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小编带你看国内首个“3D+AI”跳水辅助训练系统

国内首个“3D+AI”跳水辅助训练系统

中国国家跳水队，一直像“神”一样的存在！

除了刻苦训练，还有什么诀窍呢？

我们先来看看中国国家跳水队的典型训练场景：

场景1：在中国国家跳水队训练场馆的一角，一位特殊的“教练”正严肃地注视着运动员的每一次训练。

“小度小度，请为施廷懋运动员打分。”

“本次跳水动作，难度系数3.0，完成质量9.0分。”

“教练”一丝不苟地记录着运动员的动作情况，并给出专业的分析指导，“本次动作腾空高度不够，转体动作有分腿情况，请回看动作分解视频，再接再厉，冠军就在眼前!”

这位教练不是别人，正是中国国家跳水队的“3D+AI跳水训练系统”：用“3D+AI”技术辅助训练。

“3D+AI”技术助力中国跳水队

“3D+AI”技术目前不仅运用于中国跳水运动，还运用于冰雪运动、兵乒球运动，不仅为运动员打造高效、智慧的训练模型，还运用于智慧观赛。

场景2：人工智能乒乓球动作识别研究

这套智能乒乓系统通过超500GB 比赛的标准训练数据集，目前已经可以识别出是否发球、拉、摆短等8个大类动作。其中起止回合准确率超过97%，动作识别也超过了80%。系统重点解决了日常统计训练数据和优化比赛裁决的问题。

冰雪赛事，动作太快，看得懂吗？没关系，有“3D+AI”技术帮忙。

场景3：谷爱凌冬奥会最后一跳1620有多飒？

如果让比赛这样呈现，你是不是就看懂了？！

跳水运动与冰雪运动一样，是一项超高速运动，从起跳到落水只有短短两秒钟。

跳水是做量化评估难度最大的项目之一

以中国跳水运动员林跃为例，他最擅长的十米台高难度动作5255B，要做900度的转体加900度的翻腾，也就是两秒钟内，要完成1800度的翻转动作。这一过程中需要反复练习、打磨起跳加速度、腾空高度、旋转角速度、进水角度等，这样的瞬时数据采集工作，对人和技术的考验都是非常大的。

在失之毫厘差之千里的跳水运动上，技术应用必须找到“新大陆”，国内首个“3D+AI跳水训练系统”应运而生。

那你会说，不一定要这套“3D+AI跳水训练系统”，跳水运动员不可以穿戴“可穿戴设备”吗？

答案是：NO。

足球运动员可以穿测量身体状况的“黑色小马甲”、篮球运动员可以戴智能手环、田径运动员可以穿智能跑鞋等等。但是，可穿戴设备并不适用于跳水运动员。

跳水运动员身着泳装，穿戴外在的传感器芯片会对他们的训练造成非常大的干扰，不仅体验很差，更重要的是形成不了稳定的肌肉记忆，无法在日常训练时模拟真正的比赛场景，无法为真正的比赛助力。

这套“3D+AI跳水训练系统”技术的实现，离不开中国AI技术能手 百度 的努力。

2021年4月，百度智能云与中国跳水队达成合作，打造了国内首个“3D+AI”跳水辅助训练系统。

理想很丰满，现实很骨感

以往的AI技术都是针对人体常规动作进行设计的，根本没有标注过跳水动作。同时跳水动作速度之快，视频中单帧的画面只能看到一个人影，根本无法清晰捕捉某一时刻的动作。

最重要的是，目前的AI算法以估计2D姿态为主，但估计的2D姿态受视角影响比较大，所谓“远近高低各不同”，难以得到精准的3D量化指标。

百度技术团队于是采买了一套高清的采集硬件，并针对跳水动作重新定义了一套标注规则，开发专属的标注工具，以及2D转3D的算法。

经历了一年半的系统开发和优化，这套国内首个“3D+AI跳水训练系统”才终于上线，成为了“国家队AI教练”。

3D+AI 跳水训练系统 的四大能力

3D+AI训练跳水系统具备四大核心能力：“看得清”、“看得准”、“看得全”和“看得懂”。

“看得清”：针对跳水的“超高速”特点，百度智能云在训练场馆内部署了高速相机等一系列采集与处理的硬件设备，采用了核心算法实现高速视频智能采集、视频数据智能处理及数据安全加密等功能。同时，依靠3D视觉感知、AI智能解析以及智能云的相关服务，运动员在“2秒”内的一系列复杂动作，能够被清晰看清，并被系统记录下来助力训练。

从可视化到量化，从“看得清”到“看得准”：通过百度大脑3D视觉技术以及深度神经网络，估算出2D视频中运动员的三维姿态，获得每个关节角度的三维数值，并用三维重建技术将跳水全过程进行三维再现，从而将跳水动作进行精准地量化评估，帮助运动员找到“关键提升点”。

比如，有运动员压水花压得不好，可能不是压水花技巧问题，而是腾空高度不够，腾空高度不够是在踏板的时候力量不足导致加速度不够，这种情况下，就需要去学习踏板技术，而不是练习压水花技巧。

“看得懂”：构建了跳水动作的“知识字典”。也就是说，运动员完成一个动作后，系统会自动识别出是哪个动作、对应的动作代码及难度系数，并进行综合智能打分，助力运动员更好地横纵对比。

以往教练员对运动员的指导基本上是口耳相传的，不方便回顾与记忆。现在，这些专业知识，都能通过这套3D+AI跳水训练系统，实现数字化、模型化输出，突破以往的指导模式，让跳水冠军们通过日复一日、年复一年的训练，登上领奖台的轨迹会变得更清晰，尤其是对青训运动员的培养上大有可为。

此外还能“看得全”：不管是教练员和运动员对场馆内场景都需悉数掌握；比赛期间，在线观看的观众们也能看到比赛的全景。

说到“看得全”，举两个例子：

1、百度智能云3D+AI跳水训练系统，还依靠三维重建技术对跳水场馆进行了数字化重建，1:1三维重现了场馆的每个细节，实现360度自由视角的时空定格。这一技术能够自动抽取运动的关键动作，实现定格分析。

2、百度智能云利用虚拟现实技术对首钢大跳台进行了三维重建与虚拟还原，打造1：1场馆3D 模型，给线上观众制造“亲临现场”的感受。

首钢滑雪大跳台1:1场馆3D模型

采集金牌数据，打造冠军模型

这套“3D+AI跳水训练系统”的技术目的有两个：

1、中国国家跳水队运动员都是金牌选手，日常训练的动作难度高、完成度好、艺术感强，依靠这样宝贵的数据，技术应用的“起点”就很高。

2、百度研究院强大的3D+AI算法模型，能够有效地将“金牌数据”最大化利用起来，助力跳水训练，让跳水冠军的培养有迹可循。

通过云、边、端一体化技术每秒捕捉上千帧图像，对运动员从起跳到落水2秒内的所有动作训练视频进行摘要、动作抽取、姿势纠正等处理，3秒内快速归纳整理，解决了跳水数据采集与分析方面的难题。

获得女子单人3米板和女子双人3米板双料冠军的施廷懋曾分享体验感：跳完3秒后就能从系统中查看动作完成情况，还可以切换不同的角度看，抠动作细节。训练视频随时随地都能查看，非常方便对技术动作进行思考总结。

这位“AI 教练”已经融入到中国跳水队的日常训练中，为运动员提升20%的训练效率，持续助力“梦之队”在国际大赛上连连摘金。

如今的中国国家跳水队，老将沉稳带队：施廷懋、谢思埸...；小将新星闪耀：全红婵、陈芋汐...

中国国家跳水“梦之队”，人才+技术，有如神助！

本文首次发表于《助八界 微信公众号》：中国跳水队的AI教练

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