现代体育赛事是运动员与时间和秒数的较量，也是幕后各种高科技的较量。近年来，我们看到每一届奥运会上出现的各种新技术，不仅给人们带来更精彩的观赛体验，也帮助运动员一次次突破身体极限，生动诠释了“更快、更高、更高、更强”。“奥林匹克精神。以不久前结束的北京冬奥会为例。在男子500米速滑比赛中，中国队以34.32秒的成绩打破奥运纪录，夺得中国男子速滑历史上首枚冬奥会金牌。那是一个充满泪水和自豪的时刻，我永远不会忘记。这枚来之不易的金牌背后，是运动员们日复一日的汗水，还有幕后教练们默默的专业指导和鼓励。但你可能不知道的是，这背后还有一份AI黑科技的功劳，精准帮助运动员一次次调整细微的技术动作，大大提升训练效率和质量。简单易用的“AI教练”在以往的运动训练模式中，教练依靠肉眼观察运动员的表现，并根据经验对运动员的动作细节进行反复调整和修正。没有客观具体的量化数据分析，缺乏培训的针对性和效率。在过去的二十年里，数据科学逐渐被引入到体育运动中，以准确了解运动员的身体状况、动作细节，分析对手的风格，预测战术。随着体育运动越来越以数据为驱动，为了更好地收集数据，使用可穿戴设备收集运动员的运动数据已经成为一种普遍的方式。但是，这种方法的缺点是显而易见的。在短跑运动员、速滑运动员等高速奔跑的运动员身体关键部位放置传感器，不仅会干扰运动员的运动过程，而且成本也很高。有没有更简单、更简单的方法来收集和准确分析运动数据？Intel?3DATAthleteTrackingTechnology就是在这样的背景下应运而生的技术。据悉，从去年冬天开始，中国速滑队就在日常训练中采用了这一技术体系。以速滑为例，该项目的训练和比赛场地空间大。赛道长约400米，运动员移动速度快，动作幅度大。如果每个运动员都使用可穿戴设备来收集数据，势必会给运动员增加额外的负担。同时，速滑是一项技术性很强的运动，一个轻微的技术动作处理不当，就可能影响整场比赛的结果。这就要求动作捕捉系统能够生成实时准确的可视化量化数据，供教练员和运动员参考。3DAT可以先通过摄像头甚至智能手机获取训练视频样本，无需运动员佩戴可穿戴设备，这无疑为获取运动数据开辟了一条简单轻便的路径。更重要的是，它基于机器视觉和人工智能技术，可以从标准视频镜头中提取运动员骨骼和肌肉的形状和运动轨迹，重建运动员的2D和3D骨骼运动姿势和运动轨迹模型，生成生物力学数据。这使得教练员和体育专家能够准确评估运动员在运动过程中的身体状态，并提供更有针对性的指导。具体来说，在速滑项目中，起跑和直线加速阶段是影响运动员成绩的关键，也是教练员最为关注的重点。起步阶段，3DAT技术利用机器视觉和AI技术，从视频画面中提取识别人体和人体关节点，生成2D骨架，再利用场地、相机参数等信息重建3D运动姿态，并且可以通过生物力学算法进行计算。双脚与起跑线夹角、腿部下蹲和屈曲幅度、手臂位置、重心位置等起跑姿势参数集，以及步频、蹬车时间、悬浮时间、着地时间、膝关节角速度、起跑角速度等起跑后的参数集，让教练员和体育专家不仅可以多角度回放和观看运动员的动作和姿势，还可以准确分析运动员的影响通过量化数据对速度的起步姿势。同样在直线加速阶段，教练员和体育专家可以利用3DAT生成的核心关节、膝关节、髋关节的旋转角度和角速度，以及运动员重心的运动轨迹和加速度，帮助运动员分析姿势对滑冰质量的影响。和效率效应。简单易用的实时准确的技术基础背后，往往是绝对不简单的底层技术。不难理解，一幅图像所包含的信息量是巨大的。从连续的多帧视频图像中逐层提取肘关节、踝关节、膝关节、肩关节等关节点的位置信息，对计算能力的要求非常高。.在平时的训练中，教练员往往需要实时采集、实时生成数据，实时调整技术细节，这对计算能力和AI算法提出了更高的要求。据悉，3DAT技术不仅支持1080P、4K等画质，还能以160fps帧率解码，支持多路视频同步采集，后续数据处理中多路视频同步处理，生成多路视频等的3D姿态数据；并可实现高精度数据生成，测量误差可低至5mm，角度误差可控制在7-8度左右；在实际应用中，还可以在训练现场实时生成3D数据和生物力学数据。这些能力背后有什么样的底层技术支撑？首先，英特尔?至强?可扩展平台能够对复杂庞大的训练数据信息进行实时处理、验证、统计和分析，保证了3DAT系统的时效性。第三代英特尔?至强?可扩展处理器的性能比上一代提升高达46%。支持8通道DDR4/3200、64个PCIExpress4.0通道，全面提升I/O吞吐量。为实时高精度图形、图像处理、3D建模、数据分析提供了坚实的基础。Intel?Optane?技术提供充足的数据存储容量，同时确保低延迟的数据处理效率。英特尔?可扩展视频技术可以在不损失图像质量的情况下极大地提高视频编码效率，从而确保视频播放和报告生成的低延迟。其次，3DAT基于IntelOpenVINOVisionToolkit开发，集成了基于Intel?Xeon?的AI加速技术，使视频数据读取、预处理、缺帧修复、运动数据生成等图像处理更加精准高效。像素级精度也显着提升了深度学习推理和训练的性能，使得模型生成更加高效准确，推理执行速度大幅提升。此外，3DAT易于部署和实施。基于云/边与端协同，通常只需要在现场部署2-4个摄像头，甚至在有限的条件下使用便携智能手机采集视频样本，然后将视频上传到云/边。基于英特尔至强处理器的服务器的高速处理能够向教练和运动员提供近乎实时的分析反馈。走出奥运，普惠面向大众，简单来说，3DAT技术最显着的特点就是用机器视觉和AI算法来代替放置在运动员身上的传感器。具有使用方便、采集范围大、部署方便等优点。英特尔?至强?可扩展平台可实现实时、精准的数据分析和处理，从而降低动作捕捉技术的门槛。并且由于AI模型具有可扩展性和可训练性，也很容易移植到更多的体育赛事，以及艺术表演、健身、运动康复等广泛领域，进而走向受益之路公众。例如，在北京冬奥会开幕式的《致敬人民》和《雪花》两个节目中，英特尔基于3DAT技术，与第三方专业团队合作，定制开发了“实时特效系统”基于人工智能技术的表演”。多种人体检测AI模型和算法调整，仅用4个摄像头就完成了上百个演员的精准人体识别，以及大范围的人体精准定位，实现了从图像采集、识别、检测的全过程来处理。数十毫秒的端到端延迟，最终营造出现场画面与演员位移实时互动的效果，为观众呈现一场科技与艺术完美融合的视觉盛宴。不难想象，既然这项技术可以应用于冬奥训练、开幕式表演等顶级场景，那么将其应用到健身、运动康复等领域也不成问题。例如，健身教练可以随时随地将学员的训练视频上传至云端，即时获取生成的3D骨骼及相关数据，为学员提供正确的锻炼方法指导；俱乐部或教练员可以通过采集到的视频数据和运动潜力来评估球员的技术水平，以低成本、高精度的方式选拔运动员。为了进一步拓展想象空间，AR/VR系统的一个重要部分就是重建用户的3D姿态。3DAT可以很自然地与AR/VR技术相结合，为我们创造各种全新的沉浸式、互动式娱乐体验，甚至加速虚拟现实的推广。现实世界与现实世界的无缝融合，助力人类进入元宇宙时代……值得一提的是，为了让更多的项目能够使用这项技术，更好地为行业赋能，英特尔还与AWS合作部署了3DAT云SDK。通过开放的API，开发者、用户、ISV合作伙伴可以根据自己的需求，在AWS云上快速实现二次开发和应用部署。相信这将进一步加速这项技术的普及，为未来的运动训练和比赛乃至更多领域带来更大的改变。本文参考来源：北京冬奥会一项即将走入大众视野的AI黑科技：3D姿态实时动作捕捉，误差小于5毫米，量子位https://mp.weixin.qq.com/s/T62uhROO1ZViyNENTh7wzg3DAT助力冬奥开幕式及赛前训练：这是什么“神秘黑科技”，机器之心https://mp.weixin.qq.com/s/2lQTQiMU5xJsDtxA04h7Xw北京2022冬奥会开幕式：科技美学诠释奥林匹克精神，英特尔中国
