人工智能会怎样改变我们的生活?毫无疑问的是,随着 AI 在现实场景中不断落地,它的影响正在渗透进现代生活的细枝末节。在体育领域,人工智能技术正在开辟出一条崭新的道路。NBA 的 IT 负责人曾透露,NBA 已建立了一套数据计算系统,能在比赛中挖掘数据,并通过机器学习进行数据建模。AI 也在开始扮演辅助训练的角色,微软开发出 Sports Performance Platform——一套解析运动员训练、比赛表现的数据化管理系统,可以为运动员提供运动数据分析。

而在国内,人工智能在体育领域的落地也正在起步。位于上海漕河泾开发区的上海淡竹体育科技有限公司是国内率先将机器视觉技术运用到体育运动领域的科技公司。淡竹于 2017 年开始研发运动视觉技术,历时两年,研发出了专业分析体育运动视频数据的淡竹运动视觉计算平台,并推出了基于运动视觉计算平台的智能体育产品—北极贝智能体育系统,成功落地在标准化智能体育教室和操场、标准化智能体质测试考场等场景中,实现了学生体育训练、教学、比赛以及体育中考的智能化,目前已经在上海、浙江等地区的中小学推广运用。

据淡竹体育科技创始人张立介绍,区别于人脸识别、交通违章等场景中的机器视觉技术,运动场景中的机器视觉需要更复杂、推理结果更准确的算法,一般深度学习算法给出的是置信结果,而运动场景中需要算法给出准确和确定的结果。淡竹的运动视觉技术能对连续的运动过程进行计算,分析出运动员的运动过程数据和运动成绩。淡竹基于运动视觉技术的产品颠覆了基于红外和压力等传感器技术的穿戴设备等传统产品形态,使运动员可以抛弃穿戴设备,在无器械场景中运动、训练和比赛。

其中北极贝智能体育系统主要基于摄像头和机器视觉算法采集视频、分析运动数据。在标准化智能操场中,以 50 米短跑为例,操场上的摄像头,先对学生的身份进行识别认证,系统发出 “准备”、“枪响(起跑)” 等语音指令,学生完成 50 米跑后,能够马上听到系统播报自己的成绩,运动过程中系统同时分析学生是否抢跑、是否串道等违规行为。在标准化智能体育教室中,摄像头可以监督和指导学生训练、测试的全过程,每项动作完成后可以在现场的屏幕上看到自己的运动过程数据、运动成绩和运动处方。

(淡竹科技的标准化智能操场和智能体育教室)

淡竹的运动视觉技术主要进行动作规范性分析和运动数据分析,实现自动化、标准化的体育教学和测试。一方面,算法会分析运动员的肢体状态,实时监督运动员是否遵守体育规则、动作是否规范,例如监督运动员在跑步项目中是否抢跑,在立定跳远项目中是否踩线或单脚起跳,仰卧起坐动作是否到位;另一方面,算法能根据运动过程数据分析运动员的技术、体能和生理机能等数据,给出针对性的提高成绩的运动处方,同时算法也为关键动作提供截图和数据分析,例如掷球运动中球的出手角度、出手速度、飞行时间、飞行高度,跳远运动中的起跳角度、腾空时间、摆臂幅度,腾空高度、落地重心等,这些数据生成的报告,结合运动生理学,能指出运动员哪些肌肉群是需要加强锻炼的,进而给出运动处方指导运动员针对性地练习薄弱的地方,不断完善动作,提高体育成绩。在中小学的应用场景中,系统使用学生体质测试数据,运用大数据分析技术,建立学生体质等级模型、体质考核评估模型,帮助家长和学校掌握学生的体质状况。

(机器视觉识别掷球运动中球的出手角度、出手速度、飞行时间、飞行高度数据)

对于学生来说,体育训练变得像在玩游戏一样有趣,每次运动能够得到即时反馈,看到自己的成绩和动作标准程度,进而调整自己达到更好的成绩。体育训练也更加自由灵活,智能体育系统全天候运作,学生可以自由安排时间完成体育老师安排的训练和测试任务。

对于学校和老师来说,智能体育系统使用机器视觉技术实现了自动化的体育训练和教学,能自动计算运动成绩,分析学生的技术、体能和生理机能等数据,并给出针对性的运动处方。从身份识别、成绩测量,到判定成绩和给出运动处方,是全自动、无人为监管的,降低了体育老师的工作负荷,让体育教学更高效,也保障了测试和比赛的公正、公平。在体育教学中,体育老师可以在使用电脑或 Pad 实时查看学生的个人报告,个性化地指导学生。

(学生的运动成绩及锻炼建议)

北极贝智能体育系统可以使用学校已部署的安防系统,也可以进行区域级的云端部署,并不会为学校增添巨大的财务负担,因此具备了大范围应用的基础。同时北极贝体智能体育系统也是基于 5G 的创新应用,可以和 5G 结合部署,充分使用 5G eMBB 网络切片的大带宽回传能力和边缘计算能力,从而以更低成本和更好的性能实现系统部署。

除了将运动视觉技术运用到校园体育教育领域,淡竹的产品规划还涵盖标准化智能体育技能等级考试,体育赛事数据分析,体育健身数据分析,智慧体育公园等场景。以淡竹目前正在研发的足球训练和赛事数据分析系统为例,该系统能够基于比赛实时视频实时分析训练场及体育赛场上球员的运动数据,包括球员在比赛中的控球、爆发力、速度、运动轨迹、位置热力图等数据,用于教练员现场指挥和赛后复盘。

淡竹体育科技拥有来自于国内外知名院校应用数学、计算机科学、控制理论等专业的人工智能研发团队,致力于机器视觉、深度学习、图像分析等人工智能核心技术和算法的创新性研究,以淡竹运动视觉计算平台为核心基础平台,研发体育、教育和健康领域的智能产品和解决方案,并持续保持在 AI 算法上的研发投入和持续创新。值得一提的是,淡竹体育科技已在体育运动人工智能领域进行了完整的专利布局。

据了解,淡竹体育科技目前正在引进教育行业的战略投资方,计划将北极贝智能体育产品推向全国的教育市场。除此之外,淡竹还计划与公益机构合作,在欠发达地区的中小学普及北极贝智能体育产品,创始人张立说明了公司的使命和愿景:“希望未来国内所有的中小学都能用上北极贝,用科技提高青少年身体素质,也通过技术创新让世界更加普惠和温暖。”