● 通讯员 刘明明

戴琼海

戴琼海，中国工程院院士、北京信息科学与技术国家研究中心主任、清华大学信息科学与技术学院院长、脑与认知科学研究院院长、中国人工智能学会理事长，现任民革中央教科文卫体委员会副主任。长期致力于立体视觉、计算摄像学和人工智能等领域的基础理论和关键技术创新，近年来主要从事国际交叉前沿——脑科学与新一代人工智能理论的研究，包括多维多尺度计算摄像仪器、光电认知计算的理论架构、算法与芯片等。主持承担973项目、国家自然科学基金重大仪器项目等国家级重大科研项目，以第一完成人在立体视频重建与显示、新一代立体视觉理论与关键技术等方面获得突破性成果，分别在2016年获国家科技进步二等奖、2012年获国家技术发明一等奖和2008年获国家技术发明二等奖。被中共北京市委、市政府授予2017—2018年度“首都精神文明建设奖”荣誉称号。

在清华大学灿若星河的专家方阵中，自动化系教授、博士生导师、宽带网数字媒体实验室主任戴琼海，凭借立体视频技术研究成果，占有重要一席。10余年来，他和他的团队在国家自然科学基金、“863计划”等项目的支持下，在立体视频获取、生成与显示等应用基础理论和核心关键技术方面，完成了具有自主知识产权的多项发明创新，突破了多个关键技术，改变了长期以来我国视频核心技术主要依靠引进的格局，实现了核心技术对外输出。2013年1月，戴琼海主持的“立体视频获取与重建技术及装置”项目获2012年度国家技术发明一等奖。

“不甘落后平生耻，蜕茧拼搏誓争先”

凭着奋起直追的执着精神，勇做立体视频技术的先行者

上世纪90年代末，数字媒体在信息产业中展露头角，国际上涌现出大量流媒体编码技术，但中国在这一领域却缺乏属于自己的知识产权。中国企业每生成一台DVD需支付的专利费高达利润的10.2倍，跨国公司仅专利费每年就从中国获利高达数十亿美元。当时正带领团队从事流媒体研究的戴琼海看在眼里，痛在心上。

进入21世纪，欧盟、美国、日本的立体视频研究项目陆续启动，引发了世界各国在信息显示技术领域新一轮的角逐。戴琼海敏锐地感觉到，立体视频的时代即将到来，中国市场再次面临“狼来了”的威胁，但这也是中国信息技术实现源头创新、赶超发达国家的一次绝佳契机。

“我们感到很难做，但是如果能‘扑上去’占据制高点，就可以挣外国人的钱，让外国人用中国的知识产权。”正是抱着这样的信念，虽然面临内容匮乏的困境和技术路线的彷徨，戴琼海和他的团队还是义无反顾地开始了立体视频技术研究的漫漫征程。

立体视频与平面视频最大的区别，在于它不仅是一个简单的解码过程，而是需要采集多视角的信息，并且重构成具有纵深感的视频影像，栩栩如生地显示在人们面前。这其中涉及从理论到应用、从内容到显示的一系列难题。

对现实场景进行重建与真实感绘制是立体视频内容生成的核心技术之一。通过调研，戴琼海认为，突破传统立体模型对3DMax等人工干预量大的专业软件的限制，转而通过现实场景对象采集的多视图像来重建高真实感的三维模型几何和纹理，是成为精确立体重建技术的必然发展趋势。这其中，首要的核心问题就是如何提高建模精度。

最初，他尝试搭建了容纳64个相机的系统，虽然具备了一定的立体效果，但并不能够重现真正的立体感。接着他们又搭起一座钢架，但精度的提高还是不显著。国际同行的实践经验告诉他，相机越密，立体感就越好。但是相机密度增加必然导致数据量非常庞大，很难处理。这一矛盾又如何解决呢？

经过反复尝试和研究，他们发现光的变化对于立体重建的精度有一定影响。传统方法是拍摄一系列视频然后进行匹配，类似激光扫描，细节匹配不佳导致三维模型重建精度不高；而如果加入光照的因素，不断变换光照并进行拍摄，就可以通过入射与反射时拍摄的视频信息找到法线的方向，从而得知其相对的位置关系。把这一“光度立体”的方法和多视图匹配的方法结合起来，就可以得到精度非常高的三维重建方法。

由此，戴琼海带领他的团队在国际上首次提出了视觉场理论，建立了视角、光照和事件的关系，“笼子”也由此诞生，不仅减少了相机数量，而且使建模精度得到了质的提升。到2010年，基于该系统实现的三维建模误差仅小于0.3毫米，在由美国国家科学基金会（NSF）等多家权威机构组织的国际评测中重建精度排名第一，至今未被超越。

“无畏荆棘漓汗水，登高眺远视广宇”

凭着朴实无华的科学情怀，让立体视频技术在国际上占据一席之地

立体视频的风潮席卷全球，但是站在这一领域技术研究最前沿的戴琼海却始终告诫团队师生：“不要盲目跟着别人做，一定要做最具原创性的研究。在新技术上抢占制高点，一定要比别人多看好几步。”

当今，影视作品中往往包含大量非现实场景或对象，既要看起来“真”，又要看起来“活”，立体视频制作中真实感纹理合成与运动自由控制的矛盾，长期以来一直是阻碍技术发展的共性难题。戴琼海和他的团队提出了一系列采样、跟踪及合成方法，实现了从“拍摄（反演）”到“创造”的突破，为立体影视制作提供了关键的技术支撑。形象地说，利用他们的技术来拍大片，技术人员再也不用费时费力在演员身体的各个关键节点上作出标记，后期再一一去除标记；“武林高手”们再也不用穿上呼吸窘迫的紧身衣，衣袂飘飘就可以把特技演员的动作“乾坤挪移”到自己身上，即使是悬崖峭壁这样非常复杂的环境也可以轻松实现动作映射——多视角高速采集运动对象，实现任意场景、任意服饰下的三维运动跟踪，将任意重建运动或创作运动映射至采集对象……与之相比，当年勇夺全球票房冠军的3D巨制《阿凡达》所采用的技术都要逊色不少。

除了数字媒体和文化创意产业，戴琼海和他的团队还将立体视频技术在军事、航天、医疗、教育等领域进行了推广。多年来，戴琼海带领团队始终坚持产学研密切结合，密切联系现实需求，让立体视频走进各行各业、千家万户。

2010年，上海世博会中国馆的两大展区——“希望大地”“森林碳汇”让前来参观的各国游客记忆深刻、流连忘返：步入展区，宛如置身于大自然的怀抱，“湿地”内的水潭清澈见底，流水潺潺，可爱的小鱼一会儿潜入水底，一会儿跃出水面……当游客忍不住伸手触摸时，才发现它其实是用3D多媒体虚拟技术所演绎的自然景象。这块采用高精度三维建模技术实现的裸眼立体电视屏幕，由戴琼海团队与上海大学等合作完成，成为科技办博的一大亮点。

2010年8月，戴琼海带领团队发明的平面视频立体转换技术通过美国著名数字多媒体软件公司SONIC全球竞标后，应用于其旗舰产品Raxio Creator立体视频转换编辑与播放平台，支持全球首款立体视频播放器，在北美市场同类产品中占有率高达62%。

2011年3月20日上午，我国完全拥有自主知识产权的立体视频芯片“清立方”在清华大学主楼接待厅宣布研发成功并举行合作签约仪式。正是戴琼海和他的团队，让“清立方”成功实现在电视机、机顶盒等产品中规模化应用，在终端实现了高清平面视频到立体视频的实时重建。现在，消费者使用几块钱一副的红绿眼镜，即可欣赏3D效果的电视画面。

无人机是立体视觉的重要应用，戴琼海对这一领域的探索最初源自于在课堂上提出的一次设想：“能不能有这么一架无人机，从7楼实验室穿过人群和楼梯等各种障碍物，为在4楼上课的我端来一杯水？”可是，这个对人类来说轻而易举的任务，要想由空中机器人来完成，需要做的事还很多。

“科研创新就是要勇于做第一个吃螃蟹的人！”戴琼海是这样教导学生，自己也是这样去做的。此前，戴琼海带领的宽带网数字媒体实验室在立体视觉及计算摄像学方面取得了重要进展，这一次他希望借助已有研究成果进一步在飞行器视觉导航方面有所建树。2010年，戴琼海作为首席科学家开始主持国家973计划项目“复杂条件下飞行器进近可视导航的基础理论研究，做好了前期的技术准备。2011年，戴琼海开始带领团队进行无人机方面的调研。未知领域的探索总是艰辛，但是凭着自身惊人的毅力和扎实的理论功底，戴琼海带领团队快步赶超国际先进水平。2013年8月，只用了不到两年时间，戴琼海带领的清华THRONE代表队成为全球惟一一支挑战成功的“任务终结者”，拿到了2013国际空中机器人大赛冠军，独享累积了4年的4万美元奖金，戴琼海带领他的清华无人机，飞出了世界NO.1。

“路遥修远留痕迹，超越自我永追求”。

凭着近乎偏执的工作热情，永做学科交叉前沿的探路人

科研工作是个苦差事，来不得半点马虎，不仅要有丰厚的知识积累，更要有持之以恒的毅力和永不满足的精神。戴琼海投入科研工作17年，经受了多少孤独寂寞，面对了多少失败挫折，流下了多少委屈泪水，仍始终保持永不停歇的冲锋姿态，用自身的实际行动诠释了一名清华科研工作者的良好精神风貌。

目标事业引领，以身感召聚人才。科研项目通常是个系统工程，需要多方技术力量支持，更需要有一个能紧密协作的团队。这些年，戴琼海的科研课题一个接一个，都是年初下任务，年底就要出成果，没有连续拼搏的精神是难以坚持的。研究室除了他外，都是年轻的硕士、博士，有的还是没找对象的大龄青年，是什么让他们如此坚定地跟着他这么玩命地干呢？学生徐枫感慨地说，是戴教授强烈的敬业精神感动了我们。清华大学主楼724、725实验室是他们的重要“根据地”，团队中也由这两个“番号”衍生出一个脍炙人口的典故：“724”，就是抓紧每周7天、每天24小时的时光，努力拼搏不放松；“725”则要在此基础上更进一步，“把24小时当成25小时来过”。高效再高效、奋斗再奋斗、集约再集约、创造再创造，724和725见证了戴琼海和他的团队成员多年来不断奔跑的姿态、不懈创新的脚步。

从这个优秀的集体中，先后走出了17名博士后（其中3名清华大学优秀博士后）、8名博士（其中两名清华优秀博士毕业生）和41名硕士。团队还为国家广播电视系统举办了四届工程硕士班，培养出百余名工程硕士。

“每当我深夜走出主楼，回望还有很多亮着灯的实验室，我明白我只是清华浩瀚星空中的一颗。是戴教授的言传身教，让我对清华人兢兢业业、勇于创新的品格有了更加深切的感悟。”这是戴琼海团队成员、自动化系2009级博士曹汛在清华大学2012年研究生毕业典礼上的一段肺腑之言。年轻的曹汛博士一毕业就成为南京大学的一名副教授，秉承戴琼海精益求精的传统，在新的工作岗位上继续追挥洒着理想与激情。

倾注全部心血，痴迷科研终不悔。在身边人眼里，戴琼海对工作的执着程度，简直可以用狂热来形容，他无时不刻不在想他的项目，无时不刻不在琢磨新的项目。问戴琼海有什么业余爱好，他笑着说：科研就是我最大的爱好，未知领域始终对我有无尽的诱惑。在清华的这十几年来，戴琼海几乎没有陪爱人逛过街，在家里跟孩子说话的时间都很少，早晨上班孩子没起床，晚上回去孩子已经睡了。想到这些事，戴琼海至今还内心酸楚，愧疚不已。科技成果越来越多，欠家人的爱也越来越多。戴琼海说，妻子对他工作的理解支持、生活上的倾心照顾，是他能不断取得科研突破的重要动力。

永葆创新激情，荣誉面前不止步。面对国家技术发明一等奖的荣誉，戴琼海想得更多的，还是中国在这一领域的未来发展，他更愿意把这次获奖看作是推进政产学研用紧密合作，加速立体视频技术成果产业化的重要契机。

大智者大善，戴琼海认真勤恳地耕耘在学科交叉---计算摄像学的前沿阵地，用“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴”来形容他为立体视频的奉献不足为过。十余年的顶层信息化探索与建设路途中，他如蜡烛般燃烧自己放出光芒。如今，戴琼海依然斗志不减，焚膏继晷，鼓舞和激励着身边的每一个人在科研的道路上阔步前行。

（清华新闻网9月23日电）

供稿：自动化系

编辑：吕婷

审核：程曦