英特尔®3DAT技术,如何让世界级赛事绽放科技魅力?

大数科技观察 2022-04-18 10:42:19

现代科技为体育赛事带来了哪些改变?

透过2022年冬奥会就能感受到,高速追踪摄像机实时跟拍,裁判员通过回放查看运动员是否犯规,以确保打分的公正性,观众透过大屏幕欣赏比赛精彩瞬间,每一处细节呈现都有技术加持。

如果说,技术的应用保障了赛事的完美呈现,那么,在场下,技术的应用则帮助运动员优化每一个动作,为赛事的精彩创造条件。英特尔® 3DAT三维运动员追踪技术就应用于此,通过精准、实时的采集分析运动员生物力学数据,英特尔® 3DAT帮助运动员实现高效训练,以保证在赛场上出色发挥,甚至站上最高领奖台。

黑科技加码,实现日常训练数据化

冬奥会的魅力在于运动员不断突破人体极限,将速度与激情发挥到极致。而赛场上出色发挥的背后是日常严苛而又科学的训练。

以往实际训练中,教练通常主要通过经验值和肉眼对运动员进行指导,存在很大误差。同时,随着运动员经验的沉淀、职业教练的指导以及各种辅助训练技术的加持,运动员整体的水平都在提高,因此,想在赛场上超越其他强劲运动员越来越难,刷新纪录更难。

那么如何继续新突破?答案是借助更先进的技术辅助训练,英特尔® 3DAT技术在2020年冬奥会前,已经应用于速度滑冰和越野滑雪的运动员训练和教练员指导中。该技术基于先进的计算机视觉和AI技术进行三维重建,并生成教练员所需的数据,帮助运动员有针对性地改进调整,实现动作优化,达到最好成绩。

值得强调的是,英特尔® 3DAT技术支持1080P、4K等画质,并以高于每秒100帧的速度解码,支持多路视频的同步采集以及多路视频在后续数据处理过程中的同步处理、多路视频生成3D姿态数据等【1】。

在冬奥会这样的世界级比赛中,毫秒之差就会影响最终的排名,如果将速度提高1毫秒,运动员可能就会站上领奖台,甚至拿到金牌。因此,借助英特尔® 3DAT技术这样的技术毫秒必争,实现日常训练数据化将是大势所趋。

从追踪到数据分析, 将动作优化到极致

以速度滑冰为例,我们来看看英特尔® 3DAT技术是如何帮助运动员日常训练的。

在日常训练中,速滑要运动员借助冰刀的刀刃切入冰面形成稳固的支撑点,通过两腿轮流蹬冰、收腿、下刀,滑进动作以及全身协调配合向前快速滑行。这其中,要分析的数据有很多,比如预备姿势上,要考虑双脚与起跑线的夹角,双腿蹲屈的幅度,双臂的位置,重心的摆放甚至视线的焦点。比如,起跑阶段,整个人要从静止状态变到移动过程中的加速度。再比如“疾跑”,目标是用最少体力、最少时间、最短距离达到最佳速度,不同的阶段,关注的数据重点有所不同【2】。

那么,这个过程是如何实现的呢?以速度滑冰项目的起跑阶段为例,3DAT技术在运动员全身定义了23个动作捕捉点,可以生成运动员的步频、蹬冰时间、悬空和地面时间、膝关节角速度、起跑角速度等一组参数集(1)。

首先,英特尔® 3DAT系统根据摄像机拍下的视频,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【3】。

其次,生物动力学算法对数据做分析,计算出运动员和教练员关注的参数【4】。同时,还能在若干秒计算中实时处理、校验、统计和分析复杂而庞大的训练数据信息,生成骨骼分析报告和图表,为教练员指导提供详细概述,制定更科学的训练计划(2)。

采集数据、分析量化,英特尔® 3DAT技术助力速度滑冰在内的各类项目提高每一次训练的效率。

算法+算力+存储,多项技术加持

3DAT为什么能采集记录每一位运动员的数据,并形成单独的数据库?而且由于要及时给出结果,3DAT需要高算力、高吞吐,这又靠得是什么?3DAT的背后,是英特尔多项技术的加持。

在AI算法上,英特尔® OpenVINO™ 视觉工具套件,它可以提供深度学习推理套件(DLDT),从而将各种训练好的模型进行线上部署。DLDT主要包括两部分:模型优化器和推理引擎。3DAT不只可以辅助速度滑冰一个项目训练,像花样滑冰、越野滑雪等项目,只要有训练好的模型,就能通过OpenVINO完成部署。也就是,教练员需要分析什么数据,英特尔都能支持【5】。

在算力上,3DAT使用的是第三代英特尔® 至强® 可扩展处理器,它可用于云计算、高性能计算、数据分析和AI等应用场景,拥有8-40个内核,支持8通道DDR4,64条PCI EXPRESS 4.0通道。并且专为AI应用的加速,集成了英特尔® 深度学习加速技术,让CPU加速AI不仅成为可能,而且在优化到位的情况下还可以媲美专用AI加速芯片的效果【6】。

此外,存储方面,则使用了英特尔® 傲腾™ 技术,可以提供持续型内存、大型内存池、快速缓存和快速存储,以此来保证数据的低时延处理【7】。

从算法到算力再到存储,英特尔为运动员的日常训练提供了全方位的技术支持。

多领域切入,更加普惠

一项好的技术,最终的目的都是切入更多领域,惠及更多人。

英特尔® 3DAT技术不同于以前的动作捕捉技术,无需高分辨率红外摄像机这样的专用摄像机,也不需要运动员穿戴传感器。只用普通单反,甚至手机拍摄视频,就能通过精心设计和优化的AI算法导出三维运动姿态并进行精准的数据分析。这也是此项技术将成为普惠技术的先决条件。

那么,这项技术能普惠哪些行业呢?据英特尔技术团队透露,3DAT在本次冬奥会的开幕式和部分训练中成功应用后,已经有很多合作伙伴或用户。乃至是体育运动领域外的伙伴和用户,也在考虑这项技术在他们业务场景中的应用价值【8】。

接下来,我们很快就会看到3DAT技术进入“寻常百业”中。比如仍然与运动相切相关的体育教育、个人健身以及康复训练。再比如,游戏、虚拟现实、线上购物、数字艺术创作等领域,因为这些行业对多动作捕捉应用的需求十分旺盛。

未来必将是技术普惠的新时代,英特尔® 3DAT技术也将持续释放技术优势,赋能各个领域,让每个人真正享受到高科技的价值。

文章说明:【1】【2】【3】【4】【5】【6】【7】【8】引用自“量子位”《北京冬奥一项AI黑科技即将走进大众:实时动捕三维姿态,误差不到5毫米》

https://mp.weixin.qq.com/s/T62uhROO1ZViyNENTh7wzg

(1)(2)引用自“机器之心”《3DAT助力冬奥开幕式及赛前训练:这究竟是什么「神秘黑科技」?》

https://mp.weixin.qq.com/s/2lQTQiMU5xJsDtxA04h7Xw

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