一路耕耘 一路收獲——訪中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所宋展博士

本刊記者 錢朝軍

人工智能、計(jì)算機(jī)視覺是當(dāng)代高科技領(lǐng)域的前沿課題，也是世界各先進(jìn)國(guó)家投入大量人力、物力競(jìng)相開發(fā)的新領(lǐng)域，對(duì)智能本質(zhì)的研究是人類認(rèn)識(shí)自然的最具有挑戰(zhàn)性的課題，也是2 1世紀(jì)高技術(shù)開發(fā)最關(guān)鍵的課題。

在我國(guó)，計(jì)算機(jī)視覺與人工智能一直是自動(dòng)化領(lǐng)域的前沿研究方向，歷經(jīng)了幾十年的發(fā)展，已經(jīng)成為目前工程學(xué)科關(guān)注度最高的研究方向。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)已經(jīng)從基礎(chǔ)研究走向了應(yīng)用技術(shù)研究，其視覺信息也從二維的圖像信息逐漸轉(zhuǎn)向了三維空間。

中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所智能設(shè)計(jì)與機(jī)器視覺研究室宋展博士多年來(lái)一直專注于計(jì)算機(jī)視覺三維重建問題的研究，尤其是基于主動(dòng)結(jié)構(gòu)光投射方法的3D重建，先后提出了多種具有理論創(chuàng)新和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的三維重建方法，并發(fā)表于計(jì)算機(jī)視覺和自動(dòng)化領(lǐng)域的多個(gè)權(quán)威學(xué)術(shù)期刊，獲得了國(guó)際同行的認(rèn)可。

堅(jiān)定信念，成就夢(mèng)想

宋展出生于一個(gè)普通的農(nóng)村家庭，農(nóng)村的生長(zhǎng)環(huán)境讓他體會(huì)了生活的艱辛，也培養(yǎng)了他踏實(shí)做事，吃苦耐勞的性格。小時(shí)候的宋展從連環(huán)畫上知道了愛因斯坦、居里夫人、李四光、錢學(xué)森這些名字，也萌發(fā)了成為一名科學(xué)家的夢(mèng)想，那時(shí)只覺得科學(xué)家很神圣，令人尊重。但腦海中對(duì)如何成為一位科學(xué)家卻是一片模糊的概念。轉(zhuǎn)眼，時(shí)光飛逝，大學(xué)和研究生時(shí)期宋展讀的是機(jī)械自動(dòng)化專業(yè)，對(duì)未來(lái)科研工作感到迷茫的他沒有選擇繼續(xù)讀博，而是轉(zhuǎn)向企業(yè)歷練，磨練自己的同時(shí)也弄清社會(huì)和企業(yè)真正需要什么樣的技術(shù)。兩年的工作經(jīng)歷讓他最終選擇了計(jì)算機(jī)視覺作為自己未來(lái)的科研方向，同時(shí)成功申請(qǐng)了香港中文大學(xué)的博士獎(jiǎng)學(xué)金，開始了計(jì)算機(jī)視覺方向的科研之旅，主要研究方向是3D計(jì)算機(jī)視覺。2008年博士畢業(yè)后，?宋展去了香港科技園的一家公司從事3D人臉識(shí)別方面的產(chǎn)品開發(fā)，受到公司體制束縛的他又感到無(wú)法大展拳腳，自己的能力無(wú)法得到充分發(fā)揮。2009年，經(jīng)過一番歷練的宋展選擇了新成立的中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院，并建立了自己的研究團(tuán)隊(duì)，帶領(lǐng)整個(gè)實(shí)驗(yàn)室從事計(jì)算機(jī)視覺相關(guān)的前沿技術(shù)研究和開發(fā)。開放的科技研發(fā)平臺(tái)和深圳本地良好的產(chǎn)業(yè)環(huán)境讓宋展如魚得水，取得了累累碩果：取得了一系列國(guó)際前沿研究成果的同時(shí)，已經(jīng)有多項(xiàng)技術(shù)成果在企業(yè)實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)化，由于在科技成果轉(zhuǎn)化方面的優(yōu)異表現(xiàn)，榮獲了2011年度中國(guó)科學(xué)院院地合作先進(jìn)個(gè)人（科技類）一等獎(jiǎng)。

光芒背后，幾多艱辛

風(fēng)光的背后充滿著無(wú)數(shù)的艱辛，看似簡(jiǎn)單的研究成果卻需要?dú)v經(jīng)千百次的實(shí)驗(yàn)。近幾年，宋展把研究重點(diǎn)放在了非朗伯表面的結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量方面，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)光三維掃描方法只適用于具有朗伯反射表面物體的重建，而對(duì)于非朗伯如反射表面則難以達(dá)到理想的重建效果，而在現(xiàn)實(shí)中尤其是大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中，絕大部分物體表面是以金屬等反射表面為主的，因而為了使得結(jié)構(gòu)光三維掃描方法在工業(yè)生產(chǎn)中得到大規(guī)模應(yīng)用，這個(gè)問題亟需解決。

實(shí)驗(yàn)室合影

經(jīng)過兩年多的基礎(chǔ)研究和科研攻關(guān)，以及無(wú)數(shù)次的反復(fù)試驗(yàn)和算法優(yōu)化，宋展所帶的課題組在該領(lǐng)域已取得了一些初步的研究成果，所提出的基于二值化帶位移邊緣亞像素編碼的三維掃描方法，在對(duì)多種金屬表面的三維掃描實(shí)驗(yàn)中取得了令人滿意的實(shí)驗(yàn)效果，并最終通過一種低成本的微型投影模塊配合普通的工業(yè)相機(jī)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)高精度三維掃描系統(tǒng)，因此其不僅在測(cè)量精度和穩(wěn)定性方面有著明顯優(yōu)勢(shì)，而且在系統(tǒng)成本方面也是非常低廉的，因而具有在工業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模推廣的可能。這一成果也已在線發(fā)表于自動(dòng)化領(lǐng)域頂級(jí)學(xué)術(shù)刊物IEEE Transactions on Industrial Electronics。

自主創(chuàng)新，培養(yǎng)人才

當(dāng)前國(guó)家大力提倡以人為本、自主創(chuàng)新。我國(guó)計(jì)算機(jī)智能科學(xué)研究領(lǐng)域近年來(lái)有中國(guó)特色地自主開展也在踐行著自主創(chuàng)新的重要意義。

“科研人員是科技創(chuàng)新的主體，對(duì)于計(jì)算機(jī)智能科學(xué)而言，其創(chuàng)新不僅體現(xiàn)在基礎(chǔ)理論方面，更多的體現(xiàn)在應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新，現(xiàn)在已經(jīng)有越來(lái)越多的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)應(yīng)用到了生產(chǎn)生活中，因而如何結(jié)合國(guó)家的重大需求和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，來(lái)指導(dǎo)我們的科研工作，通過技術(shù)創(chuàng)新解決實(shí)際問題，創(chuàng)造新的智能化的產(chǎn)品將為該學(xué)科未來(lái)發(fā)展的主要方向?！彼握谷缡钦f。計(jì)算機(jī)視覺與人工智能學(xué)科的發(fā)展，不僅對(duì)我國(guó)國(guó)防建設(shè)具有重要意義，更可大規(guī)模的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、娛樂、互聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療、文化創(chuàng)意等諸多行業(yè)，因而如何準(zhǔn)確把握行業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)，提高創(chuàng)新能力，將是考量一個(gè)優(yōu)秀科研工作者的重要標(biāo)準(zhǔn)。

在人才培養(yǎng)和梯隊(duì)建設(shè)方面，宋展更是不遺余力。談到塑造人才，“首先要注重基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，其次更要了解領(lǐng)域發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)和前沿技術(shù)，結(jié)合國(guó)家和企業(yè)的重大技術(shù)需求，努力尋找突破點(diǎn)。計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域?qū)儆谝粋€(gè)典型的交叉學(xué)科，其融合了計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、光學(xué)、信息等多個(gè)學(xué)科的范疇，因而培養(yǎng)跨學(xué)科的復(fù)合型高端科研人才將是我國(guó)未來(lái)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域人才培養(yǎng)的重點(diǎn)?！睆倪@里，我們可以看到宋展的殷切希望，一個(gè)國(guó)家要想有大的發(fā)展，科研能力需要一代又一代人的薪火相傳，這樣科學(xué)之光才會(huì)永亮。

豐富生活，執(zhí)著前行

并不是我們傳統(tǒng)意義上只會(huì)埋頭科研的書呆子形象，宋展的生活也是豐富多彩的，游泳和登山是他的主要業(yè)余愛好。他告訴我們，自己最長(zhǎng)的游泳距離是五千米，當(dāng)游泳到五百米的時(shí)候已經(jīng)感覺體力不支了，這時(shí)候需要調(diào)整速度和姿態(tài)，咬牙挺一下，這時(shí)候心里的目標(biāo)不再是五千米，而是如何再游一百米，這個(gè)目標(biāo)顯然是容易實(shí)現(xiàn)的，如此往復(fù)，最終堅(jiān)持游完了五千米的距離，當(dāng)站在泳池盡頭，想一想這五十個(gè)來(lái)回是怎么完成的，只有兩個(gè)字：堅(jiān)持。其實(shí)，科研之路又何嘗不是如此呢？先確定長(zhǎng)期目標(biāo)，再確定短期目標(biāo)，一步一步實(shí)現(xiàn)自己的夢(mèng)想，遇到再大的困難也咬緊牙關(guān)，堅(jiān)定自己的信念，永不言棄。

關(guān)于未來(lái)，宋展也充滿了信心，在前期工作基礎(chǔ)上，將基于現(xiàn)有的三維重建核心技術(shù)，將其應(yīng)用范圍向醫(yī)療、虛擬現(xiàn)實(shí)、文物保護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域拓展，并著力提高現(xiàn)有技術(shù)的穩(wěn)定性和自動(dòng)化程度，目前研究小組正全力以赴地展開相關(guān)系統(tǒng)的研制工作，相信在不久的將來(lái)，承載著團(tuán)隊(duì)自主核心技術(shù)的多個(gè)產(chǎn)品樣機(jī)將會(huì)出現(xiàn)在社會(huì)大眾的視野中，為我國(guó)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。

研究人員雖然已取得了一系列的研究成果，但計(jì)算機(jī)智能技術(shù)想要大規(guī)模的在我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中應(yīng)用，還面臨著諸多挑戰(zhàn)。在這條道路上，仍布滿荊棘，但宋展從未停下腳步，一步步向自己的夢(mèng)想前行，對(duì)科研的熱情是他不斷前行的動(dòng)力，對(duì)科研的熱情讓他攻克難題，我們相信，在未來(lái)的道路上，宋展會(huì)走得更遠(yuǎn)……