动态场景三维重建与动画

     9月8日，第92期青椒学术沙龙在北洋园校区郑东图书馆四层日新书斋如约举办。新学期首场沙龙邀请天津大学计算机学院副教授李坤带来题为《动态场景三维重建与动画》的讲座，吸引了来自各单位的几十名青年教师和学生参加。

　　在沙龙中，李坤全方位地介绍了动态场景的重建与动画的相关概念与其在各领域的应用前景，并对该工作的关键技术和实现流程做了精彩的阐述和深刻的剖析。她先从电影《爵迹》出发，详细地分析了电影中运用的动态场景三维重建技术，说明该技术在新时代媒体领域的关键作用，进而阐述其在太空、军事和医疗等方面的重要应用。接着李老师由浅入深地介绍本人近年的研究工作，为参会人员提供了一场动态场景三维重建的知识盛宴。

　　李坤介绍了三种不同采集方式下的动态场景三维重建方法：多相机系统、单个彩色相机和单个深度相机。针对多相机采集系统，李坤介绍了自己作为主要研究者搭建的多视角多光照硬件采集系统。该系统为国内首个密集动态光场采集系统，可以进行多视角、长时间、变光照的采集。针对多摄像机系统提出了一种自动的分组几何校准方法和协同颜色校准方法。针对单个彩色相机采集方式，李坤巧妙地将矩阵填充应用于解决遮挡问题，该方法不仅可以恢复大面积的缺失数据，而且可以减少已知数据中的噪声和野值。此外，应用小波变换联合估计三维形状和相机运动，通过用小波基来表示三维形状轨迹空间来获得对复杂运动的更好表示。在仿真和真实数据上的实验都表明该方法可以精确估计各个时刻的三维形状和相机运动，性能优于各种相关方法。应用本方法克服了手语表达对于人脸的遮挡，准确地恢复了各个时刻的人脸三维形状。针对单个深度相机采集方式，李坤介绍了自己的连续三个工作，都解决了大动作三维重建问题。其中，第三个全局优化方法更是解决了众所周知的闭环问题，而且避免了变形模型的收缩问题。

　　最后，李坤向现场观众展示了基于低帧率相机实现动态场景的高时间分辨率全视角三维重建方法和采用一台RGB-D相机作为采集设备的真实感动画生成方法。该真实感动画方法在普通光照普通场景环境下采集人物做九种基本动作的单视角视频作为数据库，通过无标记运动捕捉方法计算动态三维模型，并通过模型导向的自适应稀疏纹理合成方法，生成该人物做新动作的真实感动画视频。其中，静态几何纹理的稀疏采样与融合方法更是可以直接应用于3D打印领域。方法具有廉价、非侵入性、精确、鲁棒的优点。讲座完毕后，李坤与感兴趣的老师与学生进行了互动交流。