2月18日上午
北京冬奧會自由式滑雪
女子U型場地技巧決賽
在雲頂滑雪公園落下帷幕
中國隊選手谷愛淩奪得金牌
李方慧、張可欣分别獲得第5名和第7名
谷愛淩，2003年9月3日出生，2022北京冬奧會是谷愛淩的首次奧運之旅。此前，她已在本屆冬奧會上奪得自由式滑雪女子大跳台金牌、自由式滑雪女子坡面障礙技巧銀牌。自由式滑雪U型場地技巧是谷愛淩的優勢項目，在2021-2022U型場地世界杯四站比賽中，谷愛淩全部奪冠，獲得了賽季總冠軍水晶球。
中國自由式滑雪運動員李方慧
中國自由式滑雪運動員張可
自由式滑雪U型場地技巧項目于2014年在索契冬奧會上作為正式的比賽項目。這是一項兼具美感與危險的運動，通常被認為是比其他運動更加危險，是以在比賽或平時訓練中要求運動員們身穿護具。比賽是在一個形狀類似于U型的槽子裡進行，英文名為Halfpipe，結構由寬闊平坦的底部和兩側的凹面斜坡(或四分之一的圓管)組成。寬闊的底部是為了使運動員重新獲得平衡并為下一個動作做準備。在一輪比賽中，運動員一般需要在U型池内做5到6個動作，得分根據動作的騰空高度和轉體角度以及動作的流暢性、美觀性來判定。
比賽場地
本次北京冬奧會U型場地技巧項目場地位于張家口的雲頂滑雪公園。雲頂滑雪公園包括U型場地技巧、坡面障礙技巧、雪上技巧、空中技巧、障礙追逐、平行大回轉六條賽道，共計産生20塊金牌。
在U型場地雪上技巧項目中
裁判的打分基于對選手動作的準确判斷
然而在近220米長度的賽道上
選手不僅“上下飛舞”
而且在空中還要做出動作
清晰記錄下選手的“精彩瞬間”
對于比賽評分十分關鍵
北理工“鷹眼”系統（左下紅圈處）正在拍攝谷愛淩比賽中的空中動作
在本次冬奧會雲頂滑雪公園
就有這樣一套融入北理工智慧的
“鷹眼”駐守雪場
時刻清晰捕捉運動員的“一舉一動”
下面就帶大家了解一下！
來自北理工的“雪場鷹眼”
在北京2022冬奧會中，由北京理工大學光電學院董立泉教授、劉明副教授、褚旭紅老師帶領團隊研發的高山滑雪自動跟蹤拍攝系統不僅為高山滑雪比賽轉播、國家隊跳台滑雪日常訓練提供科技服務，還參加了U形槽滑雪技巧項目動作評判用視訊拍攝任務。這套來自北理工的“雪場鷹眼”系統将對U形槽比賽運動員的滑行過程進行特寫跟蹤拍攝，并實時傳輸到百米外的裁判室，供6名國際裁判員觀看打分。
架設好的自動跟蹤拍攝裝置
毫秒級！北理工“雪場鷹眼”
北理工研發的高山滑雪自動跟蹤拍攝系統可服務多個高山滑雪項目，該系統具備精準的智能識别和自動跟蹤功能，隻需在野外每隔150米架設一套，進行“接力”拍攝，即可将高山滑雪運動員自山頂高速滑下的全過程盡收“眼底”。
“高山滑雪的雪道落差大、轉彎多，有時接近直角彎，而運動員的速度最高可達130至140公裡/小時，用鏡頭抓住精彩瞬間着實不易。這就對系統的實時性提出了很高要求，而我們的裝置，識别以及跟蹤都是以毫秒計算的。”團隊負責人董立泉說道。
團隊在國家高山滑雪中心安裝、調試裝置
相比競速的高山滑雪，U型場地技巧除有滑行外，還伴有跳躍、回轉等動作，對動作細節拍攝的要求更高，且裝置被要求架設在結束區，從200米至10米，20倍變焦下要求畫面時刻清晰；不同于高山滑雪運動員的運動曲線是自上而下的，U型場地滑雪的運動曲線不僅有上有下，且運動員沿U槽壁左右滑行并躍起、回轉，頭頂還伴有“飛貓”等同步拍攝裝置，這給裝置的自動跟蹤和拍攝帶來更大難度。北理工師生通過精研算法，實作了系統對運動員的自動識别，并快速進行鎖定、跟蹤。
自動化的“雪場鷹眼”與現場人工值守的錄影機位
廣播級4K畫質+45倍變焦鏡頭
為了確定圖像畫質清晰，北理工的“雪場鷹眼”配置了廣播級4K錄影機和45倍變焦鏡頭，并具備自動變焦對焦、遙控變焦對焦及自動光圈調光功能，可以根據目标距離自動調節鏡頭倍率，在預設軟體的控制下，可平滑穩定地實作對運動員運動過程的精準跟蹤拍攝。
此外，該系統還具備自動和手動兩種工作模式，可在遠距離進行操控，進而避免攝像師長期暴露于嚴寒條件下，有效降低工作強度，并在必要時利用人工操作代替自動跟蹤功能，實作實時的人機互動。
裁判員通過“雪場鷹眼”實時觀看比賽
耐受極寒的恒溫“鷹眼”
滑雪場的溫度低至零下三、四十度，普通攝像器材在這樣的極端天氣下常常“罷工”。為了應對低溫挑戰，北理工團隊為高山滑雪跟蹤拍攝系統設計了密封圈和溫控加熱裝置，相當于給攝像裝置配備了恒溫箱，可輔助相機等關鍵部件在-40℃至60℃之間穩定工作。
經過實際檢驗，北理工“雪場鷹眼”在環境溫度零下20攝氏度、六七級大風吹雪的天氣環境下，仍能夠正常穩定工作，且在經過長達12小時的斷電關機室外低溫存放以後，依然可以正常開機啟動，各部件運作情況良好。這套自主研發的拍攝系統完全能夠滿足嚴寒環境下運動拍攝的實際需要。
北理工“鷹眼”不懼低溫“眺望”雪場
貢獻冬奧，使命在肩
2018年8月，北京冬奧組委和北京市科委通過對前幾屆冬奧會存在問題的認真梳理，經過多次考察與比拼，最終決定将高山滑雪拍攝的科研攻關任務交給北理工光電學院董立泉團隊，希望團隊在2022年北京冬奧會前實作針對高山滑雪運動的全自動跟蹤拍攝。
北理工光電學院自上世紀五十年代起就是國内光電研究領域的領軍者，近年來在光電成像、光電探測和智能感覺等研究領域取得了豐碩的科研成果。面對國家重大任務需求，北理勞工義不容辭，使命在肩。
除夕，北理工師生們在冬奧賽場的風雪中駐守跨年
自2018年11月起，董立泉帶領團隊成員全力投入項目攻關中，他們克服在實驗場地、測試對象和冬季運動季節性等的困難，抓緊時間開展研究工作。夏秋之際，師生們甚至騎上自行車，模拟運動員加速、減速、轉彎，測試自動跟蹤拍攝系統的跟拍效果。
2021年冬季實地測試期間，因疫情防控要求，團隊成員封閉在指定駐地，執行閉環管理，每天天剛亮就要趕在運動員到達賽場前安裝好所有的裝置。高山滑雪自動跟蹤拍攝系統、鏡頭、錄影機以及工裝等輔助裝置将近100公斤,師生們要輪流擡着搬運上山。
團隊成員在雲頂滑雪公園調試裝置
那個階段，每天早上7點，剛剛啟動的纜車、剛剛開餐的食堂，都見證了北理工師生的辛勤付出。一忙一整天，自熱食品、友善面、水，成為師生們每日上山的标配。
2022年元旦剛過，3名團隊成員就奔赴張家口賽區雲頂滑雪公園，在閉環管理區内，開展賽前的裝置安裝、聯調、測試等工作，并與國際雪聯（FIS）競賽代表、國際裁判員一起讨論相關細節。北理工“雪場鷹眼”輸出的影像畫面得到了FIS和裁判員們的一緻肯定和高度評價。
博士生趙祺森與國際雪聯（FIS）競賽技術代表在工作中交流溝通
文|北京理工大學