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Qualisys论文分享 | 冬奥会特辑·看见冰雪之上的动作细节

发布时间：2026/3/7 8:29:53关注度：1354

2026 年米兰—科尔蒂纳丹佩佐冬奥会与冬残奥会即将开幕，围绕冬季项目的科研工作逐渐进入阶段性回顾。

在 2022–2026 这一奥运周期中，大量研究聚焦于冰雪项目中特有的技术难题：在高速运动、强外力作用和低稳定性的冰雪环境中，动作是如何被组织和控制的？这些细微却关键的动作特征，又该如何被准确描述和分析？

在这一研究背景下，运动捕捉系统作为精确的三维运动学测量手段，被广泛应用于冬季运动相关研究。基于对该周期内采用运动捕捉方法的文献进行系统梳理，本文概括了冬奥会与冬残奥会项目中，围绕动作分析与运动机制理解展开的几个主要研究方向。

专项技术的结构化拆解

在冬季项目中，精英运动员与普通运动员之间的差异，往往并不体现在动作是否“正确”，而更多体现在动作结构、动作时序以及身体各部分协同方式的细微差别上。

由于滑行、跳跃等技术具有高度周期性、速度快、遮挡多等特点，仅凭肉眼观察或常规视频分析，往往难以对这些差异进行可靠量化。因此，研究者需要借助三维运动学等手段，对专项技术进行更加精细、结构化的拆解。

2025 年，成都体育学院Jialiang Yu 等在 Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 发表的研究《精英与业余单人花样滑冰运动员 Axel 跳跃下肢关节力学与肌肉协同模式的比较研究》(Comparative study on bilateral lower extremity joint mechanics and muscle synergy patterns in Axel jumps between elite and amateur single skaters) 体现了这一研究思路。

该研究在标准冰场条件下，采用 Qualisys 光学三维运动捕捉系统同步采集运动学与表面肌电数据，并结合肌骨建模，对 Axel 跳跃的助滑与起跳阶段进行分析。结果显示，精英运动员在关键阶段表现出更合理的关节时序组织与更集中的肌肉协同激活模式，其优势并非来自单一力量指标，而源于动作结构与神经控制策略的整体优化。

强度变化下的技术适应机制

冬季项目中的技术并非固定不变，而是会随着速度、坡度和外部功率需求的变化不断调整。研究者关注的核心问题，并非“技术是否发生变化”，而是技术在高强度条件下如何被重新组织与适配，以及这些变化是否具有可重复的规律。

2025 年，哈尔滨体育学院 Zijun Yu 等在 Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 发表的研究《冰上与陆上侧切动作的运动学与肌电学比较分析：以冰球运动员为例》（What are the differences between on-ice and off-ice side-cutting maneuver? A kinematic and electromyographic comparative analysis of ice hockey players）为这一问题提供了直接证据。

该研究采用 Qualisys 多摄像机三维运动捕捉系统结合同步肌电测量，对精英冰球运动员在冰上与陆地完成侧切动作时的关节运动学与肌肉协同特征进行对照分析。结果表明，冰上侧切动作呈现出不同于陆地的关节运动模式与神经控制策略，反映了运动员在低摩擦环境下对技术动作的适应性重组。

研究人员也提出，优化的训练方案应当纳入能够模拟冰面负荷特征的训练内容，以更有效地提升竞技表现并降低伤病风险。

伤病风险背后的动作控制机制

在高速度、低稳定性的冬季项目中，伤病并不总是由单次意外引发，而往往与长期形成的动作控制策略密切相关。近年来的研究逐渐从“是否受伤”转向探讨“伤病人群在动作控制层面存在哪些系统性差异”，试图在技术层面理解伤病风险的形成机制。

2025 年，Alique Malakian 等人在 Footwear Science 期刊发表的研究《有 / 无 ACL 重建史滑雪者在落地动作中的膝关节动力学与运动学特征》(Knee kinetics and kinematics of experienced skiers with and without ACL reconstruction performing landings）对这一问题进行了深入探讨。

该研究在实验室条件下，采用 Qualisys 光学三维运动捕捉系统结合测力台，对有无 ACL 重建史的滑雪者在标准化落地任务中的膝关节运动学与动力学参数进行分析。结果显示，即使在重返运动后，ACL 重建史滑雪者在膝关节运动模式和负荷分布上仍存在系统性差异。

研究认为，这些差异反映了不同的动作控制策略，并可能与潜在的再次受伤风险相关。

训练干预与恢复策略的动作层面评估

训练效果并不总能立即反映在成绩或力量测试结果中，而动作质量、稳定性和一致性的变化，往往更早出现。因此，研究者开始从动作层面评估不同训练负荷与恢复策略的影响，以更早识别潜在的过度疲劳或训练风险。

2024 年， Henrik Petre 等人在 Journal of Strength and Conditioning Research 发表的研究《高强度间歇训练后不同恢复周期对精英女子冰球运动员力量与爆发力的影响》（Effects of Different Recovery Periods Following a Very Intense Interval Training Session on Strength and Explosive Performance in Elite Female Ice Hockey Players）即采用了这一研究视角。

该研究在实验室条件下，利用 Qualisys 光学三维运动捕捉系统结合测力台，对跳跃等动作任务中的运动学与力学特征进行分析。结果表明，恢复周期的长短不仅影响力量与爆发力输出，也会影响动作执行过程中的稳定性与一致性。

这一发现提示，恢复策略本身是训练系统的重要组成部分，其影响不仅体现在体能层面，也体现在动作控制层面。

冬残奥项目中的人体—器械整体系统研究

在冬残奥项目中，竞技表现往往并非单纯由人体能力决定，而是由运动员、器械结构以及二者之间的交互方式共同构成。因此，相关研究逐渐从单一关节或肌群分析，转向从整体系统层面理解动作与表现的形成机制。

2022 年，首都体育学院 Chenglin Liu 等人在 Scientific Reports 期刊发表的研究《上肢等速肌力对坐式越野滑雪表现的预测作用》（Upper limb isokinetic muscle strength predicts the performance in cross-country sit-skiing）体现了这一研究取向。

该研究在实验室条件下，结合等速肌力测试与 Qualisys 光学三维运动捕捉系统，对双杖推进过程中上肢与躯干的运动学特征进行分析。结果显示，上肢力量水平与推进表现显著相关，强调了在冬残奥项目中，人体能力与器械结构之间的协同作用。

装备与器材设计的生物力学验证

在花样滑冰、高山滑雪等项目中，装备设计的改变往往十分细微，但其影响可能在高难度跳跃与落地阶段被显著放大。因此，科研人员需要借助运动学与动力学测量手段，对装备设计进行定量评估，而非仅凭主观感受或经验判断。

2025 年， Ondrej Spiegl 等人在 Sports Biomechanics 期刊发表的研究《轻量化与传统花样滑冰冰刀的比较：集成减振系统原型冰刀与跑鞋在模拟花样滑冰落地与垂直反向跳跃中的表现》（Comparison of lightweight and traditional figure skating blades, a prototype blade with integrated damping system and a running shoe in simulated figure skating landings and vertical countermovement jumps, and evaluation of dampening properties of the prototype blade）即围绕这一问题展开。

研究在实验室条件下，采用 Qualisys 光学三维运动捕捉系统结合测力台，对运动员完成跳跃动作时的三维运动学参数及落地冲击特征进行分析。结果显示，减振冰刀可在特定落地阶段改变冲击特性，而未对关键运动学表现产生不利影响，为花样滑冰装备设计提供了量化依据。

新型测量方法的参考与对照研究

随着可穿戴传感器的发展，冬季项目研究开始探索多种测量手段的组合使用。在这一过程中，科研人员需要可靠的实验室级参考方法，对新型测量方案的精度与适用性进行验证。

2022 年， Frederic Meyer 等人在 PLOS ONE 期刊发表的研究《基于惯性测量单元的越野滑雪滑行子技术时间参数验证》（Validation of temporal parameters within the skating sub-techniques when roller skiing on a treadmill, using inertial measurement units）即采用了这种对照思路。

该研究在跑台条件下同步采集 IMU 数据与基于反光标记的多摄像机运动捕捉数据作为参考，对两种方法进行对照验证。结果显示，IMU 方法在关键时间参数识别方面具有较高精度，为多测量系统融合研究提供了方法学基础。

回看 2022–2026 这一奥运周期，可以看到，围绕冬奥会与冬残奥会项目的研究，并非试图用单一指标或“标准动作”去解释复杂的竞技表现，而是从具体技术问题出发，逐步拆解动作在不同速度、负荷与情境下的组织方式。

通过对动作结构、时序安排、控制策略以及人体—器械协同关系的精细分析，这些研究使原本发生在高速滑行与瞬间落地中的细节，得以被清晰地描述和讨论。正是这些来自实验室测量与系统分析的积累，使研究者能够更深入地理解冰雪项目中动作是如何被调整、适配并稳定执行，从而为理解冬季项目的技术表现奠定重要基础。

冬季运动研究对运动捕捉系统提出了双重要求：一方面，需要具备高分辨率的三维运动学测量能力，以支持对动作结构、时序组织和协同关系的分析；另一方面，冰雪项目常伴随强光、雪地反射、低温与潮湿等环境因素，测量系统必须能够在非理想条件下保持稳定运行。

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主动过滤开启前

主动过滤开启后

Qualisys 主动过滤是一种在摄像机内部完成的硬件级处理技术，可在极强光照的捕捉环境中显著提升系统性能。

Qualisys 的光学运动捕捉系统在硬件与光学层面引入主动过滤与定制阳光滤镜机制，使反光标记点在强反射与直射光条件下仍能被稳定识别。同时，防护型摄像机具备 IP67 级防水防尘能力，并支持 −15 ℃ 至 45 ℃ 的工作温度范围，可适应冬季训练与测试场地的实际环境需求。

英国巴斯大学研究人员利用 Qualisys 混合运动捕捉系统，对钢架雪车起跑阶段进行运动学分析

图源：CNN对英国巴斯大学视的采访视频频截图

在应用层面，Qualisys 长期支持基于反光标记点的高精度三维运动学测量，用于复杂动作的细节拆解与重复性分析；在此基础上，系统也引入了无标记（markerless）运动捕捉能力，为不同研究情境提供更灵活的测量选择。相较于传统标记点方法，无标记运动捕捉无需在被试身上布置标记，更适用于多人互动、快速姿态变化或对动作自然性要求较高的研究场景。

值得注意的是，Qualisys 的混合运动捕捉系统使研究者可以在同一系统、同一坐标系与同一软件环境中，结合使用基于标记点与无标记的运动捕捉方法，从而根据研究阶段与问题需求，在测量精度与采集灵活性之间进行合理平衡。

此外，工业级线缆与串联式布线方案降低了多摄像机系统的部署复杂度，使系统从实验室向户外或临时测试场地迁移更加高效；借助 QTM 软件平台，运动捕捉数据还可与测力台、肌电、眼动等多种设备实现实时同步，在统一的时间与空间框架下整合多模态信息。

对于冬季项目研究而言，Qualisys 运动捕捉系统能在复杂条件下持续提供稳定、可比较且可解释的数据，从而真正支持对冬奥会与冬残奥会项目中技术表现与动作机制的深入研究。

Qualisys是全球领先的高精度运动捕捉和3D位置追踪系统供应商，旗下设备可应用于工业、生物力学、影视动画、虚拟现实、机器人和运动科学等多个领域。Qualisys运动捕捉系统可在室内、户外、地面及空中、水下等各种环境中使用。赢富仪器是Qualisys的中国官方代理商，如需获取相关产品或了解更多信息，欢迎致电4006-111-556详询！

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