諾亦騰學(xué)術(shù)前沿分享? 第十二期

研究領(lǐng)域 | 花樣滑冰 運(yùn)動(dòng)測量

論文作者?| 日本 早稻田大學(xué)??羽生結(jié)弦

閱讀時(shí)間 | 約2分鐘

全文字?jǐn)?shù) |?約1000字

01 研究背景

目前，花滑賽事仍采用人工裁判評分。但隨花滑難度不斷進(jìn)化，評分標(biāo)準(zhǔn)日益復(fù)雜。將跳躍、旋轉(zhuǎn)、步法等各維度的細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)加起來，裁判要在幾秒內(nèi)考慮超過200項(xiàng)因素，作出近300項(xiàng)決定。而且，國際滑聯(lián)評分指南年年更新，裁判負(fù)擔(dān)可想而知。同時(shí)，關(guān)于僅靠人眼觀察的評分是否客觀公正的議論也日益高漲。

羽生結(jié)弦，世界知名花滑運(yùn)動(dòng)員，在他的早稻田大學(xué)畢業(yè)論文中，以諾亦騰 Perception Neuron 慣性動(dòng)捕設(shè)備為工具，探索了在花滑賽事中應(yīng)用動(dòng)捕技術(shù)輔助評分的可行性。

02 實(shí)驗(yàn)過程

羽生結(jié)弦選擇了后外結(jié)環(huán)跳（Loop）、后內(nèi)點(diǎn)冰跳（Flip）以及阿克塞爾跳（Axel）三種典型跳法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別進(jìn)行一周到三周半不等的多次跳躍。

后外結(jié)環(huán)跳、后內(nèi)點(diǎn)冰跳動(dòng)作的3D還原

諾亦騰PN系列動(dòng)捕設(shè)備對使用環(huán)境要求極其寬松，即使在溫度低、濕度大的滑冰場內(nèi)，表現(xiàn)依然穩(wěn)定。輕便的穿戴感受、超大的動(dòng)捕量程、穩(wěn)定的信號接收，給予羽生結(jié)弦廣闊的表現(xiàn)空間，他可自如展示各類高難度花滑動(dòng)作，而無需擔(dān)心數(shù)據(jù)偏誤或丟失，為實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

根據(jù)諾亦騰PN系列動(dòng)捕設(shè)備精準(zhǔn)采集的動(dòng)作數(shù)據(jù)，配套軟件Axis Neuron將羽生結(jié)弦的動(dòng)作實(shí)時(shí)呈現(xiàn)為3D模型，供回放分析。其中，Axis Neuron的基礎(chǔ)功能——接觸點(diǎn)判斷（Contact Point）給予了羽生結(jié)弦將動(dòng)捕技術(shù)應(yīng)用于花滑評分上的靈感。

Axis?Neuron顯示的模型足底接觸點(diǎn)

紅色為壓力增高的部分

3D模型的足底接觸點(diǎn)由諾亦騰自研算法生成，根據(jù)全身動(dòng)作數(shù)據(jù)計(jì)算足底受力，從而判斷足底接觸地面狀態(tài)。羽生結(jié)弦認(rèn)為，這將有效解決花滑賽事中的多種裁判難點(diǎn)。

他列舉3類違規(guī)情況：一是為獲取更高分?jǐn)?shù)，先轉(zhuǎn)體，后起跳，故意延遲離冰時(shí)間以增加旋轉(zhuǎn)周數(shù)；二是在后內(nèi)點(diǎn)冰跳（Flip）和勾手跳（Lutz）中混用內(nèi)刃和外刃；三是在規(guī)定刀齒點(diǎn)冰起跳的動(dòng)作中使用冰刀觸冰以增加跳躍高度。由于視角遮擋、標(biāo)準(zhǔn)模糊等原因，裁判往往無法對這三類錯(cuò)誤實(shí)施扣分懲罰。

根據(jù)諾亦騰PN系列動(dòng)捕數(shù)據(jù)，裁判可看清

運(yùn)動(dòng)員起跳使用的是內(nèi)刃還是外刃

羽生結(jié)弦認(rèn)為，基于諾亦騰PN系列動(dòng)捕設(shè)備的接觸點(diǎn)判斷技術(shù)，可根據(jù)接觸時(shí)間長短、接觸位置，準(zhǔn)確識(shí)別上述錯(cuò)誤動(dòng)作，避免裁判人眼觀察導(dǎo)致的評分主觀性問題。

03 研究結(jié)論

羽生結(jié)弦高度評價(jià)諾亦騰PN系列動(dòng)捕設(shè)備的性能表現(xiàn)及其功能，他認(rèn)為，在花滑賽事中應(yīng)用動(dòng)捕技術(shù)，將使對花滑動(dòng)作的定量分析成為可能，有效減少賽事評分的主觀性，促進(jìn)賽事公平公正。未來，動(dòng)作捕捉技術(shù)與機(jī)器學(xué)習(xí)的結(jié)合，還將打造人工智能裁判系統(tǒng)，助力花滑運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練與指導(dǎo)。

*本文圖表除特別注明外，均摘自論文原文。

文獻(xiàn)來源：

羽生結(jié)弦. (2021). 無線?慣性センサー式モーションキャプチャシステムのフィギュアスケートでの利活用に関するフィージビリティスタディ. ?1-7.

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