滑雪场上的“鹰眼”

架设好的高山滑雪自动跟踪拍摄设备  董立泉团队供图

团队在国家高山滑雪中心安装、调试被测试设备 董立泉团队供图

团队成员在云顶滑雪公园调试设备 董立泉团队供图

“有了高山滑雪自动跟踪拍摄系统，我们恐怕要失业了。”在延庆国家高山滑雪中心，当地电视台摄影师打趣说道。

从前拍摄高山滑雪，都是摄影师扛着摄像机漫山遍野去拍摄，路线长、环境冷、费体力，拍摄难度非常大。

自从有了北京理工大学开发的高山滑雪自动跟踪拍摄系统，只需在野外每隔150米架设一套自动跟踪拍摄系统，进行“接力”拍摄，便可将高山滑雪运动员自山顶高速滑下的全过程尽收“眼底”。摄像系统通过识别并捕捉高速滑行的运动员，进行全自动跟踪拍摄，再将信号传至电视台，整个拍摄过程完全实现全自动，无须人工参与。这也就难怪摄影师们发出如此的感叹了。

“高山滑雪自动跟踪拍摄系统”是北京市科委重点支持、北京理工大学光电学院教授董立泉课题组承担的“科技冬奥”重点研发专项。“这是一个跨技术领域的集成化产品，在抗震、高低温环境以及智能算法上有它独特之处，目前在国内尚无同类产品。”董立泉告诉《中国科学报》。

采访时，团队成员、北京理工大学教师褚旭红刚结束张家口云顶滑雪公园户外作业，冒着严寒走在雪地里。赛场现已闭环，未来的冬奥会、冬残奥会，褚旭红和北京理工大学光电学院博士生赵祺森、硕士生杨焘等将是跟踪拍摄系统的守护者。

冰天雪地里，一阵大风刮来，镜头一晃动，画面就会模糊。高山滑雪跟踪拍摄系统基于陀螺稳定平台，即便在有四、五级风或有一定的震动环境中，依然可以实现4K高清拍摄。

滑雪场的温度低至零下三、四十度，普通的摄像机通常会在极端天气下“罢工”，而高山滑雪跟踪拍摄系统设计有密封圈、温控加热。“相当于给摄像机做了一个恒温箱，可以在-40℃至60℃之间正常工作。”赵祺森说。

而它最神奇之处还在于，智能识别运动员。雪道滑过来了一群人，有运动员、教练员、陪练，如何迅速找出运动员，这“难倒”了普通摄像机，就连摄影师也需要一些反应时间。然而，通过算法，高山滑雪跟踪拍摄系统可以自动识别运动员，并快速进行锁定、跟踪。

人脸识别并不神秘，但通常对实时性没有过高的要求，比如用于海关的人脸识别虽然数据量庞大，但动作常会有半分钟的延迟。

项目组成员在前期调研中发现，高山滑雪的雪道落差大、弯多，有时候接近直角弯，而运动员的速度最快高达130至140公里/小时，摄影师想要抓住精彩瞬间着实不易。“这就对系统的实时性有很高的要求，否则运动员下一秒已挪动了位置，计算结果是无用的。设计时，设备的识别以及跟踪是以毫秒计算的。”

这样的性能用在U型槽滑雪比赛中再好不过。速度快、动作变化多……U型槽滑雪摄影素以难度大著称。赛事要求运动员从一个25至30度的坡上滑下来，并做六七次跳跃动作，如运动员在空中跳起时要摸板、翻转。裁判则根据动作完成质量评分，就连经验最丰富的裁判也不可能完全凭借肉眼看清动作。

在张家口云顶滑雪公园的U型槽滑雪赛道上，高山滑雪跟踪拍摄系统将始终抓拍着运动员，“随时准备着给他们一个特写镜头”。褚旭红告诉《中国科学报》，相比较竞速的高山滑雪，U型槽滑雪对动作细节拍摄的要求更高，从20米至200米，10倍变焦保证画面时刻清晰；自动跟踪的难度也更大，高山滑雪运动员的运动曲线是自上而下，而U型槽滑雪的运动曲线不仅有上有下，还不时有跃起。有人把它比作“赛场鹰眼”，说的正是它精准的自动跟踪和识别功能。

冬奥会结束，高山滑雪跟踪拍摄系统依然大有用场。据董立泉介绍，这套系统实际上是一个自动识别与跟踪系统，将来还可用在追捕边境偷渡、油田偷油，要地防护、监狱管理，或演播室跟踪拍摄、大型运动场所的搜索识别跟踪等。