占領立體視頻技術制高點
——記國家技術發(fā)明一等獎獲得者清華大學戴瓊海教授及其團隊
來源：中國教育報 2013-01-19 高靚 程曦 白雪蕾
走進位于清華大學主樓7層的一間實驗室，一個直徑6米的大“籠子”映入眼簾，位于64個平面上的600多盞LED燈交替閃爍。這個“籠子”的學名叫“變光照的多視點動態(tài)場景采集平臺”。自2010年以來，它一直是全球精度排名第一的三維建模設備。
它的創(chuàng)造者，正是清華大學自動化系副主任戴瓊海教授所帶領的團隊。10余年來，他們在國家自然科學基金、“863計劃”等項目的支持下，在立體視頻獲取、生成與顯示等應用基礎理論和核心關鍵技術方面，完成了具有自主知識產(chǎn)權的多項發(fā)明創(chuàng)新，突破了多個關鍵技術，改變了長期以來視頻核心技術主要依靠引進的格局，實現(xiàn)了核心技術對外輸出。
2013年1月，戴瓊海主持的“立體視頻獲取與重建技術及裝置”項目獲2012年度國家技術發(fā)明一等獎。
讓外國人用中國的知識產(chǎn)權
進入21世紀，歐盟、美國、日本的立體視頻研究項目陸續(xù)啟動，引發(fā)信息顯示技術領域新一輪的角逐。戴瓊海敏銳地感覺到，立體視頻時代即將到來，中國市場再次面臨“狼來了”的威脅，但這也是中國信息技術實現(xiàn)源頭創(chuàng)新、趕超發(fā)達國家的一次絕佳契機。
“很難，但是如果能‘撲上去’占領制高點，就可以掙外國人的錢，讓外國人用中國的知識產(chǎn)權。”正是抱著這樣的信念，在研究資料匱乏、技術路線不詳?shù)那闆r下，戴瓊海義無反顧地開始了立體視頻技術研究的漫漫征程。
對現(xiàn)實場景的重建和真實感繪制是立體視頻內(nèi)容生成的核心技術之一。經(jīng)過反復嘗試和研究，戴瓊海團隊發(fā)現(xiàn)光的變化對于立體重建的精度有一定影響。如果加入光照的因素，不斷變換光照并進行拍攝，就可以通過入射與反射時拍攝的視頻信息找到法線的方向，從而得知其相對的位置關系。把這種“光度立體”的方法和多視圖匹配的方法結合起來，就可以得到精度非常高的三維重建方法。
由此，戴瓊海團隊在國際上首次提出了視覺場理論，建立了視角、光照和事件的關系，并在實驗室搭建起開頭描述的那個“籠子”，不僅減少了相機數(shù)量，還使建模精度得到了質(zhì)的提升。在美國國家科學基金會等多家權威機構組織的國際評測中，該系統(tǒng)實現(xiàn)的重建精度排名第一，至今未被超越。
2012年，戴瓊海在國際立體視頻大會上作了題為“視覺場捕捉和立體視頻應用”的報告，成為第一個在該大會上展示原創(chuàng)性成果的中國專家。兩個半小時的開場報告，數(shù)百名歐美學者報以熱烈掌聲，一些人由衷敬佩地豎起大拇指。
讓立體視頻走進千家萬戶
早在2006年，戴瓊海和科研團隊就在清華大學深圳研究生院建立了廣東省—教育部立體視頻產(chǎn)學研基地，與深圳超多維、北京凌云光電子等公司開展密切的產(chǎn)學研合作，讓前沿技術在信息產(chǎn)業(yè)中“落地生根”。
上海世博會上，中國館的“希望大地”、“森林碳匯”展區(qū)讓參觀者印象深刻：流水潺潺、魚躍水面，宛如置身于大自然的懷抱。當游客忍不住伸手觸摸時，才發(fā)現(xiàn)它是一塊屏幕。這塊采用高精度三維建模技術實現(xiàn)的裸眼立體電視屏幕，正是由戴瓊海團隊與上海大學等合作完成的，成為中國館的一大亮點。
2011年3月，我國完全擁有自主知識產(chǎn)權的立體視頻芯片——“清立方”在清華大學宣布研發(fā)成功并舉行合作簽約儀式。目前，“清立方”已成功實現(xiàn)在電視機、機頂盒等產(chǎn)品中的規(guī)模化應用，消費者使用幾塊錢一副的紅綠眼鏡，在家即可欣賞3D效果的電視畫面。
寬視場裸眼立體顯示系統(tǒng)目前已應用于東芝、索尼、華碩公司的產(chǎn)品。授權全球視覺計算技術行業(yè)領袖NVIDIA公司在其產(chǎn)品中支持裸眼立體顯示軟件驅(qū)動的芯片，在個人電腦市場占有率達到60%以上，授權著名多媒體軟件公司Cyberlink開發(fā)的立體視頻播放器，占市場份額70%以上。
新征途上勇往直前
立體視頻技術項目團隊的發(fā)展壯大，蘊含了“老中青少”四代清華自動化人的理想與激情。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、劉燁斌……說起多年來并肩作戰(zhàn)的團隊骨干，戴瓊海滿懷欣慰與感激。
清華大學主樓724、725實驗室是團隊的“根據(jù)地”。他們這樣解釋兩個門牌號的含義：“724”，抓緊每周7天、每天24小時的時間，努力拼搏不放松；“725”，把一天24小時當成25小時來過。高效、奮斗、集約、創(chuàng)造，724和725見證了戴瓊海團隊多年來不懈創(chuàng)新的腳步。
“每當我深夜走出主樓，都會回望還亮著燈的實驗室。在幾年的學術生活中，我對清華人兢兢業(yè)業(yè)、勇于創(chuàng)新的品格有了更加深切的感悟。”已是南京大學副教授的團隊成員、自動化系2009級博士曹汛說。
面對國家技術發(fā)明一等獎的榮譽，戴瓊海和他的團隊想得更多的，還是中國在這一領域的未來發(fā)展。他們更愿意把這次獲獎看作是推進政產(chǎn)學研用緊密合作，加速立體視頻技術成果產(chǎn)業(yè)化的重要契機。
