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如何使滑冰和滑雪更加準(zhǔn)確？"在非雪季節(jié)如何在雪中訓(xùn)練？為備戰(zhàn)北京冬季奧運(yùn)會(huì)，提高冬季運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練水平，北京理工大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)家重點(diǎn)科研開發(fā)計(jì)劃"國(guó)家科學(xué)訓(xùn)練基地建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)的研究與示范"穩(wěn)步實(shí)施。"酷技術(shù)"已經(jīng)或?qū)⒁糜谥袊?guó)冬季運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，幫助"科技冬奧會(huì)"，讓運(yùn)動(dòng)員在冰雪場(chǎng)上跑得更快更強(qiáng)！

高精度鏡頭"追蹤冰面上的軌跡。

最近幾天，在首都體育學(xué)院的溜冰場(chǎng)，北方光電技術(shù)學(xué)院儀器研究所副教授劉明帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)一遍又一遍地測(cè)試這些設(shè)備。展臺(tái)上站著幾臺(tái)圖像采集變焦設(shè)備和超高清晰度攝像機(jī)。劉明盯著4K顯示屏上冰場(chǎng)上溜冰測(cè)試員的照片，操作電腦，并收集并分析了他們的運(yùn)動(dòng)軌跡。

本文通過"云臺(tái)變焦運(yùn)動(dòng)軌跡采集與運(yùn)動(dòng)捕捉分析"和"溜冰場(chǎng)全景圖像采集與運(yùn)動(dòng)軌跡分析"，對(duì)速度滑冰、短道速滑、花樣滑冰等速度滑冰的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并通過速度滑冰、短道速滑、花樣滑冰等兩套系統(tǒng)，對(duì)單個(gè)運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并通過速度滑冰、短道速滑、花樣滑冰等兩套系統(tǒng)對(duì)一批運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了同步分析。

本系統(tǒng)的功能是通過連續(xù)變焦跟蹤和全景采集記錄運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)過程，分析運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)軌跡，優(yōu)化技術(shù)動(dòng)作，幫助運(yùn)動(dòng)員和教練員進(jìn)行科學(xué)訓(xùn)練。"劉明說。

該項(xiàng)目最大的特點(diǎn)是將云臺(tái)變焦技術(shù)應(yīng)用于體育測(cè)量，運(yùn)動(dòng)員不需要佩戴器材，即使在大范圍的活動(dòng)中，仍然可以準(zhǔn)確地獲取他們的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。為了滿足高精度測(cè)量的需要，團(tuán)隊(duì)不斷改進(jìn)鏡頭設(shè)計(jì)，經(jīng)過七種版本的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量過程的平滑、快速和高精度。兩臺(tái)全景相機(jī)的分辨率高達(dá)每幀2500萬像素，幀速率為160幀每秒，適合多人軌跡分析。

劉明說，下一步將是改進(jìn)升級(jí)系統(tǒng)，增加采集設(shè)備數(shù)量，提高圖像分辨率，使分析結(jié)果更加準(zhǔn)確。"希望我們的設(shè)備產(chǎn)品能夠盡快應(yīng)用于冰上運(yùn)動(dòng)的教學(xué)和訓(xùn)練，甚至田徑項(xiàng)目，提高運(yùn)動(dòng)員的表現(xiàn)將是我們最大的榮幸！

無人機(jī)掃描建造"模擬雪場(chǎng)

在廣闊的雪地上高速疾馳，上下顛簸，橫向旋轉(zhuǎn)。在北光電技術(shù)研究所，"冬季工程場(chǎng)景三維感知與重建技術(shù)"研究小組張海陽(yáng)在電子屏幕上展示了由三維激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)建造的崇利滑雪度假村的場(chǎng)景，它的身臨其境。旁邊是兩架攜帶激光雷達(dá)系統(tǒng)的無人機(jī)。

通過測(cè)量跳臺(tái)、高山滑雪、越野滑雪和冬季兩項(xiàng)的三維場(chǎng)景數(shù)據(jù)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)員跟蹤系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行室內(nèi)模擬訓(xùn)練的可視化場(chǎng)景顯示。

不同的雪場(chǎng)環(huán)境是不同的，為了實(shí)現(xiàn)真正的恢復(fù)，有必要收集大量的野外數(shù)據(jù)。為此，研究小組利用無人駕駛機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)北京、河北、吉林等地進(jìn)行數(shù)據(jù)掃描和測(cè)試，還通過運(yùn)動(dòng)員佩戴的傳感器，在雪場(chǎng)采集他們的運(yùn)動(dòng)信息，然后反饋給顯示系統(tǒng)。

運(yùn)動(dòng)員的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)需要嚴(yán)格的重建精度、低溫和實(shí)時(shí)傳輸，尤其是低溫的挑戰(zhàn)。一些雪場(chǎng)覆蓋幾平方公里，一些場(chǎng)地下降近一公里，使用無人機(jī)進(jìn)行激光雷達(dá)掃描效率較高，但無人機(jī)在零下20攝氏度的影響下下降，因此，該團(tuán)隊(duì)也開發(fā)了適合低溫環(huán)境的無人機(jī)激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)。

目前，我們的相關(guān)成果已應(yīng)用于國(guó)家隊(duì)，可以減少運(yùn)動(dòng)員在非訓(xùn)練中的傷害，提高運(yùn)動(dòng)效率，為教練員提供技術(shù)支持。"張希望這些技術(shù)成果能使更多的運(yùn)動(dòng)員受益。