对跳（tiào）台（tái）滑雪空中（zhōng）技巧类（lèi）的项（xiàng）目，能够为（wéi）教（jiāo）练员很难用肉眼识别（bié）的技术（shù）细节找寻改进的空间。

目前，该系统（tǒng）已（yǐ）被用（yòng）于钢架雪车、花样滑冰、跳台滑雪等项目的国家队（duì）备战训练工作，将为运动员（yuán）备（bèi）战北京冬奥会提供重要科技支撑。