在8月初举行的东京奥运会女子投掷项目比赛中，中（zhōng）国选手（shǒu）巩立姣和刘诗颖发挥出色，分获铅球和标（biāo）枪金牌（pái）。巩（gǒng）立（lì）姣（jiāo）更以20米58创造（zào）了个人最（zuì）好成绩，也为中国队赢得奥（ào）运（yùn）会田赛项（xiàng）目首枚金牌。

赛后（hòu），中国田径协会发（fā）来感谢信，感谢北京（jīng）体育大学用科技手段为中国投掷运（yùn）动员在技术环（huán）节上找到了实（shí）现（xiàn）自（zì）我突破（pò）的“关键一招”。

“我们用人工智能技术（shù）对运动（dòng）员的动作技（jì）术进行分析，提出改进（jìn）建议，以（yǐ）科技手（shǒu）段助（zhù）运动员一臂之力。”北京体育大学运动与（yǔ）健康研（yán）究院院长刘卉教授说。记者采访了解到（dào），这项在东京（jīng）奥运会崭露头角（jiǎo）的技术系统，目前也（yě）正在为积极备战（zhàn）北京冬奥会的中国运动员不断改（gǎi）进升级提供服务。

突破传（chuán）统动作（zuò）捕捉方法（fǎ）局限

用生物力（lì）学（xué）方法研究人体运（yùn）动（dòng），需要对（duì）所做动作进行定量分析，基础前提（tí）离不开数（shù）据。

快速高质量地获得运动（dòng）员动作技术（shù）数据，是当前急需攻克的（de）一项关键瓶（píng）颈。传统动作捕捉技术，要（yào）么需（xū）要在（zài）人体（tǐ）固定反光（guāng）标记点或惯性传感器，要么需要人工识别人体关节点。

“前者不能在比赛中（zhōng）使用，后者则因为工作量大、耗时长、重复性（xìng）差（chà），严重（chóng）影响动作技术（shù）分析的反馈速（sù）度和可靠性，限制了生（shēng）物力学在助力竞技（jì）体（tǐ）育中的应用。”刘卉解（jiě）释道。

如何破困局？刘卉（huì）团队利用基于（yú）深度学习原理（lǐ）的人工智能技术（shù），建立（lì）神经（jīng）网络模（mó）型，实现对动作视频中（zhōng）人体关节点的计算机自动识别，进而建立起（qǐ）适用于竞技体（tǐ）育和一般生（shēng）物力学研究的计算（suàn）机系统（tǒng）——无反光点人体运动自动捕（bǔ）捉人（rén）工智能（néng）系（xì）统。

作为科技（jì）冬奥重（chóng）点专项“冬（dōng）季项目运动员专（zhuān）项能力特征和科（kē）学选材关键（jiàn）技术研（yán）究”课题负责人，刘卉告诉科技日报（bào）记（jì）者，该系统已应（yīng）用在国（guó）家（jiā）速度滑冰（bīng）和越野滑雪（xuě）项目的训练中，获得（dé）超过8000人次的赛时动作（zuò）技术数据，使机器深度学习越（yuè）发“得（dé）心（xīn）应手”，对于滑冰与滑雪运动（dòng）员的动作捕捉与技（jì）术分（fèn）析，既能精准到具（jù）体（tǐ）细节，又能快速反馈分析结果。

多项算法技术确保自动识别快速准（zhǔn）确

研究中（zhōng），刘（liú）卉团队发现，运动视（shì）频自动解析至少需要解决“跟（gēn）得住”“识别准”“精度高”3个问题。

运（yùn）动现（xiàn）场拍摄视频，画面环境复（fù）杂（zá）多（duō）样。课题组在（zài）常用的运动人体跟踪算法中（zhōng）结合（hé）了光流跟踪技术，即通过动作量的多少、动作（zuò）幅度的大小来准确锁定主ID（身份人物），有效规避快速运动造成的影像模糊（hú），减小复杂背（bèi）景等因素干扰，确保能（néng）够“跟（gēn）得住”。

同（tóng）时，对大量已标记的（de）训（xùn）练数（shù）据进（jìn）行机器学（xué）习，利（lì）用（yòng）计算机系统形（xíng）成神经网络，可识别不同运动姿态（tài）的人体关节点，达到“识（shí）别准（zhǔn）”。

此（cǐ）外，该系统具有对每一帧图像的关节点进行独立计算（suàn）的功能。如何减小独（dú）立（lì）计算时关节点位置的随机误差？刘（liú）卉介绍，运用算法增加对连续运动的（de）时间（jiān）约束，即识别出各个关节点的高频误差并把它排除掉，以此修正关节点位（wèi）置坐标，最终获得高精度（dù）计算结果。

“从2019年（nián）起，经过数个（gè）版本的迭代升级（jí），该系统已能快（kuài）速准确地自动识别（bié）运动视频中的人体（tǐ）关节点，对（duì）旋转、翻滚等人体动作也能进行（háng）比较好的自（zì）动识别。”刘卉说（shuō），系（xì）统合成并（bìng）输出所有识别点的三维坐标（biāo），支持（chí）多视频批量自动解析与指标计算。

刘卉（huì）告诉科技日（rì）报记者，如果系统采用的是（shì）工（gōng）业录像机，数据（jù）的传输与处理（lǐ）往往在（zài）1—3分钟（zhōng）就可完（wán）成。“这将（jiāng）对技巧类运动（dòng）员深刻体验竞（jìng）技状态、掌握（wò）技术要领起到（dào）至关重要（yào）的作（zuò）用。”她说。

高空动作捕捉不再是难（nán）事

据了（le）解，这一系（xì）统还提供多种空间三维（wéi）标定方（fāng）案，可解决（jué）大范（fàn）围、高空动作的数据采（cǎi）集问题。

这是多（duō）大范围（wéi）？刘卉表（biǎo）示，纵横20—30米的空间范围（wéi）都可覆盖。尤其（qí）是（shì）针（zhēn）对跳台滑雪（xuě）空中技巧类的项目，能够为教练员很难（nán）用肉眼识别（bié）的（de）技术细节找寻改进（jìn）的空（kōng）间。

目前，该系统已被用于钢架雪车、花样滑冰、跳（tiào）台滑雪等项（xiàng）目的国家队备战训练工作，将为运动（dòng）员备（bèi）战北（běi）京冬奥会提（tí）供重要科（kē）技（jì）支撑（chēng）。