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                        揭秘機器視覺技術,如何花式助力這場冰雪之約?
                        2022年1月20日

                        從“同一個夢想”到“一起向未來”,雙奧之城北京即將在這個冬天再次迎來奧運火種。然而,同14年前大不相同,2022年的中國已然是全球新一波人工智能浪潮的領導者,自動駕駛、自然語言處理NLP、機器視覺CV、深度學習DL、數據挖掘DM,一系列眼花繚亂的人工智能概念都將在為期兩周的冰雪盛事大顯神通。機器視覺技術將在冬奧會中扮演怎樣的角色呢?

                        1.AI 裁判

                        2022年北京冬奧會引入的AI評分系統,可將轉瞬即逝的動作轉化為空間坐標上量化的數據指標,無論是動作糾偏還是參考模擬示范對動作打分,都可以達到極高精度,除了能在賽前幫助運動員訓練,還能在比賽中輔助人類裁判,完成評分工作。

                        “同場競技” 輕松看懂冠亞軍之爭

                        冰雪競技中頂尖運動員的表現往往不分伯仲。在一些單人比賽中,選手會以不同的翻轉、騰空動作完成賽程,在觀眾大呼“過癮”的同時,如何能更直觀地了解到選手的技術差異?實際上,這其中運用的目標識別與目標跟蹤早已是計算機視覺(CV)領域的研究已久的問題。作為人工智能的重要組成部分,它自然也對GPU和內存有很高要求。

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                        圖片來源:商業新知網站

                        近日,在 CCTV-16奧林匹克頻道播出的《奧秘無窮-首鋼滑雪大跳臺》節目中,百度集團副總裁、深度學習技術及應用國家工程實驗室副主任吳甜介紹:“通過“3D+AI”技術解決了高速度、高難度動作還原的難題,將單人比賽項目變成“多人比賽”,實現了冠、亞軍比賽畫面的三維恢復和虛擬疊加,讓觀眾通過一個賽道,看到不同選手的實時動作。”

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                        “同場競技”實現畫面三維恢復及虛擬疊加

                        圖片來源:百度智能云微信公眾號

                        “時空定格” 每個動作都抓得“穩又準”

                        對于觀眾來說,不僅要看懂同場競技選手的技術差異,更想看懂、看清每個選手在空中的比賽動作。跳臺滑雪運動員的高速運動狀態達到每秒16米,還需要在空中完成復雜的翻騰和轉體動作,憑借肉眼很難捕捉到每個動作。

                        百度集團副總裁、深度學習技術及應用國家工程實驗室副主任吳甜介紹:“通過時空定格技術把時序的連續動作定格到3D 空間,不僅讓觀眾看清動作,還實現了360度多角度觀看。通俗點說,就好像實現了一個3D 版本的“頻閃照相機”,通過多次“頻閃”捕捉高速連續的運動,讓觀眾全方位看到選手的每一個動作細節。 ”

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                        圖片來源:中國青年報

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                        不同于以往以人力為主的服務方式,“智慧化”將成為本屆冬奧會場館最大的亮點。本屆冬奧會,場館賽時將“開啟智慧化運行”,呈現一系列“智慧化應用”。

                        上百臺機器人將上崗服務承擔起疫情防控和服務的重任,提供巡游、送餐、導引、清廢等服務。疫情防控工作準備方面,冬奧會場館防疫在人防的基礎上,引入了智慧運營平臺、消毒機器人、數字哨點機器人、巡檢機器人等各類機器人助力疫情防控。

                        2.哈工大冰壺機器人

                        一款“冰壺機器人”將在北京冬奧會亮相,它不僅將在冰壺比賽期間進行表演,還將在群眾體驗場與海內外觀眾進行互動。這款機器人通過遠程操作完成冰壺游戲,并與其他機器人協同競技,有效提升冰壺運動的觀賞性和娛樂性,幫助更多人了解冰壺、喜愛冰壺。

                        這款機器人是如何研制的呢?

                        由哈工大牽頭研制的冰壺機器人,利用人工智能、圖像識別、自動控制等先進技術,可以彌補冰壺戰術分析手段的不足,輔助運動員進行訓練,為我國“科技冬奧”計劃提供重要保障。

                        自動夾取、釋放冰壺、準確擊中目標。哈工大計算學部模式識別與智能系統研究中心的工作人員正在為冰壺機器人做著最后的調試工作。

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                        ▲2021年12月28日,哈工大大四學生王可亮在冰場上調試冰壺機器人。新華社記者 楊思琪 攝

                        圖片來源:新華社

                        據悉,借助哈爾濱冰壺運動基礎好的優勢,從2019年起,哈工大計算學部就聯合樂聚機器人、哈爾濱體育學院、黑龍江省體科所等體育和人工智能專業隊伍,組成20多人的研發團隊構思和設計一款能夠與人協作,共同完成冰壺比賽的機器人。

                        據哈工大計算機學院副院長劉鵬介紹,“首先我們在機器人冰壺上架設相機以及場地這個相機來感知場地的狀態以及整個比賽態勢的信息,得到這些信息之后,我們把這些信息放到一個仿真系統當中進行推演,通過博弈和決策來推導出決策的策略,驅動機器人去執行這個動作。”

                        冰壺運動對人體感知有著特別細膩的要求,從賽道的澆筑開始,專業的制冰師需要精細修整冰面,然后噴灑溫熱的小水滴,凝結后形成一層具有磨砂感的賽道。

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                        ▲冰壺

                        圖片來源:央視新聞

                        不同溫度、不同顆粒、不同的制冰師都會讓冰壺賽道呈現不同質感,并且隨著冰壺和賽道的每一次親密接觸,這種質感都在發生細微的變化。運動員需要在有限的投擲回合中感知、體會和利用這種變化,進而完成有針對性的戰術動作,這也是冰壺運動的魅力之一。怎樣才能讓機器人也體會到這種不確定的藝術魅力?學校團隊在“博弈策略”和“投擲控制”兩個層面進行了攻關。

                        “不確定性主要分為技戰術設計和實時投擲兩個方面。技戰術設計方面我們通過人工智能方法,通過強化學習來模擬決策過程,搜索出最優的策略。在投擲過程中為了克服冰壺投擲的不確定性,我們實時追蹤冰壺的運動速度,并且進行在線學習實時調整我們的模型,來獲得一個最佳的效果。”哈工大計算學部主任劉挺說。

                        3.消毒機器人上崗

                        作為防疫的利器,消毒機器人理所當然也被應用在冬奧會場館之中。

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                        霧化消毒機器人,一次霧化!消毒超1000平米

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                        圖片來源:新華社

                        霧化消毒機器人和UV紫外線消毒機器人將為大家服務啦。霧化消毒機器人采用化學消毒的方式,一次能裝16升消毒水,通過頭頂上的四向噴頭將液化出來的氣物噴灑至空氣中,一分鐘消毒面積可達36平方米,單臺機器人消毒面積最多可覆蓋1000平方米以上,續航時間4-5小時,將被用于進行冬奧會場館大場景的消殺工作。

                        UV紫外線消毒機器人通過紫外254納米紫外線波長的光波對區域進行消毒,將被應用于冬奧會場館核心區域進行小場景消殺工作。

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                        圖片來源:海淀宣傳公眾號

                        機器人可定時、定量啟動自動消殺,突破了傳統消毒設備無法移動的局限。

                        4.防疫神器--可穿戴體溫貼

                        防疫神器可穿戴“體溫貼”,在冬奧會中,成為工作人員防疫的第一道防線。據了解,“體溫貼”式測溫計體積非常迷你,且測溫非常精準,檢測體溫的誤差只在0.1-0.2℃之間,最小0.05℃。

                        可是一個智能測溫計加一個大號創可貼為啥能被稱之為黑科技?——其實“體溫貼”在某種意義上來說,可以將之看作是測溫機器人。

                        刷新智能研發的“體溫貼”是一款內置芯片的“刷芯無線電子體溫計”,專門針對連續體溫檢測。“體溫貼”可以和手機上的APP綁定,將檢測到的體溫數據遠程、實時上報給數據后臺,通過前段智能體溫計搭配體溫檢測管理系統,可以起到實時的檢測工作人員體溫的效果,遠程的監控系統,每3秒采集一次體溫數據,一旦超過37.3℃,系統就會自動報警,以短信的方式通知防疫管理人員。

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                        ▲可穿戴智能體溫計示例圖     

                         圖片來源:海淀宣傳公眾號

                        除此之外,針對冬奧會場館的運行需要,北京海淀區使用了定制開發的考勤出入、人員定位等功能,不僅能記錄相關人員的行動路線,掌握體溫異常者的接觸人群,做到防疫信息快速掌握,還能進準抓取疫情傳播途徑。

                        這就像為場館疫情防控裝上了“千里眼”,可精準、快速、實時鎖定體溫異常的人群。

                        5.無人巡檢機器人

                        智能“小白”巡檢機器人此次入選冬奧會場館負責人場館內主要進場區域日常巡視工作。

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                        圖片來源:新華社

                        防疫小精靈實現了可移動的公共空間巡控、防火門檢測和實時視覺檢測,同時還具備口罩檢測預警、熱紅外測溫和循環宣講功能。通過巡檢工作,無人巡檢機器人可及時提醒工作人員戴好口罩防疫防護工作。

                        在機器人頭部還裝有全自動感應噴頭,在需要的時候,工作人員也可到小白機器人跟前汲取洗手液進行手部消毒。

                        6.物流機器人上崗

                        除了防疫工作之外,在冬奧會的準備和進行中物資的運送也是必不可少的。為了物品運送更加高效,同時也為了減少人員接觸,冬奧會組委會針對不同的物品運送場景選取了幾個不同類型的智能物流機器人。

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                        ▲室內智能配送設備

                        圖片來源:北京2022年冬奧會公眾號  

                        在冬奧會場館閉環內外兩層鐵馬之間4米的緩沖區,室外智能物流機器人承擔起運送大件物品,保障閉環內人員所需物資的職責。據了解,室外智能物流機器人承重能力在30-300kg,可實現無人接觸式的單項終端配送,可以自由移動、自主避障、自動回充,還可以智能規劃路徑,工作人員只需要將他們想要交付的貨物放在物流機器人的頂部,機器人就會運送到交付站并根據預設的路線卸載貨物,這將極大減少人員接觸。

                        7.智慧媒體餐廳

                        冬奧會將啟用智慧餐廳,通過對餐廳進行智慧化改造,機器替代人成為服務的主力軍。這家智慧餐廳位于國家會議中心二期項目——冬奧會主媒體中心,所在位置是北京奧林匹克中心區。

                        智慧餐廳面積達到5400平方米,能同時容納1700余人用餐。餐廳內的智能、自動餐飲設備,均由碧桂園千璽機器人集團研發制造,所有設備均能夠24小時運作,保證點餐、制餐、出餐全流程自動化完成。

                        大型智慧餐飲設備包括可以自己大炒特炒爆炒的智能炒鍋。會自己開蓋、加油的智能煲仔飯機。

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                        圖片來源:中國青年報

                        根據不同食材自動控制油溫的智能小吃炸品機。

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                        圖片來源:新華社

                        20秒就可以制作一個新鮮熱乎的漢堡包的智能漢堡機。

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                        圖片來源:小Ai的世界

                        這些設備自動化運行保障了出品豐富、品質穩定,也大大提高了供餐效率。食物制作完成之后,由可愛的粉紅小機器出場了——云軌小車,前來傳菜。

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                        圖片來源:中國青年報

                        食物通過空中云軌自動送達對應餐桌上空,下菜機讓美食“從天而降”,一份美食就呈現在各國媒體朋友眼前啦!

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                        圖片來源:中國青年報

                        享用美食之余,還可以再來杯喝的,因為這里有左右逢源、翩躚起舞的智能調酒機呀!

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                        圖片來源:中國青年網(圖1) 、小Ai的世界(圖2)

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                        智能咖啡設備(大白機器人)也被安置于媒體中心提供服務。智能咖啡設備其實是一個雙臂協作機器人。據了解,大白機器人由兩條六軸協作式機械臂組成,左右機械臂可以同時開工,能精準執行各種不同的動作??赏瓿扇《?、稱重、取水、上水、沖泡等一系列咖啡制作工藝。大白機器人復刻了大師級手沖咖啡的流程,能像咖啡大師一樣在進行拉花工藝展示的同時保證每一杯都能達到最好效果。只需4分鐘,沖咖啡“大師”大白機器人就可制作一杯醇香的咖啡。

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                        圖片來源:北京海淀官方發布公眾號

                        冬奧期間,咖啡機器人將主要用于服務媒體和大家庭等客戶。通過這種機器人的操作,在減少人與人之間交互的同時,也能降低疫情傳染的風險。

                        可以看到,從智慧防疫到智慧物流、智慧服務、智慧餐廳、智慧媒體,在冬奧會中,機器視覺技術的運用已經隨處可見。在科技的加持下,冬奧會將不僅僅是運動健兒的戰場。各有所長的各類機器人將為我們帶來一場關于未來科技生活的全新體驗。

                        中國加油!祝愿中國運動員奪得更多金牌!

                        (素材來源:新華社、2022北京冬奧會公眾號、中國青年網、北京海淀官方發布公眾號、海淀宣傳公眾號、商業新知網、機器人大講堂、小Ai的世界、百度智能云微信公眾號等,由VisionChina組委會綜合整理,轉載請注明。)

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