北京時間11月27日，復旦大學計算與智能創(chuàng)新學院26歲的二年級博士研究生馬煒杰以獨立一作身份在Nature發(fā)表研究成果。該成果橫跨三維計算機視覺、計算機圖形學、顯示光學三個領域，聚焦裸眼3D技術，首次實現(xiàn)桌面級顯示尺寸下超寬范圍的全視差裸眼3D顯示，打破該領域幾十年來大尺寸與寬視角“魚與熊掌不可兼得”的局面。

馬煒杰本科就讀于鄭州大學電子信息類中的通信工程專業(yè)，大二時，他進入學校的服務機器人實驗室參與項目研究，和同伴組隊參加機器人世界杯大賽并多次斬獲冠軍。

本科畢業(yè)后，馬煒杰赴香港中文大學（深圳）攻讀計算機與信息工程專業(yè)研究型碩士。一個偶然機會，他到浙江大學計算機輔助設計與圖形系統(tǒng)全國重點實驗室（原浙江大學計算機輔助設計與圖形學國家重點實驗室）訪問，走上了研究三維計算機視覺這條路。

如何解釋他的研究成果呢？

人類想要看到理想的畫面，希望尺寸大、視角寬、最好視差也是全的。在這次發(fā)表的成果中，馬煒杰提出了一種主動式的動態(tài)最優(yōu)利用有限信息預算的解決方案，把有限的光學信息精準地投放到最為關鍵的雙眼周圍區(qū)域。他解釋，傳統(tǒng)的裸眼3D技術是對有限信息預算的被動折中，以至于難以看到兼具大尺寸和寬視角的3D圖像。

“如果以建造泳池為例，三維顯示的信息預算就相當于泳池的水量，想實現(xiàn)人在任何位置都能肆意游動，那么這個泳池要又長（尺寸大）又寬（視角廣）?！钡?，現(xiàn)有物理條件下可用的“水量”有限，因此，如何分配預算成為問題的關鍵。

當前的裸眼3D技術要么犧牲尺寸，將全部預算用于提供寬廣連續(xù)的視角，但是顯示屏會被極限壓縮，不適合日常觀看；要么犧牲視角，將預算分配到所有可能的觀看方向，但只能保證一個固定、狹窄的觀看區(qū)域有較好的效果，觀看受限。

在這篇文章中，馬煒杰提供了一個截然不同的思路，打破了“必須盡可能灌滿整個泳池”的傳統(tǒng)思維?！熬拖裼斡菊?，需要的只是周身那一汪清水。”基于此，他提出了一種主動式的動態(tài)最優(yōu)分配方案，其核心思想就像一個永遠追隨游泳者的“智能移動浪花”，實時將顯示屏有限的信息資源精確地投射到雙眼所在的微小區(qū)域。“眼睛到哪里，信息就跟到哪里。對觀看者本人來說，他感受到的就是一片廣闊、連續(xù)、完整的‘水域’，可以在其中自由移動。”

AI調(diào)度讓光追著眼睛跑

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做到這一點，離不開物理精確的雙目建模和人工智能的結(jié)合。通過精確建模雙眼在真實世界中的視錐場，準確捕捉雙眼在任意位置和角度上接收到的光強，同時輔以人工智能進行計算，即時優(yōu)化最佳的光場輸出，以確保雙眼在移動時也能看到連續(xù)、自然的運動視差。

這種動態(tài)優(yōu)化有限信息預算的利用思路，首次讓大尺寸、寬視角、高分辨率和實時刷新率在現(xiàn)有的物理限制下達成了“和解”，為下一代裸眼3D顯示器提供了一個實用且通用的科學范式。

對于項目未來，馬煒杰希望以裸眼3D技術的研究為起點，打造一個沉浸式、可交互兼具的3D內(nèi)容輸出窗口，應用于數(shù)字娛樂和智慧教育、醫(yī)療等領域。

文章被接收后，馬煒杰在自己的社交賬號上發(fā)了一條博文，小小地“火”了一下。那篇博文最后，馬煒杰引用了今年諾貝爾化學獎得主北川進的話激勵自己，也是這篇文章背后的真實寫照：“不是跟風做熱門，而是像前輩一樣去探索科學的源頭。”

本文來源：新民晚報 作者：張炯強

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