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占领立体视频技术制高点

——记国家技术发明一等奖获得者清华大学戴琼海教授及其团队

来源:中国教育报 2013-01-19 高靓 程曦 白雪蕾

  走进位于清华大学主楼7层的一间实验室,一个直径6米的大“笼子”映入眼帘,位于64个平面上的600多盏LED灯交替闪烁。这个“笼子”的学名叫“变光照的多视点动态场景采集平台”。自2010年以来,它一直是全球精度排名第一的三维建模设备。

  它的创造者,正是清华大学自动化系副主任戴琼海教授所带领的团队。10余年来,他们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。

让外国人用中国的知识产权

  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。

  “很难,但是如果能‘扑上去’占领制高点,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,在研究资料匮乏、技术路线不详的情况下,戴琼海义无反顾地开始了立体视频技术研究的漫漫征程。

  对现实场景的重建和真实感绘制是立体视频内容生成的核心技术之一。经过反复尝试和研究,戴琼海团队发现光的变化对于立体重建的精度有一定影响。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。把这种“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,并在实验室搭建起开头描述的那个“笼子”,不仅减少了相机数量,还使建模精度得到了质的提升。在美国国家科学基金会等多家权威机构组织的国际评测中,该系统实现的重建精度排名第一,至今未被超越。

  2012年,戴琼海在国际立体视频大会上作了题为“视觉场捕捉和立体视频应用”的报告,成为第一个在该大会上展示原创性成果的中国专家。两个半小时的开场报告,数百名欧美学者报以热烈掌声,一些人由衷敬佩地竖起大拇指。

让立体视频走进千家万户

  早在2006年,戴琼海和科研团队就在清华大学深圳研究生院建立了广东省—教育部立体视频产学研基地,与深圳超多维、北京凌云光电子等公司开展密切的产学研合作,让前沿技术在信息产业中“落地生根”。

  上海世博会上,中国馆的“希望大地”、“森林碳汇”展区让参观者印象深刻:流水潺潺、鱼跃水面,宛如置身于大自然的怀抱。当游客忍不住伸手触摸时,才发现它是一块屏幕。这块采用高精度三维建模技术实现的裸眼立体电视屏幕,正是由戴琼海团队与上海大学等合作完成的,成为中国馆的一大亮点。

  2011年3月,我国完全拥有自主知识产权的立体视频芯片——“清立方”在清华大学宣布研发成功并举行合作签约仪式。目前,“清立方”已成功实现在电视机、机顶盒等产品中的规模化应用,消费者使用几块钱一副的红绿眼镜,在家即可欣赏3D效果的电视画面。

  宽视场裸眼立体显示系统目前已应用于东芝、索尼、华硕公司的产品。授权全球视觉计算技术行业领袖NVIDIA公司在其产品中支持裸眼立体显示软件驱动的芯片,在个人电脑市场占有率达到60%以上,授权著名多媒体软件公司Cyberlink开发的立体视频播放器,占市场份额70%以上。

新征途上勇往直前

  立体视频技术项目团队的发展壮大,蕴含了“老中青少”四代清华自动化人的理想与激情。老前辈张乃尧、徐文立,人到中年的尔桂花,年少有为的季向阳、刘烨斌……说起多年来并肩作战的团队骨干,戴琼海满怀欣慰与感激。

  清华大学主楼724、725实验室是团队的“根据地”。他们这样解释两个门牌号的含义:“724”,抓紧每周7天、每天24小时的时间,努力拼搏不放松;“725”,把一天24小时当成25小时来过。高效、奋斗、集约、创造,724和725见证了戴琼海团队多年来不懈创新的脚步。

  “每当我深夜走出主楼,都会回望还亮着灯的实验室。在几年的学术生活中,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。”已是南京大学副教授的团队成员、自动化系2009级博士曹汛说。

  面对国家技术发明一等奖的荣誉,戴琼海和他的团队想得更多的,还是中国在这一领域的未来发展。他们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。

 

 

 

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2013-01-22 18:07:19]
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