刚刚，2022北京冬残奥会
轮椅冰壶决赛结束
经过紧张激烈地角逐
中国轮椅冰壶队夺金
再一次突破历史成绩
毫厘之间的碰撞
离不开运动员们刻苦的训练
也离不开北京工业大学毋立芳教授团队研发的
智能冰壶瞄准偏差预测及
运动轨迹自动显示系统
快来和工小V一起了解一下吧
碰撞！毫厘之间的科技力量
冰壶比赛是一种以团队为单位的投掷性竞赛项目，运动员们需要在有限的投掷回合中充分感知、体会和利用改造赛道光滑度把控冰壶的运动轨迹，完成有针对性的战术投掷动作。此前中国残奥队在冰壶训练中普遍采用“激光打线、人工观测”的方法进行瞄准点偏差计算，不仅无法做到定量评价，也不利于收集训练数据、进行智能化计算。
2021年9月，备战冬奥期间的运动员们就开始使用了北京工业大学毋立芳教授团队研发的智能冰壶瞄准偏差预测及运动轨迹自动显示系统。通过在训练场馆安装四路光纤同步采集高速高清摄像机影像，实时获取投壶的运动轨迹，精准定位冰壶的物理位置和旋转角度，为运动员们提供数据技术评估，更重要的是，误差可精准控制在1厘米。1厘米，放在长44.5米、宽4.32米的冰壶场地上便是肉眼看不出的距离。然而在赛场中，运动员们的实力较量就在这毫厘之间。
此外，系统还可以提供全局运动视角任意转换、虚拟显示等功能，无论是虚拟场景还是实际比赛场地，都可以进行多视角冰壶运动过程复现，显示运动员拟瞄准位置和预测实际瞄准方向，定量计算瞄准偏差。这不仅可以辅助教练定量评价运动员竞技水平和状态，及时针对现场情况调整训练方案，也帮助运动员们利用大数据挖掘自身潜力，快速提升竞技水平。
挑战！从斯诺克到冰壶的突破
“根据获取的冰壶位置自动显示冰壶在实际场景和虚拟场景上的运动轨迹，计算每秒平移速度，同时按照教练给定的规则计算运动员的投壶精确度，帮助教练定量评估运动员的动作偏差辅助训练，这样的设计思路是基于我们已有的科研成果，而且我们还有足够的赛事经验。”毋立芳教授介绍道。
项目的雏形是毋立芳教授团队历经五年研发的被誉为“中国鹰眼”的“斯诺克比赛支持”系统，在斯诺克各大赛事取得成功应用后，团队将目光转向冰壶项目。“对比斯诺克，冰壶有着同样的可分析机制，包括形状、摩擦方式、碰撞轨迹等，所以在了解到冬奥训练有数据分析需求后，我们就开始着手冰壶运动的视频采集和数据分析工作。”
然而，系统在调整和实施过程中也面临了新的困难和挑战——由于冰壶场馆面积大、高度高，这为视频采集系统摆放的位置、信号传输、数据分析等带来了考验。“由于疫情的缘故我们不能反复前往冰壶训练场馆调研，所以就先借助学校的兵乓球馆模拟测试。”毋立芳教授说道：“为了模拟冰壶的运动轨迹，我们还用过篮球、纸模型做调试，反复滑行、碰撞、录制、分析，一点一点想办法优化改进。”毋立芳教授团队多次修改方案，利用不同方法反复测试，通过多次迭代采集系统，以光纤传输代替之前的线缆传输的方式，不断优化模型方案，利用人工智能、图像识别、目标检测跟踪、虚拟显示等先进技术，有效保障了数据的精准性。
绽放！可视媒体计算与应用的科技使命
“系统之所以能够顺利运行，特别要感谢教练员和运动员们，大家热情耐心地为我们讲解冰壶训练战术，以帮助我们在研发阶段更好地满足实际训练需求。为方便我们收集相关调试数据，他们常常会在我们指定的冰壶赛道上进行训练。”为了做好辅助训练工作项目，毋立芳教授团队还联合国家体育总局体育科学研究所、集美大学、北京体育大学在中国残疾人体育运动管理中心轮椅冰壶训练馆进行技术支持。
北京工业大学可视媒体计算与应用团队致力于图像、视频、文本、社会媒体的智能化分析以及智能3D打印等研究工作，近五年来承担科技部重大专项课题、国家自然基金面上项目、青年项目、北京市教委重点项目、北京市基金京津冀基础研究项目、国家体育总局体育科学研究所合作项目等近20余项，研究成果应用于医疗、体育等领域，在IEEE TMM、Pattern Recognition、Neurocomputing、ICIP、ICPR等领域知名期刊和会议发表论文50余篇，其中SCI检索论文25篇，获授权发明专利近20项。“哪里有需要，我们就在哪里，这是科技工作者的责任，也是我们北工大人的担当。我们会在科研道路上不断突破、努力前行。”毋立芳教授说道。据悉，在2022北京冬残奥会结束后，智能冰壶瞄准偏差预测及运动轨迹自动显示系统将在冰壶运动上进行推广使用。
科技创新，书写冬奥精彩
北工大人通过自己的智慧
准确把握高水平科技自立自强的时代内涵
未来北工大人也将不断奋进
继续拓展科技的宏伟篇章
迎接科技冬奥更加美好的明天！
来源：信息学部、北京2022年冬残奥会官方微博
文字：王文杰（学生记者）、桂洋
排版：刘宸希
编辑：王文杰（学生记者）、桂洋
审核：吕洋
