“鷹眼”設計者的賽場跨年

架設好的高山滑雪自動跟蹤拍攝設備 北京理工大學供圖

團隊成員在國家高山滑雪中心安裝、調試被測試設備 北京理工大學供圖

2022年春節將是中國光學學會會員、北京理工大學光電學院教師褚旭紅在北京冬奧會賽場上過的第二個新年。

不同的是，2021年她過年的地點是北京延慶，2022年是張家口崇禮。“雙奧之城”的冰天雪地、數九嚴寒，她都見識過。“相比之下，還是崇禮的天氣更惡劣一些，動輒零下三四十攝氏度，凍得整個人都麻木了。”

“哪有人不想回家過年的？”想到這里，褚旭紅眼中露出一絲愧疚，但隨后是更加堅定的表情。去年春節，她多想給上大學的兒子做一頓豐盛的年夜飯，但是作為參與冬奧的科技工作者，科研任務始終高于家庭團聚。

為了高山滑雪自動跟蹤拍攝系統在比賽的特定拍攝中不出岔子，她毅然選擇了留下，留在她堅守數個晝夜的冬奧賽場上跨年。

“賽場鷹眼”解放攝影師雙手

“有了高山滑雪自動跟蹤拍攝系統，我們恐怕要‘失業’了。”在北京延慶國家高山滑雪中心，電視臺的攝影師打趣說道。

從前拍攝高山滑雪，都是攝影師扛著攝像機漫山遍野去拍攝，路線長、環境冷、費體力，拍攝難度非常大。

有人把北京理工大學開發的高山滑雪自動跟蹤拍攝系統比作“賽場鷹眼”，說的正是它精準的自動跟蹤和識別功能。只需在野外每隔150米架設一套，進行“接力”拍攝，即可將高山滑雪運動員自山頂高速滑下的全過程盡收“眼底”。該系統通過識別并捕捉高速滑行的運動員，進行全自動跟蹤拍攝，再將信號傳至電視臺，整個拍攝過程實現全自動，無需人工參與。這也難怪攝影師們發出如此的感嘆了。

高山滑雪的雪道落差大、彎多，有時接近直角彎，而運動員的速度高達130至140公里/小時，攝影師想要抓住精彩瞬間著實不易。“這就對系統的實時性提出了很高要求，因此設計時，設備的識別以及跟蹤是以毫秒計算。”項目負責人、中國光學學會光電技術專業委員會秘書長、中國儀器儀表學會光機電技術與系統集成分會秘書長、北京理工大學光電學院教授董立泉說。

在張家口云頂滑雪公園的U型槽滑雪賽道上，高山滑雪跟蹤拍攝系統將始終抓拍運動員，“隨時準備給他們一個特寫鏡頭”。褚旭紅表示，相比競速的高山滑雪，U型槽滑雪對動作細節拍攝的要求更高，從20米至200米，10倍變焦保證畫面時刻清晰；自動跟蹤的難度更大，高山滑雪運動員的運動曲線是自上而下的，而U型槽滑雪的運動曲線不僅有上有下，還不時有躍起。高山滑雪自動跟蹤拍攝系統用在U型槽滑雪比賽中再好不過。

“任務交給我們，就是國家對我們的信任”

項目的啟動，還要追溯到2018年8月的一天，董立泉興沖沖回到實驗室宣布了一件“大事”。

北京冬奧組委梳理了韓國平昌冬奧會的突出問題，其中就有高山滑雪拍攝的難題。經過多次考察與技術比拼，北京市將這一科研攻關的任務交給了董立泉團隊，要求團隊在2022年冬奧會前實現針對高山滑雪運動的全自動跟蹤拍攝。

長期深耕光電成像、光電探測和智能感知領域，該團隊小有名氣。2018年11月底，課題正式立項。“任務交給我們，就是對國家我們的信任與認可。”董立泉鄭重地交代每位團隊成員。之后的3年時間里，高山滑雪自動跟蹤拍攝系統就是他們工作的重心。

實驗室研制階段沒有真人實地測試，如何保證實際效果與實驗室效果吻合？他們想了很多辦法。實驗室內空間小，縱深至多不過10米，而實際場地有150米。他們就在實驗室墻上打投影，模擬賽場測試。

實驗室外，他們最常用的測試場地是北京理工大學操場。測試的時間緊、任務重，不可能等到冬天再進行。夏秋之際，團隊成員就騎上自行車，模擬運動員加速、減速、轉彎，測試自動跟蹤拍攝系統的跟拍效果，期間不知投來多少路人驚奇的眼光。

終于到了2021年1月至2月的“2020—2021賽季國際雪聯高山滑雪積分賽”和“相約北京—2020至2021賽季全國高山滑雪邀請賽及全國殘疾人高山滑雪邀請賽”，課題組可以進行賽場實地、真實賽事的測試了。可他們發現測試還要配合運動員的訓練時間，“更多的時候是等待再等待”。好在冬奧組委給了他們較高的“權限”，可以在賽場無限次坐幾條纜車變換拍攝位置和角度，還在山腳下撥了一間器材室供其使用。想著所作的努力終于要得到驗證，他們又興奮了起來。

即便前期籌備再完善，在延慶賽區測試時，一臺跟蹤相機還是“不幸”燒掉了。當時，董立泉的博士生趙祺森在場。當天場地一直在造雪，氣溫低給設備帶來防凍防水的要求，水汽導致電路短路、相機燒毀。直接影響當天的實驗無法再進行，團隊緊急從北京市區調配了一個相機過去。

遇到挫折，董立泉、褚旭紅并沒有苛責任何人。“要保持一顆平常心去戰勝困難。”他們給團隊人員加油打氣。一遍遍精細改進，不斷優化升級，最后的成品得到了攝影師的一致認可。升級后的攝像機，相當于做了一個恒溫箱，可以在零下40℃至60℃正常工作。

“凌晨踏雪上山，每日速食簡餐”

去年元宵節前一天，完成科研任務的董立泉再也“繃不住”了。他寫了一首打油詩發在朋友圈，文中寫道“凌晨踏雪上山，每日速食簡餐。節前節后半月，今日完美收官。”末了，他動情地感謝了所有人的辛苦付出，一下子收獲了300多個點贊。

這是一段怎樣的經歷？回憶起來，他用了“艱苦但干勁十足”來形容。

測試期間，應疫情防控要求，董立泉和團隊成員住在延慶城區指定的駐地，執行閉環管理，每天天剛亮就開車出發，“要趕在運動員出現在賽場前安裝好所有的設備，就必須起個大早”。每天早上7點纜車剛剛啟動，早上駐地食堂剛剛開餐，他們都是第一撥前來“打卡”的人，就連駐地工作人員都漸漸熟悉了這幾張“早起”的面龐。

一忙就是一整天，自熱食品、方便面、水，成為他們每日上山的標配。這樣的日子純粹又簡單，可誰又知道危險時刻潛伏在身邊。

有一次，前一晚是個雪夜，清晨清潔工來不及掃雪，山道彎彎曲曲，團隊成員眼見著前方低速行駛的車輛撞到了護欄上。那一天，一直最早的他們晚到了半小時。

他們每日從山腳器材室扛設備坐纜車，再到山頂安裝。高山滑雪自動跟蹤拍攝系統、40倍廣播級鏡頭、4K攝像機以及包裝將近100公斤,團隊四個人輪流搬、抬，一路精心看護，生怕有個閃失。

每次說到付出，董立泉總是先提及其他團隊成員。兩年留守賽場、沒有回家過年的，除了褚旭紅，還有趙祺森。已畢業的碩士生劉宗達，去年春節期間也在小海陀山奮戰了三周。碩士生楊燾去年因打疫苗“錯過”，倍感遺憾，今年他早早和家人商量好春節留守賽場。而董立泉去年也是除夕前一天從山上撤回市里，除夕后又接著投入項目中。

這在董立泉眼中并沒有什么特別，“拼搏奉獻是科技工作者的時代擔當，比我們辛苦的大有人在。能為北京冬奧會作點貢獻，是我們一生的榮耀”。作為中國光學學會一員，解決賽場光電難題責無旁貸，以董立泉、褚旭紅為代表的科技工作者群體正用智慧和汗水打造堅強的冬奧科技力量。