● 通訊員 劉明明
戴瓊海
戴瓊海，中國(guó)工程院院士,、北京信息科學(xué)與技術(shù)國(guó)家研究中心主任,、清華大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)、腦與認(rèn)知科學(xué)研究院院長(zhǎng),、中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)理事長(zhǎng),，現(xiàn)任民革中央教科文衛(wèi)體委員會(huì)副主任。長(zhǎng)期致力于立體視覺(jué),、計(jì)算攝像學(xué)和人工智能等領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新,，近年來(lái)主要從事國(guó)際交叉前沿——腦科學(xué)與新一代人工智能理論的研究，包括多維多尺度計(jì)算攝像儀器,、光電認(rèn)知計(jì)算的理論架構(gòu),、算法與芯片等。主持承擔(dān)973項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重大儀器項(xiàng)目等國(guó)家級(jí)重大科研項(xiàng)目,，以第一完成人在立體視頻重建與顯示,、新一代立體視覺(jué)理論與關(guān)鍵技術(shù)等方面獲得突破性成果，分別在2016年獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),、2012年獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)和2008年獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng),。被中共北京市委、市政府授予2017—2018年度“首都精神文明建設(shè)獎(jiǎng)”榮譽(yù)稱號(hào),。
在清華大學(xué)燦若星河的專家方陣中,，自動(dòng)化系教授、博士生導(dǎo)師,、寬帶網(wǎng)數(shù)字媒體實(shí)驗(yàn)室主任戴瓊海,，憑借立體視頻技術(shù)研究成果，占有重要一席,。10余年來(lái),，他和他的團(tuán)隊(duì)在國(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)我國(guó)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)。
“不甘落后平生恥,，蛻繭拼搏誓爭(zhēng)先”
憑著奮起直追的執(zhí)著精神,，勇做立體視頻技術(shù)的先行者
上世紀(jì)90年代末，數(shù)字媒體在信息產(chǎn)業(yè)中展露頭角,，國(guó)際上涌現(xiàn)出大量流媒體編碼技術(shù),，但中國(guó)在這一領(lǐng)域卻缺乏屬于自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán),。中國(guó)企業(yè)每生成一臺(tái)DVD需支付的專利費(fèi)高達(dá)利潤(rùn)的10.2倍,，跨國(guó)公司僅專利費(fèi)每年就從中國(guó)獲利高達(dá)數(shù)十億美元。當(dāng)時(shí)正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)從事流媒體研究的戴瓊?？丛谘劾?，痛在心上。
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)了世界各國(guó)在信息顯示技術(shù)領(lǐng)域新一輪的角逐,。戴瓊海敏銳地感覺(jué)到,，立體視頻的時(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)。
“我們感到很難做,，但是如果能‘撲上去’占據(jù)制高點(diǎn),，就可以掙外國(guó)人的錢，讓外國(guó)人用中國(guó)的知識(shí)產(chǎn)權(quán),?！闭潜е@樣的信念，雖然面臨內(nèi)容匱乏的困境和技術(shù)路線的彷徨,，戴瓊海和他的團(tuán)隊(duì)還是義無(wú)反顧地開(kāi)始了立體視頻技術(shù)研究的漫漫征程,。
立體視頻與平面視頻最大的區(qū)別，在于它不僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的解碼過(guò)程,，而是需要采集多視角的信息,，并且重構(gòu)成具有縱深感的視頻影像，栩栩如生地顯示在人們面前,。這其中涉及從理論到應(yīng)用,、從內(nèi)容到顯示的一系列難題。
對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行重建與真實(shí)感繪制是立體視頻內(nèi)容生成的核心技術(shù)之一,。通過(guò)調(diào)研,，戴瓊海認(rèn)為，突破傳統(tǒng)立體模型對(duì)3DMax等人工干預(yù)量大的專業(yè)軟件的限制,，轉(zhuǎn)而通過(guò)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景對(duì)象采集的多視圖像來(lái)重建高真實(shí)感的三維模型幾何和紋理,，是成為精確立體重建技術(shù)的必然發(fā)展趨勢(shì)。這其中,，首要的核心問(wèn)題就是如何提高建模精度,。
最初，他嘗試搭建了容納64個(gè)相機(jī)的系統(tǒng),，雖然具備了一定的立體效果,，但并不能夠重現(xiàn)真正的立體感。接著他們又搭起一座鋼架,，但精度的提高還是不顯著,。國(guó)際同行的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)告訴他，相機(jī)越密,，立體感就越好,。但是相機(jī)密度增加必然導(dǎo)致數(shù)據(jù)量非常龐大，很難處理。這一矛盾又如何解決呢,？
經(jīng)過(guò)反復(fù)嘗試和研究,，他們發(fā)現(xiàn)光的變化對(duì)于立體重建的精度有一定影響。傳統(tǒng)方法是拍攝一系列視頻然后進(jìn)行匹配,，類似激光掃描,，細(xì)節(jié)匹配不佳導(dǎo)致三維模型重建精度不高；而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的方向，從而得知其相對(duì)的位置關(guān)系,。把這一“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,，戴瓊海帶領(lǐng)他的團(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,，“籠子”也由此誕生,，不僅減少了相機(jī)數(shù)量，而且使建模精度得到了質(zhì)的提升,。到2010年,，基于該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的三維建模誤差僅小于0.3毫米，在由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）等多家權(quán)威機(jī)構(gòu)組織的國(guó)際評(píng)測(cè)中重建精度排名第一,，至今未被超越,。
“無(wú)畏荊棘漓汗水，登高眺遠(yuǎn)視廣宇”
憑著樸實(shí)無(wú)華的科學(xué)情懷,，讓立體視頻技術(shù)在國(guó)際上占據(jù)一席之地
立體視頻的風(fēng)潮席卷全球,，但是站在這一領(lǐng)域技術(shù)研究最前沿的戴瓊海卻始終告誡團(tuán)隊(duì)師生：“不要盲目跟著別人做，一定要做最具原創(chuàng)性的研究,。在新技術(shù)上搶占制高點(diǎn),，一定要比別人多看好幾步?！?/p>
當(dāng)今,，影視作品中往往包含大量非現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景或?qū)ο螅纫雌饋?lái)“真”,，又要看起來(lái)“活”,，立體視頻制作中真實(shí)感紋理合成與運(yùn)動(dòng)自由控制的矛盾,，長(zhǎng)期以來(lái)一直是阻礙技術(shù)發(fā)展的共性難題,。戴瓊海和他的團(tuán)隊(duì)提出了一系列采樣、跟蹤及合成方法，實(shí)現(xiàn)了從“拍攝（反演）”到“創(chuàng)造”的突破,，為立體影視制作提供了關(guān)鍵的技術(shù)支撐,。形象地說(shuō)，利用他們的技術(shù)來(lái)拍大片,，技術(shù)人員再也不用費(fèi)時(shí)費(fèi)力在演員身體的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上作出標(biāo)記,，后期再一一去除標(biāo)記；“武林高手”們?cè)僖膊挥么┥虾粑狡鹊木o身衣,，衣袂飄飄就可以把特技演員的動(dòng)作“乾坤挪移”到自己身上,，即使是懸崖峭壁這樣非常復(fù)雜的環(huán)境也可以輕松實(shí)現(xiàn)動(dòng)作映射——多視角高速采集運(yùn)動(dòng)對(duì)象，實(shí)現(xiàn)任意場(chǎng)景,、任意服飾下的三維運(yùn)動(dòng)跟蹤,，將任意重建運(yùn)動(dòng)或創(chuàng)作運(yùn)動(dòng)映射至采集對(duì)象……與之相比，當(dāng)年勇奪全球票房冠軍的3D巨制《阿凡達(dá)》所采用的技術(shù)都要遜色不少,。
除了數(shù)字媒體和文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè),，戴瓊海和他的團(tuán)隊(duì)還將立體視頻技術(shù)在軍事、航天,、醫(yī)療,、教育等領(lǐng)域進(jìn)行了推廣。多年來(lái),，戴瓊海帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)始終堅(jiān)持產(chǎn)學(xué)研密切結(jié)合,，密切聯(lián)系現(xiàn)實(shí)需求，讓立體視頻走進(jìn)各行各業(yè),、千家萬(wàn)戶,。
2010年，上海世博會(huì)中國(guó)館的兩大展區(qū)——“希望大地”“森林碳匯”讓前來(lái)參觀的各國(guó)游客記憶深刻,、流連忘返：步入展區(qū),，宛如置身于大自然的懷抱，“濕地”內(nèi)的水潭清澈見(jiàn)底,，流水潺潺,，可愛(ài)的小魚(yú)一會(huì)兒潛入水底，一會(huì)兒躍出水面……當(dāng)游客忍不住伸手觸摸時(shí),，才發(fā)現(xiàn)它其實(shí)是用3D多媒體虛擬技術(shù)所演繹的自然景象,。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，由戴瓊海團(tuán)隊(duì)與上海大學(xué)等合作完成,，成為科技辦博的一大亮點(diǎn),。
2010年8月，戴瓊海帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)發(fā)明的平面視頻立體轉(zhuǎn)換技術(shù)通過(guò)美國(guó)著名數(shù)字多媒體軟件公司SONIC全球競(jìng)標(biāo)后,，應(yīng)用于其旗艦產(chǎn)品Raxio Creator立體視頻轉(zhuǎn)換編輯與播放平臺(tái),，支持全球首款立體視頻播放器,，在北美市場(chǎng)同類產(chǎn)品中占有率高達(dá)62%。
2011年3月20日上午,，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)主樓接待廳宣布研發(fā)成功并舉行合作簽約儀式,。正是戴瓊海和他的團(tuán)隊(duì)，讓“清立方”成功實(shí)現(xiàn)在電視機(jī),、機(jī)頂盒等產(chǎn)品中規(guī)?；瘧?yīng)用，在終端實(shí)現(xiàn)了高清平面視頻到立體視頻的實(shí)時(shí)重建?，F(xiàn)在,，消費(fèi)者使用幾塊錢一副的紅綠眼鏡，即可欣賞3D效果的電視畫(huà)面,。
無(wú)人機(jī)是立體視覺(jué)的重要應(yīng)用,，戴瓊海對(duì)這一領(lǐng)域的探索最初源自于在課堂上提出的一次設(shè)想：“能不能有這么一架無(wú)人機(jī)，從7樓實(shí)驗(yàn)室穿過(guò)人群和樓梯等各種障礙物,，為在4樓上課的我端來(lái)一杯水,？”可是，這個(gè)對(duì)人類來(lái)說(shuō)輕而易舉的任務(wù),，要想由空中機(jī)器人來(lái)完成,，需要做的事還很多。
“科研創(chuàng)新就是要勇于做第一個(gè)吃螃蟹的人,！”戴瓊海是這樣教導(dǎo)學(xué)生,，自己也是這樣去做的。此前,，戴瓊海帶領(lǐng)的寬帶網(wǎng)數(shù)字媒體實(shí)驗(yàn)室在立體視覺(jué)及計(jì)算攝像學(xué)方面取得了重要進(jìn)展,，這一次他希望借助已有研究成果進(jìn)一步在飛行器視覺(jué)導(dǎo)航方面有所建樹(shù)。2010年,，戴瓊海作為首席科學(xué)家開(kāi)始主持國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目“復(fù)雜條件下飛行器進(jìn)近可視導(dǎo)航的基礎(chǔ)理論研究,，做好了前期的技術(shù)準(zhǔn)備。2011年,，戴瓊海開(kāi)始帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行無(wú)人機(jī)方面的調(diào)研,。未知領(lǐng)域的探索總是艱辛，但是憑著自身驚人的毅力和扎實(shí)的理論功底,，戴瓊海帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)快步趕超國(guó)際先進(jìn)水平,。2013年8月，只用了不到兩年時(shí)間,，戴瓊海帶領(lǐng)的清華THRONE代表隊(duì)成為全球惟一一支挑戰(zhàn)成功的“任務(wù)終結(jié)者”,，拿到了2013國(guó)際空中機(jī)器人大賽冠軍，獨(dú)享累積了4年的4萬(wàn)美元獎(jiǎng)金,，戴瓊海帶領(lǐng)他的清華無(wú)人機(jī),，飛出了世界NO.1,。
“路遙修遠(yuǎn)留痕跡，超越自我永追求”,。
憑著近乎偏執(zhí)的工作熱情,，永做學(xué)科交叉前沿的探路人
科研工作是個(gè)苦差事,，來(lái)不得半點(diǎn)馬虎,，不僅要有豐厚的知識(shí)積累，更要有持之以恒的毅力和永不滿足的精神,。戴瓊海投入科研工作17年,，經(jīng)受了多少孤獨(dú)寂寞，面對(duì)了多少失敗挫折,，流下了多少委屈淚水,，仍始終保持永不停歇的沖鋒姿態(tài)，用自身的實(shí)際行動(dòng)詮釋了一名清華科研工作者的良好精神風(fēng)貌,。
目標(biāo)事業(yè)引領(lǐng),，以身感召聚人才?？蒲许?xiàng)目通常是個(gè)系統(tǒng)工程,，需要多方技術(shù)力量支持，更需要有一個(gè)能緊密協(xié)作的團(tuán)隊(duì),。這些年,，戴瓊海的科研課題一個(gè)接一個(gè)，都是年初下任務(wù),，年底就要出成果,，沒(méi)有連續(xù)拼搏的精神是難以堅(jiān)持的。研究室除了他外,，都是年輕的碩士,、博士，有的還是沒(méi)找對(duì)象的大齡青年,，是什么讓他們?nèi)绱藞?jiān)定地跟著他這么玩命地干呢,？學(xué)生徐楓感慨地說(shuō)，是戴教授強(qiáng)烈的敬業(yè)精神感動(dòng)了我們,。清華大學(xué)主樓724,、725實(shí)驗(yàn)室是他們的重要“根據(jù)地”，團(tuán)隊(duì)中也由這兩個(gè)“番號(hào)”衍生出一個(gè)膾炙人口的典故：“724”,，就是抓緊每周7天,、每天24小時(shí)的時(shí)光，努力拼搏不放松,；“725”則要在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步,，“把24小時(shí)當(dāng)成25小時(shí)來(lái)過(guò)”,。高效再高效、奮斗再奮斗,、集約再集約,、創(chuàng)造再創(chuàng)造，724和725見(jiàn)證了戴瓊海和他的團(tuán)隊(duì)成員多年來(lái)不斷奔跑的姿態(tài),、不懈創(chuàng)新的腳步,。
從這個(gè)優(yōu)秀的集體中，先后走出了17名博士后（其中3名清華大學(xué)優(yōu)秀博士后）,、8名博士（其中兩名清華優(yōu)秀博士畢業(yè)生）和41名碩士,。團(tuán)隊(duì)還為國(guó)家廣播電視系統(tǒng)舉辦了四屆工程碩士班，培養(yǎng)出百余名工程碩士,。
“每當(dāng)我深夜走出主樓,，回望還有很多亮著燈的實(shí)驗(yàn)室，我明白我只是清華浩瀚星空中的一顆,。是戴教授的言傳身教,，讓我對(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,?！边@是戴瓊海團(tuán)隊(duì)成員、自動(dòng)化系2009級(jí)博士曹汛在清華大學(xué)2012年研究生畢業(yè)典禮上的一段肺腑之言,。年輕的曹汛博士一畢業(yè)就成為南京大學(xué)的一名副教授,，秉承戴瓊海精益求精的傳統(tǒng)，在新的工作崗位上繼續(xù)追揮灑著理想與激情,。
傾注全部心血,，癡迷科研終不悔。在身邊人眼里,，戴瓊海對(duì)工作的執(zhí)著程度,，簡(jiǎn)直可以用狂熱來(lái)形容，他無(wú)時(shí)不刻不在想他的項(xiàng)目,，無(wú)時(shí)不刻不在琢磨新的項(xiàng)目,。問(wèn)戴瓊海有什么業(yè)余愛(ài)好，他笑著說(shuō)：科研就是我最大的愛(ài)好,，未知領(lǐng)域始終對(duì)我有無(wú)盡的誘惑,。在清華的這十幾年來(lái)，戴瓊海幾乎沒(méi)有陪愛(ài)人逛過(guò)街,，在家里跟孩子說(shuō)話的時(shí)間都很少,，早晨上班孩子沒(méi)起床，晚上回去孩子已經(jīng)睡了,。想到這些事,，戴瓊海至今還內(nèi)心酸楚,，愧疚不已?？萍汲晒絹?lái)越多,，欠家人的愛(ài)也越來(lái)越多。戴瓊海說(shuō),，妻子對(duì)他工作的理解支持,、生活上的傾心照顧，是他能不斷取得科研突破的重要?jiǎng)恿Α?/p>
永葆創(chuàng)新激情,，榮譽(yù)面前不止步,。面對(duì)國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)的榮譽(yù),，戴瓊海想得更多的,，還是中國(guó)在這一領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展，他更愿意把這次獲獎(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),。
大智者大善，戴瓊海認(rèn)真勤懇地耕耘在學(xué)科交叉---計(jì)算攝像學(xué)的前沿陣地,，用“衣帶漸寬終不悔,，為伊消得人憔悴”來(lái)形容他為立體視頻的奉獻(xiàn)不足為過(guò)。十余年的頂層信息化探索與建設(shè)路途中,，他如蠟燭般燃燒自己放出光芒,。如今，戴瓊海依然斗志不減,，焚膏繼晷,，鼓舞和激勵(lì)著身邊的每一個(gè)人在科研的道路上闊步前行。
（清華新聞網(wǎng)9月23日電）
供稿：自動(dòng)化系
編輯：呂婷
審核：程曦
