新闻网讯(记者团 张心怡)视频中,两张完全相同的人脸在做着相同的表情,不同的是,一张是真人,一张是3D动画。这一有趣的场面吸引了众多小朋友在该展区前驻足良久。
2013年4月10日至4月15日,在第四十一届日内瓦国际发明展上,来自我校材料学院的李中伟博士,向人们展示了快速制造中心三维测量组的最新成果——全分辨率-高精度的动态物体三维测量技术。而视频中的3D人脸,就是利用该技术对不断变化的真人表情进行测量,进而将数据传入电脑同步反映出来的。凭借直观生动的展示,该项目最终获得金奖。
这项动态物体三维测量技术,是在三维面形测量技术领域的一项技术突破,它实现了动态过程的全分辨率-高精度测量。现有的静态物体三维测量技术只能测量静态物体,对于诸如动态人脸表情、飞行器风洞实验中关键部件的动态三维变形、板料成形过程中板料的连续三维变形等动态过程,尚缺少有效的三维面形测量手段。而该技术通过一台高速投影装置,只需对一个不断运动的物体投射3张编码的相移光栅图像,并由两台高速相机同步采集经物体表面调制而变形的光栅图像,然后通过计算机算法和软件的计算,即可测量出运动物体表面连续的三维数据。
过去的静态测量技术测量一次大概需要2-3秒,与之相比,现在的动态测量技术则能达到每秒测量200帧三维数据,即测量一次仅需5ms的时间,这为实现动态测量提供了关键的技术支持。
据了解,虽然现已存在各种基于面结构光三维测量方法的动态物体三维测量技术,但它们在测量的时间分辨率、空间分辨率、测量精度和稳定性四个方面各有侧重,目前尚没有一种能够同时兼顾这四个方面的动态物体三维面形测量方法。而李中伟所带领的项目组,就突破了这一技术瓶颈,在四个方面均具有优势。“比如在空间分辨率上,我们的方法能够从相机的每个像素中计算一个三维数据,测量的空间分辨率即动态物体表面的细节信息有了很大提高”, 李中伟表示。
此外,据李中伟介绍,该技术可广泛应用于工业、医学和3D电影动画制作等领域。比如在3D电影动画制作上,只需在电脑中制作一张动画人物的静态三维模型,随后通过动态三维测量设备测量演员的三维表情,即可利用软件自动提取演员的表情特征并驱动动画人物的三维模型,从而得到逼真的三维动画效果。“比如你在仪器前改变表情,电脑里的自由女神像图片就可以跟着你做出相同的表情,这大大提高了电影动画的制作效率和效果。”
目前,该技术在原理上已比较完备,同时也实现了设备样机的开发。目前的任务是进行进一步的应用研究,随后将会进行应用推广。“我们坚信,该项目在很多领域都会有很好的发展,我们会寻找更多的活动伙伴推进技术向应用的转化”,李中伟说。