當(dāng)冬奧會遇到人工智能

王寶會　馮培祿

衣服上的“小幫手”

冬奧會、冬殘奧會運動員通過可穿戴設(shè)備能夠獲取關(guān)鍵的生理參數(shù)。這是怎么做到的呢？原來，通過對傳感器的集成，可以實時進行體溫、心率、血氧飽和度等方面的檢測。與傳統(tǒng)的檢測方式相比，精度更高且設(shè)備佩戴方便。

體溫檢測時，使用的接觸式溫度傳感器越來越小型化，通過一枚小貼片即可實現(xiàn)體溫持續(xù)檢測。其原理是用半晶質(zhì)丙烯酸酯聚合物復(fù)合材料和石墨合成后的“聚合物PTC（PositiveTemperature Coefficient，正溫度系數(shù)）”特性，電阻隨著溫度升高而增大。在合成聚合物時改變兩種單體混合比例的方法，使得響應(yīng)溫度可在體溫附近調(diào)整，能夠監(jiān)測25～50攝氏度的溫度區(qū)間。

檢測心率則由檢測動脈脈搏相關(guān)信號的傳感器，通過反射或?qū)ι涫降姆绞剑瑢⒀茉诿}搏跳動過程中透光率的變化轉(zhuǎn)換為電信號輸出。

血氧飽和度的檢測也同樣是采用光電傳感器?；趧用}血液對光的吸收量隨動脈搏動而變化的原理，使用波長660納米的紅光和940納米的近紅外光作為射入光源，測定通過組織床的光傳導(dǎo)強度，來計算血紅蛋白濃度及血氧飽和度。

可穿戴設(shè)備突破傳統(tǒng)檢測方法的局限

北京冬奧會、冬殘奧會轉(zhuǎn)播將通過云平臺技術(shù)，根據(jù)觀眾的個性化需求，推出專屬的定制化內(nèi)容

給冬奧裝上“小眼睛”

智能冬奧還體現(xiàn)在多點同步攝像上，運動員可借助同步多點攝像技術(shù)獲取自身訓(xùn)練和比賽時的運動學(xué)數(shù)據(jù)。多點攝像機系統(tǒng)是采用同一個外同步信號發(fā)生器產(chǎn)生同步信號，送入各臺攝像機的外同步輸入端，來調(diào)節(jié)所有的視頻輸入信號，使其垂直同步，在變換監(jiān)控攝像機輸出時，畫面不失真。

將攝像機多點位環(huán)繞部署后，結(jié)合三維重建和渲染技術(shù)，就能實現(xiàn)自由視角的瀏覽，使得教練員能快速、精準(zhǔn)地對運動員的動作進行分析指導(dǎo)。

對獲取到的視頻數(shù)據(jù)，利用基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，可以實現(xiàn)對動作視頻中人體關(guān)節(jié)點的計算機自動識別，進而建立起適用于冬奧競技體育人體運動的自動捕捉人工智能系統(tǒng)。

同時，研究人員借助超寬帶（Ultra Wide Band，簡稱UWB）的無線通信技術(shù)，進行精準(zhǔn)定位算法開發(fā)，通過運動員佩戴的位置傳感器，進行厘米甚至毫米級別的精準(zhǔn)定位。依賴配套開發(fā)的精準(zhǔn)軌跡系統(tǒng)，在室內(nèi)場館中實現(xiàn)運動捕捉，及運動軌跡的實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)傳輸。超寬帶可以在非常寬的帶寬上傳輸信號，利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。沖激脈沖具有很高的定位精度，能將定位與通信合一，具有極強的穿透能力，適用于室內(nèi)等密集多徑場所的高速無線接入。即便在運動場上進行多人混戰(zhàn)、互相遮擋的運動，每一名運動員的位置、運動軌跡等數(shù)據(jù)都會被準(zhǔn)確獲取，并進行數(shù)字化展現(xiàn)，輔助教練員優(yōu)化競訓(xùn)方案。

冬奧上空的“小保鏢”

2022年北京冬奧會、冬殘奧會中用到的無人機跟蹤技術(shù)也很值得關(guān)注，它有著普通觀眾難以實現(xiàn)的觀賽角度，可以提供運動員的全程視頻數(shù)據(jù)。

無人機跟蹤拍攝越來越適用于室外滑雪項目

無人機通過集成的北斗導(dǎo)航、超聲波測距等模塊，配合視覺識別技術(shù)實現(xiàn)跟蹤拍攝。跟蹤技術(shù)利用視覺識別是技術(shù)發(fā)展新趨勢。通過獲取實時圖像信息，實時處理計算圖像特征，完成目標(biāo)跟蹤。隨著人工智能的發(fā)展，無人機通過深度學(xué)習(xí)可不斷提升復(fù)雜場景和多變形態(tài)的適應(yīng)能力，在提供影像資料的同時，還能實時預(yù)測運動軌跡，預(yù)判潛在的危險，保障運動員的安全。

當(dāng)“更快、更高、更強、更團結(jié)”的冬奧會遇上風(fēng)頭正勁的人工智能技術(shù)，這場科技感“拉滿”的冰雪競技大會，你期待嗎？

（責(zé)任編輯/王佳穎 美術(shù)編輯/周游）