——写在2022北京冬奥会开幕之际
哈尔滨工业大学计算学部模式识别与智能系统研究中心自2003年以来，将机器视觉、机器学习技术运用于冰雪竞技体育运动，先后完成了短道速滑滑行数据测量、智慧滑雪场建设、数字冰壶场建设、冰壶机器人和冰壶比赛决策规划等系统的研制工作。研究中心有十位教师参加了上述冰雪运动数字化、智能化科研项目，培养了五名博士（孙达、刘国军、于雪松、王玉茹、刘晨光）和二十多名硕士。
2003年，在哈工大优秀校友、客座教授、美国犹他州里大学终身教授承恒达先生指导下，模式识别与智能系统研究中心师生承担了第二十届冬奥会（2006年，意大利都灵）科研攻关项目——“短道速滑滑行数据测量系统”。该系统从视频数据中分析训练或比赛全过程的运动员运动状态数据，有力地提升了运动员的训练水平和技战术水平。我国运动员为中国代表团夺得都灵冬奥会的首面金牌。该项目的科研成果于2006年获得国家体育总局“第二十届冬季奥运会科技攻关与科技科技服务奖”。
图：科技奖励证书
图：我国优秀短道速滑运动员大杨扬、小杨扬、李佳军在研究中心与科研人员合影
图:短道速滑滑行数据测量系统
以短道速滑为应用背景，模式识别与智能系统研究中心深入开展了大场景高速多目标运动分析与理解方面的理论研究，取得了多项理论研究成果。刘国军副教授在攻读博士学位期间在期刊《Pattern Recognition》上发表学术论文“A Novel Approach for Tracking High Speed Skaters in Sports Using A Panning Camera”，刘晨光博士在期刊《Journal of Intelligent and Robotic System》上发表学术论文“2D Articulated Pose Tracking Using Particle Filter with Partitioned Sampling and Model Constraints”。
图：刘国军在攻读博士学位期间在期刊《Pattern Recognition》上发表学术论文。刘国军现为计算学部副教授、博士生导师
图：刘国军在攻读博士学位期间在第十一届全国冬季运动会科学大会上作报告
图：短道速滑单目摄像机大场景重建
2017年，模式识别与智能系统研究中心承担了中央引导地方科研项目——“智慧滑雪场建设”。在亚布力建成了我国首个1500米智能越野滑雪场系统，能够在运动员训练过程中实时监视雪道、环境和运动员运动和生理数据，明显提高了越野滑雪训练效率。该系统已服务于黑龙江省多支越野滑雪队的训练。2019年，国家体育总局局长苟仲文同志和时任黑龙江省省委书记张庆伟同志先后到现场视察，并给予高度肯定。
图：亚布力越野滑雪场训练指挥系统
图：张庆伟同志和苟仲文同志视察亚布力滑雪场训练指挥大厅
2017年4月，模式识别与智能系统研究中心与黑龙江省体育科学研究所成立了“冰雪智慧体育工程联合实验室”。
2018年，模式识别与智能系统研究中心在国家体育总局和黑龙江省体育局支持下，承担了冰壶运动博弈与决策技术研究和数字冰壶场建设项目，提出了连续状态-动作空间，不确定环境强化学习方法，在哈尔滨冰上基地建成了数字冰壶场。与该项目开始实施的同时，模式识别与智能系统研究中心组织优势科研力量开始冰壶机器人系统的预研工作，着力解决载具在冰面上的运动控制、冰壶分布与态势感知、计算机模拟环境生成的比赛策略向冰场-机器人环境的知识迁移等科学技术难题。在这个过程中形成了坚实的研究基础。2020年，冰壶机器人系统项目得到国家重点研发计划项目“科技冬奥”项目“冰场环境感知与冰壶比赛决策规划（课题）”和黑龙江省重点研发项目“面向2022北京冬奥及龙江冰雪产业的智能冰壶机器人”的支持。目前，项目组已携带冰壶机器人到达北京冬奥会冰壶比赛场馆，并完成了设备调试和测试工作。
图：数字冰壶场研制现场
图：冰壶比赛对抗系统
图：冰壶机器人系统研制团队在2022北京冬奥会冰壶比赛场馆进行前期调试
图：计算学部金野副教授和研究生庞晋波同学在2022北京冬奥会冰壶比赛场馆进行前期调试
二十年来，模式识别与智能系统研究中心紧密围绕冰雪竞技体育运动对信息技术、人工智能技术的需求，开展理论研究和关键技术攻关工作，取得了若干科研成果。模式识别与智能系统研究中心在实施智慧冰雪一系列科研项目的过程中得到了黑龙江省体育科学研究所的专家、黑龙江省越野滑雪队和黑龙江省冰壶队的教练员和运动员、黑龙江省体育学院的专家的指导和帮助。
附：
承担的与冰雪竞技体育运动相关的科研项目：
国家体育总局项目，短道速滑滑行数据测量系统。
中央引导地方科研项目，智慧滑雪场建设。
中央引导地方科研项目，数字冰壶场建设。
国家重点研发项目“科技冬奥”，冰场环境感知与冰壶比赛决策规划（课题）。
黑龙江省重点研发计划项目，面向2022北京冬奥及龙江冰雪产业的智能冰壶机器人。
已授权和已经申请的专利：
发明专利：一种越野滑雪赛道风速场预测方法，申请（实质审查）
发明专利：一种越野滑雪赛道雪质预测方法，授权
发明专利：一种基于比赛视频的场地数据恢复方法，申请（实质审查）
发明专利：一种冰壶运动轨迹的测量系统，申请（实质审查）
实用新型：一种智能冰壶擦装置，授权
发明专利：冰壶运动员姿态检测与动作分析系统，申请（实质审查）
发明专利：一种越野滑雪运动轨迹跟踪与视频采集方法及系统，申请（实质审查）
编辑：刘鹏
审核：赵巍