近年來(lái)，陸續(xù)有多個(gè)品牌在其智能手機(jī)上搭載3D掃描功能。這一功能簡(jiǎn)單說(shuō)，就是用戶(hù)打開(kāi)手機(jī)的3D掃描應(yīng)用，圍繞掃描對(duì)象走完一圈并捕獲所有角度后，手機(jī)就會(huì)生成掃描對(duì)象的3D模型。

在西安有一家從事“3D成像+人工智能”技術(shù)的創(chuàng)業(yè)公司——知象光電，其創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)來(lái)自西安交通大學(xué)。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人周翔告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：“手機(jī)搭載的3D相機(jī)在精度、應(yīng)用等方面還不太成熟，只能滿(mǎn)足簡(jiǎn)單的娛樂(lè)，如需要解決生活和工業(yè)上的實(shí)際問(wèn)題仍需要專(zhuān)業(yè)的3D相機(jī)。”

“3D成像+人工智能”

“你只要坐在我們研發(fā)的電腦顯示器大小的掃描儀前，將臉部對(duì)準(zhǔn)中央位置后，掃描儀用0.1秒的時(shí)間就可以實(shí)現(xiàn)你左耳到右耳的全臉3D掃描和建模，并生成人臉的180°完整模型，模型精度的誤差在0.1毫米以?xún)?nèi)。”

周翔介紹的是一款由知象光電研發(fā)的3D人臉掃描儀，“它的自主核心器件只有小手指大小，也許上述指標(biāo)國(guó)外同行可以實(shí)現(xiàn)，但我們的集成度更高、成本更具優(yōu)勢(shì)，是國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的十分之一”。

“3D成像+人工智能”是知象光電的主攻技術(shù)，該技術(shù)需要多學(xué)科的融合。在知象光電的創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)里，包含了儀器、計(jì)算機(jī)、光學(xué)等多個(gè)專(zhuān)業(yè)的交叉，并得到了美國(guó)麻省理工學(xué)院、清華大學(xué)、北京大學(xué)、西安交通大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所等多家單位的支持。

2018年，知象光電團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的“象芯二代”3D人工智能平臺(tái)，以3D海量數(shù)據(jù)和3D人工智能算法為核心，超越傳統(tǒng)硬件算法極限，提高數(shù)倍硬件計(jì)算性能，賦予硬件智能屬性，也是“3D成像+人工智能”的技術(shù)產(chǎn)物。

周翔介紹道：“在安防領(lǐng)域，我們的技術(shù)產(chǎn)品能夠協(xié)助行業(yè)進(jìn)行三維人臉識(shí)別，從而精準(zhǔn)確定對(duì)象身份，用于安保、刑偵、物證和身份識(shí)別等。”“小型化”“智能化”“芯片化”是知象光電發(fā)展的方向所在，這也離不開(kāi)“3D成像+人工智能”技術(shù)。

當(dāng)前，知象光電研發(fā)的3D人臉掃描儀不僅應(yīng)用于多家整形醫(yī)院，形成了三維成像的醫(yī)美解決方案，而且還與牙科技工廠、口腔醫(yī)院開(kāi)展深入合作，推出全套牙齒3D烤瓷修復(fù)解決方案。

“團(tuán)隊(duì)之所以能夠發(fā)展‘3D成像+人工智能’技術(shù)，得益于近年來(lái)團(tuán)隊(duì)積累了海量3D人臉模型庫(kù)，目前已經(jīng)擁有20萬(wàn)張高精度的華人3D人臉數(shù)據(jù)庫(kù)。”周翔告訴記者，“在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)3D人工智能算法研發(fā)、3D人臉識(shí)別、手勢(shì)交互等產(chǎn)品和方案，并將其融入消費(fèi)電子、安防、支付等前沿技術(shù)領(lǐng)域。”

將所學(xué)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力

“您為什么要?jiǎng)?chuàng)業(yè)？”面對(duì)記者的提問(wèn)，周翔笑著說(shuō)道：“這個(gè)問(wèn)題蠻有意思。一直以來(lái)，教學(xué)和科研都是我的本職工作，創(chuàng)業(yè)是我跟學(xué)生們萌生的一個(gè)想法，希望將所學(xué)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。”

周翔所在的西安交通大學(xué)機(jī)械學(xué)院是一所工科學(xué)院，擁有研究微納米制造技術(shù)和光學(xué)三維成像技術(shù)的學(xué)科平臺(tái)。從在校攻讀學(xué)位到留校當(dāng)老師，他有著一些自己的感悟：“我們國(guó)家有這么好的大學(xué)和科研院所，每年產(chǎn)出的論文、專(zhuān)利、科研成果數(shù)以萬(wàn)計(jì)，我們的研究成果如何才能服務(wù)社會(huì)，變成鮮活的產(chǎn)品呢？”

年輕的周翔帶領(lǐng)著一群年輕的學(xué)生開(kāi)始了新的嘗試，希望將高校實(shí)驗(yàn)室里的技術(shù)成果推向市場(chǎng)。2013年，周翔帶領(lǐng)學(xué)生參加“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽，團(tuán)隊(duì)?wèi){借3D人體快速掃描儀項(xiàng)目獲交叉創(chuàng)新一等獎(jiǎng)。

很快就有企業(yè)找上門(mén)。周翔記得自己接待的第一個(gè)客戶(hù)來(lái)自美容整形行業(yè)，企業(yè)希望能對(duì)美容院的人臉效果做展示。經(jīng)過(guò)半年時(shí)間的研發(fā)，周翔帶領(lǐng)學(xué)生們做出了第一臺(tái)3D人臉掃描儀，并交付客戶(hù)使用。“相比美容院原先的進(jìn)口設(shè)備，我們的產(chǎn)品價(jià)格只有其十分之一，客戶(hù)很滿(mǎn)意，這也是知象光電3D人臉掃描儀第一代產(chǎn)品的原型機(jī)。”

2014年，全球社交巨頭Facebook以20億美元的價(jià)格收購(gòu)虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴設(shè)備制造商O(píng)culus，此舉被外界視為Facebook為未來(lái)買(mǎi)單，也讓VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）、AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）成為新的技術(shù)趨勢(shì)，同時(shí)人工智能的技術(shù)也正趨于成熟。

周翔意識(shí)到，“3D成像+人工智能”未來(lái)必然會(huì)有廣泛應(yīng)用，而自己團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該做點(diǎn)事情，這一年知象光電成立了。

“既然3D人臉掃描儀國(guó)外設(shè)備昂貴，國(guó)內(nèi)商業(yè)化的設(shè)備又缺乏，那么我們就自己做。”周翔團(tuán)隊(duì)創(chuàng)業(yè)的初衷挺簡(jiǎn)單，他們這個(gè)小小的心愿也支撐著知象光電一路走到今天。

從作品到產(chǎn)品并不易

通過(guò)參加創(chuàng)業(yè)大賽，周翔團(tuán)隊(duì)將3D成像從作品變成了產(chǎn)品，隨后客戶(hù)的需求越來(lái)越多樣化，訂單也越來(lái)越多，但從作品到產(chǎn)品的歷程并不容易。

盡管知象光電剛成立就拿到了訂單，但周翔也清醒地意識(shí)到：“當(dāng)時(shí)我們很多產(chǎn)品沒(méi)有量產(chǎn)，主要以定制的方式在開(kāi)發(fā)，這無(wú)法支撐一個(gè)創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)走遠(yuǎn)。”

此前，3D掃描儀由于價(jià)格因素，主要應(yīng)用于專(zhuān)業(yè)市場(chǎng)。但專(zhuān)業(yè)市場(chǎng)畢竟容量有限，周翔認(rèn)為，只有將3D成像推向消費(fèi)市場(chǎng)才能獲得更大的驅(qū)動(dòng)力。

在個(gè)人消費(fèi)市場(chǎng)，3D成像技術(shù)和安全認(rèn)證、人機(jī)交互、數(shù)字娛樂(lè)結(jié)合起來(lái)可以產(chǎn)生很多新興的應(yīng)用。比如，3D人臉識(shí)別進(jìn)行移動(dòng)支付、手勢(shì)操控移動(dòng)設(shè)備、3D掃描進(jìn)行拍照效果增強(qiáng)等。

知象光電還開(kāi)拓了針對(duì)文物保護(hù)的業(yè)務(wù)。這一業(yè)務(wù)存在諸多難點(diǎn)：文物的表面一般都不允許粘貼任何標(biāo)志點(diǎn)，如果要給這些文物進(jìn)行數(shù)字化建模，掃描時(shí)必須要全自動(dòng)、無(wú)標(biāo)志點(diǎn)地拼接；考慮到文物表面的各種紋路和顏色，掃描建模更是難上加難。

問(wèn)題隨著知象光電第三代掃描技術(shù)的誕生迎刃而解。周翔向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》介紹說(shuō)：“我們生產(chǎn)和研發(fā)的第三代掃描技術(shù)，主要采用掃描式激光和白光多模式結(jié)合的掃描技術(shù)，它結(jié)合了第一代純激光掃描技術(shù)和第二代純白光掃描技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，可以達(dá)到高速度和高精度，實(shí)現(xiàn)對(duì)文物快速、準(zhǔn)確的掃描。”

如今，知象光電已經(jīng)有了穩(wěn)定的訂單和投資方，但周翔和他帶領(lǐng)的學(xué)生創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)想做的事情還很多。“我們有新的市場(chǎng)規(guī)劃，但歸根結(jié)底，關(guān)鍵技術(shù)才是我們前進(jìn)的動(dòng)力。我們的產(chǎn)品采用自主微結(jié)構(gòu)光3D相機(jī)，既不同于傳統(tǒng)的工業(yè)掃描儀器，也不同于手機(jī)等廠商推出的消費(fèi)鏡頭，團(tuán)隊(duì)在底層光學(xué)芯片加入了自主研發(fā)的核心技術(shù)。”

周翔說(shuō)：“技術(shù)無(wú)止境，任何核心技術(shù)的開(kāi)發(fā)沒(méi)有10年硬功夫就不能稱(chēng)其為厲害。我們的技術(shù)仍需深度挖掘、繼續(xù)打造，希望未來(lái)能夠推動(dòng)3D相機(jī)的精度從0.1毫米向0.01毫米邁進(jìn)。”

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