英特尔® 3DAT三维运动员追踪技术助力冬奥会

寂静回声

2月12日夜晚，灯火通明的“冰丝带”内，随着发令枪响，银光闪耀的冰刀划过冰面……经过激烈角逐，中国速度滑冰运动员高亭宇最终以34秒32的成绩赢得北京冬奥会速度滑冰男子500米比赛金牌，并刷新该项目奥运纪录。潮水般的欢呼声响彻整个场馆，见证着中国速滑队创造历史的时刻。通往金牌的道路并不容易，运动员的每一次蹬冰、每一次摆臂，都凝聚着对速度与精确的不懈追求。

完美的技术动作背后，是长年累月的科学训练。体育运动中，训练时提高发力、姿态等要素的精准度，是提升训练效率的关键，更对运动表现起到决定性作用。传统的竞技训练一直以来都受到缺少数据的制约，教练通常是通过肉眼观察和个人经验对运动员进行指导，存在很大误差。缺少数据，就意味着缺少模型来指导精准训练。随着视频采集和分析技术的发展，运动姿态数据处理和运动表现分析已经成为运动员训练阶段竞争的制高点。
英特尔® 3DAT三维运动员追踪技术就是一个可以精准、实时地采集分析运动员生物力学数据，帮助运动员高效训练的工具。这项技术早已被中国速度滑冰队应用于训练中。3DAT把先进的人工智能和计算机视觉运动追踪能力从实验室带到了体育竞技。这一解决方案利用摄像机拍摄运动员进行训练的过程，而运动员不必佩戴传感器等影响运动效果的装备，系统将视频数据发送到云端，在内置英特尔® 深度学习加速技术的第三代英特尔® 至强® 可扩展处理器上进行分析，直接通过人工智能计算机视觉算法，从视频源中，提取运动员的关键骨骼点信息、身体关键部位的姿态、运动轨迹和位置信息等，并进行三维重建。在三维模型重建的同时生成生物力学数据，输出精准的运动表现分析。这些数据及分析可以帮助教练员制定科学正确的训练方法，为运动员的日常训练提供切实有用的技术支持。
在速滑运动员训练过程中，以起跑及直道加速阶段为例。3DAT会从训练视频源中，提取速滑运动员的关键骨骼点信息、关键部位姿态、运动轨迹等进行三维重建，再通过人工智能分析数据，生成运动员生物力学数据的参数集。这些参数集就是对运动员进行评估、指导调整的重要依据。

在起跑阶段，通过3DAT技术可以生成运动员的步频、蹬冰（Push off）时间、悬空（Air time）和地面（Ground time）时间、膝关节角速度、起跑角速度等一组参数集。这些数据的分析可以了解起跑姿态对速度的影响；
在直道阶段，通过3DAT可以得到核心关节、膝关节、髋关节的旋转角度和角速度，以及运动员的质心的轨迹和加速度，这就可以帮助运动员分析姿态对蹬冰质量和效率的影响；
这些数据的积累对于体育科研和运动员训练至关重要。我们可以分析一些发挥卓越的运动员的数据，陆续生成一批数据模型，而这些表现优异的数据模型将成为运动员和教练一个个活生生的参考目标和比较对象。
英特尔® 3DAT之所以能成为一个运动员高效率训练的重要工具，得益于3DAT系统时效快、无干扰、高精度、大范围的四大优势，这大大提高了数据生成的效率和准确率。

时效快。滞后的数据本身已不具备分析的价值，为了保证数据发挥其最大价值，需要提高时效性，为数据“保鲜”。英特尔3DAT技术可以做到当日视频当日出数据，教练有需要现场即时出数据，让数据具有实效性。第三代英特尔® 至强® 可扩展平台，支持8通道DDR4，64条PCI EXPRESS 4.0通道，全面增强I/O吞吐量，实时处理、校验、统计和分析复杂而庞大的训练数据信息。英特尔® 傲腾™ 技术提供充足的数据存储容量的同时，以低延时确保数据处理效率。英特尔®Scalable Video Technology 支持对摄像设备采集的大量视频进行高效编码，确保生成报告或者视频播放的低延时。
无干扰。由于运行在第三代英特尔® 至强® 可扩展处理器上的3DAT技术先进的人工智能和计算机视觉算法，运动员训练中无需穿戴传感器等影响运动效果的装备，系统可以直接从训练视频中提取数据进行分析，对于正常训练完全不干扰。
高精度。基于英特尔® 至强® 集成的AI加速技术，让视频数据读取、预处理、缺失帧修复、运动数据生成等图像处理更精准、高效，测量达像素级精度。3DAT基于英特尔®OpenVINO™视觉工具套件进行开发，进而实现精准、流畅、实时的视频数据读取、预处理、人脸监测及ReID。英特尔® 深度学习加速技术，显著提升了深度学习推理和训练的性能，让模型生成更精准。
大范围和轻量化。运行在第三代英特尔® 至强® 可扩展处理器上的3DAT技术可实现大视野数据采集。拿花滑运动为例，运动员滑行范围非常大，得益于先进的AI分析模型，仅需2部摄像设备就可覆盖1800㎡花滑训练场地，所采集的视频素材完全能够支持生物力学数据模型的生成。这让设备的部署变得非常容易，也可以很便捷地跟随队伍转场训练和比赛。