冰雪精灵背后的人工智能教练

2022-01-21 17:09 来源:中国科学报

智能冰上运动训练分析系统演示。受访者供图

“你的摆臂幅度如果再小5厘米,就会减少一定阻力,速度和稳定性也会提升。”在长春冰上训练基地,教练正通过“智能冰上运动训练分析系统”对运动员进行指导。

借助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训练分析系统,人工智能(AI)教练也许能助你化身“冰雪精灵”。

为更好地筹备北京2022年冬奥会,工信部、国家体育总局于2019年开始规划制订冰雪装备器材产业发展行动计划。当时,长期从事AI、计算机视觉与智能感知研究的张立华就意识到,动作识别与检测、运动分析与追踪等技术可应用于冰雪项目训练,并提出利用AI提高冰上运动训练水平、满足民众参与冰雪运动需求的建议。

2019年2月,张立华团队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·科林斯进行沟通,讨论了智能辅助分析系统的实用价值。

“你们提出的这个系统听起来很有价值!”专家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,开始构建智能冰上运动训练示范系统。

研究人员使用基于AI的计算机视觉算法,对滑冰运动员的动作、姿态、速度等信息进行分析对比,从定性、定量分析再到定制化分析每个运动员的特点,提高科学化训练的水平与效率。

“利用人工智能技术,我们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。”张立华告诉《中国科学报》。

以往专业教练总是目不转睛地注视着运动员,而智能冰上运动训练分析系统使用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”。

对花样滑冰而言,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,能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分析提供了便利。

“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,为运动员创造佳绩提供了有力支持。”张立华说,“除冰上运动外,这套智能训练分析系统还能为其他体育项目提供帮助。”

下一步,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,让广大群众在日常运动中感受“智能化”服务带来的全新体验。

随着体育运动的智能化革新,也许未来的专业训练场和普通健身房里,AI教练会“如影随形”。(张双虎黄辛)