北京市冬季運動管理中心自2021年初開始，與北京理工大學在項目研發(fā)應用方面展開深入合作，充分利用智能化技術和設備、大數據和可穿戴設備完善智能化場館。針對冰上項目視頻采集與運動分析技術應用領域，結合冰上場地和冰上運動的特點，設計研發(fā)冰上訓練用高性能專業(yè)拍攝與運動分析設備，并積極推進其在訓練環(huán)節(jié)中的實際應用，取得了一定成效。目前研發(fā)過程進展順利，研制設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動特寫追蹤拍攝與運動數據采集設備，如圖1所示。該設備包含多臺具有云臺跟蹤和變焦功能的拍攝分機，其典型的應用狀態(tài)如圖2所示。將各分機擺放在場地周圍，在多機同步信號的控制下，能夠實現對于場地內運動員的同步跟蹤拍攝功能，同時能夠根據運動員距離的遠近自動調整鏡頭焦距，形成對運動員的變焦追蹤視頻輸出。系統可包含數量在兩臺以上任意數量的分機，多目系統能夠很好的克服雙目系統在使用過程中的肢體遮擋問題，為后續(xù)多角度三維動作關鍵點捕捉分析創(chuàng)造條件。


    各分機在完成數據采集以后，視頻內容被上傳至總控計算機，由總控計算機完成對于采集數據的分析，形成運動員的運動軌跡和三維動作關鍵點軌跡的歷史數據。第一類設備具備針對單一目標的多角度變焦特寫跟蹤拍攝功能，主要用于針對一名運動員實現精細的拍攝和運動分析。


    第二類是多角度冰場全景圖形采集與多人運動分析設備，如圖3所示，與第一類設備不同，第二類設備同樣采用了靜態(tài)近紅外相機替代動態(tài)特寫跟蹤相機，單個相機具有寬廣的視場從而范圍能夠覆蓋整個冰場。多臺相機從不同角度同步采集整個冰場的圖像，從而能夠實現對冰場內所有運動目標的三維定位分析功能。為了減少在檢測追蹤過程中出現不同人員的混淆，每個運動員佩戴具有獨特紅外光閃爍編碼標記。相機經過了精細的標定，可以在三維空間中確定運動的位置，并具有不少于100幀/秒的采樣速率，可方便用于運動員頭部高度及跳躍動作的精細分析，同時可以彌補單個相機空間分辨率隨著目標距離變遠而下降的情況。


    第三類設備是冰上運動領滑系統，如圖4所示，該設備采用了二維高精度云臺帶動激光投影器在冰面上形成指示光斑，設備能夠根據第一類第二類設備采集的運動設備，或者自行編輯的輸入軌跡數據按時序在冰面上通過光斑投影再現運動位置隨時間的情況變化。該設備除了能夠幫助運動員調節(jié)運動節(jié)奏，控制體能分配以外，還可以再現優(yōu)秀運動員的運動軌跡，實現虛擬比賽功能。

    上述設備均已完成了首批樣機設備的研制，后續(xù)將通過實際應用對其功能進行進一步的改進提升，實現與實際訓練的密切結合。