在科技部經(jīng)費補助下，臺灣師範(fàn)大學(xué)電機系葉家宏教授團(tuán)隊建立出一套具成本效益之「快速三維重建系統(tǒng)」，不僅能快速對靜態(tài)景物進(jìn)行高品質(zhì)的重建，也能對外形隨時間改變的動態(tài)物體進(jìn)行重建。

國立臺灣師範(fàn)大學(xué)電機工程學(xué)系葉家宏教授研究團(tuán)隊(左1為葉家宏教授)

「三維重建」是對攝影機所擷取之圖像，推導(dǎo)計算出真實場景或物體的三維立體空間資訊，並進(jìn)行模型重建之電腦視覺技術(shù)。一般對靜止景物之三維重建稱為「剛性重建」，對動態(tài)物體之重建因物體形狀會隨時間變化，稱為「非剛性重建」。

近年來3D市場蓬勃發(fā)展，機器人視覺、虛擬實境、3D列印、電子商務(wù)等產(chǎn)業(yè)應(yīng)用出現(xiàn)全面的爆發(fā)性成長，因此發(fā)展三維重建核心技術(shù)，並拓展相關(guān)應(yīng)用，已成為引領(lǐng)現(xiàn)在邁向未來的重要趨勢。

然而三維重建技術(shù)的發(fā)展有許多挑戰(zhàn)必須克服。三維重建必須對攝影機所擷取圖像的彩色與深度資訊進(jìn)行匹配、投影、對位等分析並進(jìn)行大量計算，葉家宏教授團(tuán)隊首先完成快速大規(guī)模場景重建技術(shù)，突破現(xiàn)有技術(shù)之計算瓶頸，在維持優(yōu)良模型品質(zhì)的情況下，縮短了約九成的重建時間，大幅提升三維重建的成本效益。此系統(tǒng)高效率與應(yīng)用廣泛的特色促進(jìn)三維重建應(yīng)用範(fàn)疇能更多元地開展。

為了因應(yīng)全方位動態(tài)空間信息的採集和展示，此計畫更將重建目標(biāo)由靜態(tài)物與大規(guī)模場景重建進(jìn)一步擴展至動態(tài)物體，而發(fā)展出應(yīng)用性更廣泛的非剛性三維重建系統(tǒng)。非剛性物體的形狀會隨時間變化，此特性大幅增加了重建的不確定性與計算複雜度，計算量更是靜態(tài)重建的千萬倍。葉家宏教授團(tuán)隊現(xiàn)階段已可實現(xiàn)非剛性物體之重建，更將結(jié)合AI人工智慧深度學(xué)習(xí)技術(shù)，提升非剛性物體重建效率，並結(jié)合剛性與非剛性重建系統(tǒng)，打造完整的三維重建核心技術(shù)。

葉家宏教授團(tuán)隊自2014年起連續(xù)四年獲得美國高通(Qualcomm Inc.)公司的國際產(chǎn)學(xué)合作計畫，並受邀參與高通第八屆大學(xué)研究合作交流會，在會中受到許多國際一流手機製造商的關(guān)注。此次發(fā)表之「快速三維重建系統(tǒng)」不僅能快速對靜態(tài)景物進(jìn)行高品質(zhì)的重建，也能對外形隨時間改變的動態(tài)物體進(jìn)行重建，是目前最完整的重建系統(tǒng)。葉教授團(tuán)隊的學(xué)術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展成果已與國際接軌，並持續(xù)深化國際產(chǎn)學(xué)合作能量，加速該計畫關(guān)鍵技術(shù)之產(chǎn)業(yè)化。

目前政府正極力推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研發(fā)計畫，三維重建技術(shù)為智慧機械的核心技術(shù)之一，相關(guān)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值不僅已佔有國家總產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值相當(dāng)高的比例，未來更將繼續(xù)大幅成長。而葉教授團(tuán)隊的重建技術(shù)具有巨大成本效益，甚具市場潛力。