创新助推“领跑”——2012年度国家科技奖获奖巡礼

来源：新华网 发表时间：2013-01-25 10:27:00

　　“清立方”刷新三维视频

　　本报记者　喻思娈

作为电子信息主体产业之一，数字视频经历了黑白、彩色和高清发展阶段，立体成为业内人士普遍预计的新发展方向。

让视频由“平面”到“立体”、实现三维对象的高精度建模，清华大学自动化系副主任戴琼海领导的宽带网数字媒体实验室团队，因其在立体视频重建与显示技术及装置上的突破，领得了国家技术发明一等奖。

“我们抓住了视频技术转型发展的机遇。”戴琼海教授说。

2000年左右，全球范围内数字媒体和文化产业升级，世界各国在信息与显示技术领域展开新一轮角逐，而戴琼海研究的初衷，则缘于他实验中一项“不愉快”的发现。

戴琼海介绍，做流媒体研究时，发现当初视频编码的标准都是别人的，中国没有知识产权，只能在人家的框架内小修小补，即使出了点成果也是在“帮人打工”。

立体视频是一个新领域，在内容、形式和显示方式与传统方式完全不同。“我们希望建立自己的标准，让国外也能够用我们的知识产权”，戴琼海说。

立体采集技术不成熟、立体片源严重匮乏，制约了立体产业的发展，平面影片立体化转换是一种有效的解决手段，可如何才能在不破坏原画面光影效果情况下使其立体化呢？

“通过二维图像恢复出三维场景信息，从计算机处理角度看，这一过程是一个‘病态难题’”，戴琼海说。为解决这一问题，研究团队综合运用计算机视觉、图形学等领域知识，发现了影响转化的透视、遮挡、聚焦等元素，在国际上首次构建了“Poft”模型，提高了视频2D转3D的质量和效果。

基于该技术，戴琼海团队成功设计的立体转换专用芯片“清立方”，已经在电视机、机顶盒等产品中规模化应用，在终端上实现了高清平面视频到立体视频的实时重建。

2D转3D依赖后期专业软件，且需要人工操作，操作者的不同理解往往影响了视频处理效果。

“怎么修正，不同的人有不同的看法，这就是3D版的《泰坦尼克号》有些地方不连贯，看着很不舒服的原因。”戴琼海说。他认为，完善立体视频的精确立体重建技术是必然的发展趋势。

精度是重建的关键。戴琼海团队发现光照影响建模精度的原理，在国际上首次提出了视觉场理论，构建了光场采集平台。当他的研究团队把光照的参数加进去后，建模精度从当初的排名第七、第四上升到世界第一，基于系统实现的三维建模误差控制在0.3毫米内。

戴琼海团队的研究还突破了视频重建的动态呈现难题。“好莱坞制作电影《阿凡达》时，所有模型的关节都要带标志，涂上特殊材料，才好捕捉影像，有了我们这个技术，这些都不需要了。” 戴琼海说。

2010年，清华大学与上海大学合作，立体视频的高精度三维建模技术应用于“上海世博会中国馆3D自由视点电视系统”以及“森林碳汇”和“希望大地”仿真湿地，成为科技办博的一大亮点。

立体视频技术在医疗、教育、军事等领域也有较大的应用空间。戴琼海团队研究人员邵航介绍，在外科手术过程中，传统显微镜只允许一到两位医生观察手术区域的立体画面，而立体视频能够通过数字成像，转成数字信号，最后借助电视屏幕等方式显示。这样看到手术区域立体画面就不受人数和距离限制。

“有了这项技术，可以方便年轻医生的大规模教学培养，北京的专家指导一个基层医生做手术也变成现实了。”邵航说。

据介绍，立体视频技术已经在中国人民解放军总医院的人工耳蜗植入实验手术上应用。