一路耕耘 一路收獲——訪中國科學(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、計算機視覺是當(dāng)代高科技領(lǐng)域的前沿課題，也是世界各先進(jìn)國家投入大量人力、物力競相開發(fā)的新領(lǐng)域，對智能本質(zhì)的研究是人類認(rèn)識自然的最具有挑戰(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，計算機視覺與人工智能一直是自動化領(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，計算機視覺技術(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。

中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所智能設(shè)計與機器視覺研究室宋展博士多年來一直專注于計算機視覺三維重建問題的研究，尤其是基于主動結(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)新和實際應(yīng)用價值的三維重建方法，并發(fā)表于計算機視覺和自動化領(lǐng)域的多個權(quán)威學(xué)術(shù)期刊，獲得了國際同行的認(rèn)可。

堅定信念，成就夢想

宋展出生于一個普通的農(nóng)村家庭，農(nóng)村的生長環(huán)境讓他體會了生活的艱辛，也培養(yǎng)了他踏實做事，吃苦耐勞的性格。小時候的宋展從連環(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)家的夢想，那時只覺得科學(xué)家很神圣，令人尊重。但腦海中對如何成為一位科學(xué)家卻是一片模糊的概念。轉(zhuǎn)眼，時光飛逝，大學(xué)和研究生時期宋展讀的是機械自動化專業(yè)，對未來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，磨練自己的同時也弄清社會和企業(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算機視覺作為自己未來的科研方向，同時成功申請了香港中文大學(xué)的博士獎學(xué)金，開始了計算機視覺方向的科研之旅，主要研究方向是3D計算機視覺。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人臉識別方面的產(chǎn)品開發(fā)，受到公司體制束縛的他又感到無法大展拳腳，自己的能力無法得到充分發(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隊，帶領(lǐng)整個實驗室從事計算機視覺相關(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：取得了一系列國際前沿研究成果的同時，已經(jīng)有多項技術(shù)成果在企業(yè)實現(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年度中國科學(xué)院院地合作先進(jìn)個人（科技類）一等獎。

光芒背后，幾多艱辛

風(fēng)光的背后充滿著無數(shù)的艱辛，看似簡單的研究成果卻需要歷經(jīng)千百次的實驗。近幾年，宋展把研究重點放在了非朗伯表面的結(jié)構(gòu)光三維測量方面，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，這個問題亟需解決。

實驗室合影

經(jīng)過兩年多的基礎(chǔ)研究和科研攻關(guān)，以及無數(shù)次的反復(fù)試驗和算法優(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，在對多種金屬表面的三維掃描實驗中取得了令人滿意的實驗效果，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，實現(xiàn)了整個高精度三維掃描系統(tǒng)，因此其不僅在測量精度和穩(wěn)定性方面有著明顯優(yōu)勢，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)表于自動化領(lǐng)域頂級學(xué)術(shù)刊物IEEE Transactions on Industrial Electronics。

自主創(chuàng)新，培養(yǎng)人才

當(dāng)前國家大力提倡以人為本、自主創(chuàng)新。我國計算機智能科學(xué)研究領(lǐng)域近年來有中國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，對于計算機智能科學(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)有越來越多的計算機視覺技術(shù)應(yīng)用到了生產(chǎn)生活中，因而如何結(jié)合國家的重大需求和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢，來指導(dǎo)我們的科研工作，通過技術(shù)創(chuàng)新解決實際問題，創(chuàng)造新的智能化的產(chǎn)品將為該學(xué)科未來發(fā)展的主要方向?！彼握谷缡钦f。計算機視覺與人工智能學(xué)科的發(fā)展，不僅對我國國防建設(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，提高創(chuàng)新能力，將是考量一個優(yōu)秀科研工作者的重要標(biāo)準(zhǔn)。

在人才培養(yǎng)和梯隊建設(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)知識的學(xué)習(xí)，其次更要了解領(lǐng)域發(fā)展的最新動態(tài)和前沿技術(shù)，結(jié)合國家和企業(yè)的重大技術(shù)需求，努力尋找突破點。計算機視覺領(lǐng)域?qū)儆谝粋€典型的交叉學(xué)科，其融合了計算機、數(shù)學(xué)、光學(xué)、信息等多個學(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未來計算機領(lǐng)域人才培養(yǎng)的重點?！睆倪@里，我們可以看到宋展的殷切希望，一個國家要想有大的發(fā)展，科研能力需要一代又一代人的薪火相傳，這樣科學(xué)之光才會永亮。

豐富生活，執(zhí)著前行

并不是我們傳統(tǒng)意義上只會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，自己最長的游泳距離是五千米，當(dāng)游泳到五百米的時候已經(jīng)感覺體力不支了，這時候需要調(diào)整速度和姿態(tài)，咬牙挺一下，這時候心里的目標(biāo)不再是五千米，而是如何再游一百米，這個目標(biāo)顯然是容易實現(xiàn)的，如此往復(fù)，最終堅持游完了五千米的距離，當(dāng)站在泳池盡頭，想一想這五十個來回是怎么完成的，只有兩個字：堅持。其實，科研之路又何嘗不是如此呢？先確定長期目標(biāo)，再確定短期目標(biāo)，一步一步實現(xiàn)自己的夢想，遇到再大的困難也咬緊牙關(guān)，堅定自己的信念，永不言棄。

關(guān)于未來，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、文物保護等多個領(lǐng)域拓展，并著力提高現(xiàn)有技術(shù)的穩(wěn)定性和自動化程度，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，承載著團隊自主核心技術(shù)的多個產(chǎn)品樣機將會出現(xiàn)在社會大眾的視野中，為我國的計算機應(yīng)用和自動化技術(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，但計算機智能技術(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，一步步向自己的夢想前行，對科研的熱情是他不斷前行的動力，對科研的熱情讓他攻克難題，我們相信，在未來的道路上，宋展會走得更遠(yuǎn)……