芯耀
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為競技精神，為公平回歸。
2月7日，在2022北京冬奧會短道速滑男子1000米決賽中，韓國與匈牙利選手先后被場內攝像頭捕捉到犯規(guī)動作，最終中國選手任子威、李文龍包攬金銀牌。
比賽一結束，全網(wǎng)感謝起了“獵豹”和“飛貓”，這兩個高清攝像系統(tǒng)，全程無死角地記錄了比賽過程中的全部細節(jié)，被網(wǎng)友評為“冬奧場館內的第二位裁判”。
它們的躥紅，是對公平的渴求，也是對競技精神的絕對尊重。不過，充當北京冬奧眼睛的，也不僅僅是獵豹和飛貓。
僅轉播系統(tǒng)上，就有660+臺攝像機。其中包括148臺特殊攝像機，13臺軌道攝像系統(tǒng)，11臺索道攝像系統(tǒng)，10套子彈時間回放系統(tǒng)，33臺虛擬現(xiàn)實攝像機，25套ENG攝像機。
這些系統(tǒng)部署在不同比賽場地，比如10套子彈時間回放系統(tǒng)分別位于短道速滑、花樣滑冰、冰球、自由式滑雪、滑雪跳臺、單板滑雪等10個比賽場地中。
而更多的AI視覺技術隱身其中，它們捕捉賽事的精彩瞬間，維護比賽公平，更幫助人類不斷突破自身極限。
短道速滑、花樣滑冰：“韓見愁”飛貓
首先糾正一下廣大網(wǎng)友的小錯誤。
被網(wǎng)友調侃的“韓見愁”，其實是短道速滑比賽的“飛貓”系統(tǒng)，位于首都體育館，由40臺4K超高清攝影機陣列加上3臺8K VR攝像頭組成。
速度滑冰是速度的比拼，短道速滑則是戰(zhàn)術的較量。
比賽期間的交替滑行、領滑、跟滑、超越，會有身體接觸、碰撞、搶占身位、路線封堵，是一項綜合戰(zhàn)術比較強的運動。偶然因素多，也更刺激。
項目場景不同，攝像機的作用也有差異。獵豹的強項是快速跟蹤拍攝，但存在視線盲區(qū)，飛貓攝像系統(tǒng)的“40臺4K超高清+3臺8K VR”攝像機組合，多機位、超高清的攝影機陣列，能做到視角全覆蓋，轉播畫面外，還能輔助判罰。
超高防疫規(guī)格：億像素陣列像感器光場相機
奧運場館防疫的要求極為嚴格，五棵松體育中心、首都體育館內，有一款賽事防控的特殊相機，億像素陣列像感器光場相機擔此重任。
對于大場景、多對象的超高清拍攝，與一般需要成百上千個超高清攝像機系統(tǒng)不同，億像素級陣列像感器光場成像系統(tǒng)幾臺設備就能搞定。
其設備體積小，也具有最大360°的超寬視角，超高清的視覺成像效果，尤其適合“大視野、多對象、復雜交互”場景。
在冬奧場館中，它也實現(xiàn)了對賽事區(qū)域進行超視距、寬視野的全域無盲區(qū)覆蓋。
在防疫任務上，這款攝像機有19個攝像頭，可以實時記錄場館內的事件和識別及追蹤人員，如果人員出現(xiàn)異常，它可以迅速鎖定目標，迅速追蹤捕捉。
此外，還有以億像素陣列計算攝像機為基礎的防疫管控智能分析平臺，對場館內進行全場景、全過程、全細節(jié)記錄。
背后的“十億像素級陣列像感器光場成像系統(tǒng)”，源自清華成像與智能技術實驗室，由中國工程院院士、清華大學信息科學技術學院院長戴瓊海領銜的多位教授、研究員和學生自主研發(fā)。
速度滑冰：獵豹，特種拍攝設備時速90公里
近日大火的“獵豹”，其實在速度滑冰的比賽館——國家速滑館“冰絲帶”中當差，且僅有一套。
這個跑得比運動員還快的攝像機，由中央廣播電視總臺針對大型快速直道和彎道運動項目進行跟蹤拍攝需求研發(fā)，歷時5年，學名為“超高速4K軌道攝像機系統(tǒng)”。
它是專門用于冬奧會速度滑冰賽事轉播，是電視直播特種設備，而非裁判系統(tǒng)攝像機。
因其超高速度，在部署時需要安裝在賽場外側，且需安裝隔離板以確保周圍人員安全。出于安全和適配度考慮，短道速滑比賽并未安裝“獵豹”系統(tǒng)。
360米長的U型軌道是它的跑道，加上一臺陀螺儀軌道車，就能上陣。
速度滑冰比的是絕對速度，速滑運動員平均速度可達15m/s，約為每小時50公里，頂尖運動員，時速可達70公里。
運動員超高時速的比賽，給觀眾帶來的沖擊感，也對攝像機的高速運動性能要求極高。
它之所以被命名為“獵豹”，正是因其驚人的速度，運行速度最高達到25m/s，同時加速度能達到3.5m/s，相當于每小時90公里，一舉一動均逃不出“獵豹”的眼睛，選手們的微表情都可以清晰捕捉到。
除了實時跟蹤運動員位置，還能配合轉播需求，實現(xiàn)加速、減速、超越等動作，靈活捕捉比賽畫面。
當然，除了獵豹，冬奧會為速度滑冰直播研發(fā)了錐桶攝像機，通過更多元視角記錄比賽。
高山滑雪：智能跟蹤拍攝系統(tǒng)，追上時速170公里的選手
高速運動目標跟蹤拍攝系統(tǒng)，是登陸冬奧賽場的又一項硬科技。
北京冬奧組委梳理了韓國平昌冬奧會的突出問題，其中就有高山滑雪拍攝的難題。
高山滑雪項目以刺激性和挑戰(zhàn)性著稱，運動速度快，回轉運動多。
滑雪過程中，高山滑雪速降選手滑行速度在每小時110公里至130公里，甚至能達到170公里/小時的速度，要想精彩呈現(xiàn)，設備的識別以及跟蹤要以毫秒計算。
此外，運動場地地形復雜、天氣環(huán)境多變，環(huán)境溫度通常會達到零下20度以下，拍攝環(huán)境惡劣，對人工操作技術要求頗高。
傳統(tǒng)人工操作，不僅需要在陡峭的雪道上架設數(shù)十臺專業(yè)攝影平臺，滑雪賽道也需要人工拍攝駐守。
在前端采集上，冬奧會采用了“高速運動目標跟蹤拍攝系統(tǒng)”，攝像頭通過智能控制中臺，猶如“鷹眼”，自動對焦，快速鎖定高速滑行的運動員，自動實時跟蹤拍攝，能在500米距離外，進行時速170公里運動目標跟蹤拍攝。
數(shù)臺攝像機，就能將高山滑雪運動員自山頂高速滑下的全過程盡收“眼底”。
這項技術由北京理工大學開發(fā)，這是冬奧場景中首次實現(xiàn)高速運動目標的無人化全局搜索、自動捕捉與智能跟蹤拍攝。
冰上象棋：“冰壺運動軌跡捕捉”技術
冰壺有“冰上象棋”之稱。
這項起源于16世紀的蘇格蘭的運動，于1998年在第18屆冬奧會成為正式冬季奧會比賽項目。
作為一種“策略游戲”，雖然沒有激烈的身體對抗，但也是智力、體力的雙重較量，兼具技巧與謀略。
冰壺運動軌跡，對運動員至關重要。他們要時刻關注冰壺的位置與速度，據(jù)此調整策略。
為了實現(xiàn)比賽場館真實場景的數(shù)字化呈現(xiàn)，此次冬奧會，采用了“冰壺運動軌跡捕捉”技術。
在冰立方場館內部署多路高清攝像頭基礎上，結合視覺AI感知、深度學習、三維建模和空間定位等技術，基于超3500個AI模型，讓這項技術可以在1000平方米的大空間范圍內對初速度約6m/s的冰壺實現(xiàn)檢測跟蹤和軌跡捕捉。
冰立方場館內有一個長24米、寬7米，面積達170平方米的大屏。冰壺軌跡，通過實時渲染、虛實同步技術被精準還原，投射到大屏上，比如運動員擲出冰壺的同時，大屏會實時繪出一條曲線。
這個與整個冰場等寬的智慧大屏，可以同時展現(xiàn)4個大本營的實時畫面，也能還原運動員捕捉制勝瞬間。
參賽隊伍可以判斷大本營的冰壺分布情況，了解比賽局勢，以及幫助教練員和運動員研究戰(zhàn)術、指導訓練。而觀眾，可以借此了解冰壺運動的規(guī)律和精髓，欣賞之余關注競技雙方的策略戰(zhàn)術，獲得更多參與感。
高山滑雪、越野滑雪、跳臺滑雪：場景三維感知及重建技術
此次冬奧中，研發(fā)團隊通過“冬季項目場景三維感知及重建技術”，對跳臺滑雪、高山滑雪、越野滑雪等項目的三維場景數(shù)據(jù)，結合運動員實時跟蹤數(shù)據(jù)，還原真實場景。
為什么要進行雪場三維重建？
雪山賽道海拔落差大，氣候變化多端，滑雪運動員速度極高。
全面掌握賽道狀況、了解運動員運動細節(jié)，不僅能減少運動員在非訓練時的損，還能糾正訓練動作，提高運動員的訓練效率，對科學訓練至關重要。
想要測量運動員的滑行軌跡、掌握運動細節(jié)，就需要構建真實的場景。
在低溫、復雜地形條件下，為了真實還原，北理工團隊通過無人機載激光雷達掃描系統(tǒng)，基于大量實地數(shù)據(jù)收集，實現(xiàn)了高精度重建雪場和訓練數(shù)據(jù)的實時傳輸。
為了在高速運動中精準定位，冬奧會采用了高速高分辨率的相機系統(tǒng)、高幀頻發(fā)射機，運用北斗定位系統(tǒng)配合固定基站，將定位精度提高到了厘米甚至毫米級別。
雪道的坡度、長度、運動員的速度、加速度、滑行距離、轉彎半徑等數(shù)據(jù)都能被迅速計算，并及時呈現(xiàn)，三維感知技術為運動員提供高沉浸感訓練環(huán)境。
自由式滑雪、跳臺滑雪：人工智能輔助系統(tǒng)
2月8日，谷愛凌最后一跳以1620的高難度動作完成絕殺，拿下了冬奧會歷史上自由式滑雪大跳臺的第一枚金牌。
跳臺滑雪、自由式滑雪等雪上運動的精髓之一，是運動員精彩流暢的空中動作并成功落地。
除了運動捕捉，精彩更來自背后的人工智能輔助技術。
此外，對關鍵技術動作完成情況的實時掌握，對裁判打分極為重要?；兴俣取⑵鹛c角度、手臂擺動的角度、自身的狀態(tài)等，都是影響其成績的重要因素。
比如越野滑雪用什么姿態(tài)最省力；跳臺滑雪用哪種姿勢起跳最好；高山滑雪運動員通過旗門時雪板和旗門的距離、雪車雪橇進入彎道時的角度、運動員騰空時與地面的相對位置等，以及高山滑雪如何快速繞過旗門。
這些項目對運動員身體控制能力極高，運動員在訓練中難以察覺諸如手臂擺動角度、起跳的高度等細微差別，僅僅依靠教練的經(jīng)驗感覺和簡單視頻分析遠遠不夠。
冬奧為此研發(fā)的人工智能輔助系統(tǒng)。在賽道多個關鍵點部署超高清高速攝像機，對運動員跳角度、速度、姿態(tài)控制、距離等的三維動作進行捕捉，再通過智能圖像處理技術幫助分析每個技術動作細節(jié)，并快速生成數(shù)據(jù)。
