占領(lǐng)立體視頻技術(shù)制高點(diǎn)
——記國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)獲得者清華大學(xué)戴瓊海教授及其團(tuán)隊(duì)
來(lái)源：中國(guó)教育報(bào) 2013-01-19 高靚 程曦 白雪蕾
走進(jìn)位于清華大學(xué)主樓7層的一間實(shí)驗(yàn)室，一個(gè)直徑6米的大“籠子”映入眼簾，位于64個(gè)平面上的600多盞LED燈交替閃爍。這個(gè)“籠子”的學(xué)名叫“變光照的多視點(diǎn)動(dòng)態(tài)場(chǎng)景采集平臺(tái)”。自2010年以來(lái)，它一直是全球精度排名第一的三維建模設(shè)備。
它的創(chuàng)造者，正是清華大學(xué)自動(dòng)化系副主任戴瓊海教授所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)。10余年來(lái)，他們?cè)趪?guó)家自然科學(xué)基金、“863計(jì)劃”等項(xiàng)目的支持下，在立體視頻獲取、生成與顯示等應(yīng)用基礎(chǔ)理論和核心關(guān)鍵技術(shù)方面，完成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多項(xiàng)發(fā)明創(chuàng)新，突破了多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，改變了長(zhǎng)期以來(lái)視頻核心技術(shù)主要依靠引進(jìn)的格局，實(shí)現(xiàn)了核心技術(shù)對(duì)外輸出。
2013年1月，戴瓊海主持的“立體視頻獲取與重建技術(shù)及裝置”項(xiàng)目獲2012年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。
讓外國(guó)人用中國(guó)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)
進(jìn)入21世紀(jì)，歐盟、美國(guó)、日本的立體視頻研究項(xiàng)目陸續(xù)啟動(dòng)，引發(fā)信息顯示技術(shù)領(lǐng)域新一輪的角逐。戴瓊海敏銳地感覺(jué)到，立體視頻時(shí)代即將到來(lái)，中國(guó)市場(chǎng)再次面臨“狼來(lái)了”的威脅，但這也是中國(guó)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)源頭創(chuàng)新、趕超發(fā)達(dá)國(guó)家的一次絕佳契機(jī)。
“很難，但是如果能‘撲上去’占領(lǐng)制高點(diǎn)，就可以?huà)晖鈬?guó)人的錢(qián)，讓外國(guó)人用中國(guó)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。”正是抱著這樣的信念，在研究資料匱乏、技術(shù)路線(xiàn)不詳?shù)那闆r下，戴瓊海義無(wú)反顧地開(kāi)始了立體視頻技術(shù)研究的漫漫征程。
對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的重建和真實(shí)感繪制是立體視頻內(nèi)容生成的核心技術(shù)之一。經(jīng)過(guò)反復(fù)嘗試和研究，戴瓊海團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)光的變化對(duì)于立體重建的精度有一定影響。如果加入光照的因素，不斷變換光照并進(jìn)行拍攝，就可以通過(guò)入射與反射時(shí)拍攝的視頻信息找到法線(xiàn)的方向，從而得知其相對(duì)的位置關(guān)系。把這種“光度立體”的方法和多視圖匹配的方法結(jié)合起來(lái)，就可以得到精度非常高的三維重建方法。
由此，戴瓊海團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次提出了視覺(jué)場(chǎng)理論，建立了視角、光照和事件的關(guān)系，并在實(shí)驗(yàn)室搭建起開(kāi)頭描述的那個(gè)“籠子”，不僅減少了相機(jī)數(shù)量，還使建模精度得到了質(zhì)的提升。在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)等多家權(quán)威機(jī)構(gòu)組織的國(guó)際評(píng)測(cè)中，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的重建精度排名第一，至今未被超越。
2012年，戴瓊海在國(guó)際立體視頻大會(huì)上作了題為“視覺(jué)場(chǎng)捕捉和立體視頻應(yīng)用”的報(bào)告，成為第一個(gè)在該大會(huì)上展示原創(chuàng)性成果的中國(guó)專(zhuān)家。兩個(gè)半小時(shí)的開(kāi)場(chǎng)報(bào)告，數(shù)百名歐美學(xué)者報(bào)以熱烈掌聲，一些人由衷敬佩地豎起大拇指。
讓立體視頻走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)
早在2006年，戴瓊海和科研團(tuán)隊(duì)就在清華大學(xué)深圳研究生院建立了廣東省—教育部立體視頻產(chǎn)學(xué)研基地，與深圳超多維、北京凌云光電子等公司開(kāi)展密切的產(chǎn)學(xué)研合作，讓前沿技術(shù)在信息產(chǎn)業(yè)中“落地生根”。
上海世博會(huì)上，中國(guó)館的“希望大地”、“森林碳匯”展區(qū)讓參觀(guān)者印象深刻：流水潺潺、魚(yú)躍水面，宛如置身于大自然的懷抱。當(dāng)游客忍不住伸手觸摸時(shí)，才發(fā)現(xiàn)它是一塊屏幕。這塊采用高精度三維建模技術(shù)實(shí)現(xiàn)的裸眼立體電視屏幕，正是由戴瓊海團(tuán)隊(duì)與上海大學(xué)等合作完成的，成為中國(guó)館的一大亮點(diǎn)。
2011年3月，我國(guó)完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的立體視頻芯片——“清立方”在清華大學(xué)宣布研發(fā)成功并舉行合作簽約儀式。目前，“清立方”已成功實(shí)現(xiàn)在電視機(jī)、機(jī)頂盒等產(chǎn)品中的規(guī)?；瘧?yīng)用，消費(fèi)者使用幾塊錢(qián)一副的紅綠眼鏡，在家即可欣賞3D效果的電視畫(huà)面。
寬視場(chǎng)裸眼立體顯示系統(tǒng)目前已應(yīng)用于東芝、索尼、華碩公司的產(chǎn)品。授權(quán)全球視覺(jué)計(jì)算技術(shù)行業(yè)領(lǐng)袖N(xiāo)VIDIA公司在其產(chǎn)品中支持裸眼立體顯示軟件驅(qū)動(dòng)的芯片，在個(gè)人電腦市場(chǎng)占有率達(dá)到60%以上，授權(quán)著名多媒體軟件公司Cyberlink開(kāi)發(fā)的立體視頻播放器，占市場(chǎng)份額70%以上。
新征途上勇往直前
立體視頻技術(shù)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的發(fā)展壯大，蘊(yùn)含了“老中青少”四代清華自動(dòng)化人的理想與激情。老前輩張乃堯、徐文立，人到中年的爾桂花，年少有為的季向陽(yáng)、劉燁斌……說(shuō)起多年來(lái)并肩作戰(zhàn)的團(tuán)隊(duì)骨干，戴瓊海滿(mǎn)懷欣慰與感激。
清華大學(xué)主樓724、725實(shí)驗(yàn)室是團(tuán)隊(duì)的“根據(jù)地”。他們這樣解釋兩個(gè)門(mén)牌號(hào)的含義：“724”，抓緊每周7天、每天24小時(shí)的時(shí)間，努力拼搏不放松；“725”，把一天24小時(shí)當(dāng)成25小時(shí)來(lái)過(guò)。高效、奮斗、集約、創(chuàng)造，724和725見(jiàn)證了戴瓊海團(tuán)隊(duì)多年來(lái)不懈創(chuàng)新的腳步。
“每當(dāng)我深夜走出主樓，都會(huì)回望還亮著燈的實(shí)驗(yàn)室。在幾年的學(xué)術(shù)生活中，我對(duì)清華人兢兢業(yè)業(yè)、勇于創(chuàng)新的品格有了更加深切的感悟。”已是南京大學(xué)副教授的團(tuán)隊(duì)成員、自動(dòng)化系2009級(jí)博士曹汛說(shuō)。
面對(duì)國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)的榮譽(yù)，戴瓊海和他的團(tuán)隊(duì)想得更多的，還是中國(guó)在這一領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展。他們更愿意把這次獲獎(jiǎng)看作是推進(jìn)政產(chǎn)學(xué)研用緊密合作，加速立體視頻技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化的重要契機(jī)。
