日前， 2020年中國十大科技進展新聞揭曉， 我國無人潛水器和載人潛水器取得新突破順利入選 。 鮮為人知的是， 為記錄“奮斗者”號萬米載人深潛， 搭載了中國科學技術大學視頻壓縮核心技術的芯片， 跟隨“奮斗者”號的御用攝影師“滄?！碧栆黄饾撊肴f米海底 。 后期， “滄海”號拍攝的超高清視頻資料， 經過中國科大教授熊志偉團隊“全海深3D重建與超高清視頻處理”， “奮斗者”號深潛過程以及神秘的海底世界將以裸眼3D的形式呈現給觀眾， 讓你“身臨其境”暢游萬米海底 。
2020年11月10日， 萬米級全海深載人潛水器 “奮斗者”號在馬里亞納海溝成功坐底， 深度10909米， 創造了中國載人深潛新紀錄， 標志著我國在大深度載人深潛領域達到世界領先水平 。
為真實記錄“奮斗者”號萬米載人深潛， “全海深視頻采集、傳輸、處理技術研發及系統集成和示范應用”項目被列入2018年國家重點研發計劃 。 其中， “全海深3D重建與超高清視頻處理技術研究”是該項目的重要內容， 這一課題由熊志偉團隊承擔 。
熊志偉介紹， 中國科大擁有世界領先的視頻壓縮技術， 他們承擔的課題主要負責全海深超高清3D視頻重建算法及演示系統研制， 主要研究內容包括深度估計、視角合成兩個方面 。 其中， 面向深海場景， 研究結構指導的3D視頻重建技術；面向實際應用， 研究高效高質量的3D視頻重建算法加速， 搭建一套適用于深海場景的3D視頻演示系統 。 此前， 中國科大教授吳楓主持的中科院先導專項“深海超高清三維/全景視頻實時低損壓縮存儲系統”， 為此次任務的圓滿完成奠定了堅實基礎 。
“在深海場景視頻拍攝過程中， 有單目相機和雙目相機， 雙目相機的基線固定， 要想獲得任意視角下的立體顯示， 需要對拍攝內容的深度進行估計， 從而換轉視角重新渲染 。 這個過程需要很多關鍵技術的支撐 。 ”團隊成員、副教授陳雪錦透露， 團隊研究了多尺度殘差結構預測的深度神經網絡來提高3D視頻重建精度， 他們在缺乏萬米海深的訓練視頻數據情況下， 通過采用少量淺水數據以及圖形合成技術來模擬深海復雜場景， 努力提高場景細節結構的保真度 。
陳雪錦介紹， 深海場景拍攝的雙目視頻往往是固定視角， 在后期制作時， 近景時雙目相機基線較小就可以獲得較好的3D效果， 但遠景時雙目相機基線必須夠大才能感受到3D效果， 因此需要根據不同的視角合成新的3D視頻 。 基于對深海場景的深度估計， 團隊根據新視角合成可見部分內容， 重點在于保持背景和前景的結構細節 。 對于不可見部分， 則根據在深度估計網絡中提取到的語義和幾何結構信息， 指導缺失區域的內容填補， 獲得保持場景內容的無縫區域填補 。
【“身臨其境”暢游萬米海底】全海深超高清3D視頻重建算法及演示系統研制的突破， 將極大推動極端環境下視頻處理理論方法與關鍵技術的發展， 提升我國在深海、深空等相關領域的整體研究水平， 滿足視頻處理在極端環境中不斷拓展的迫切需求 。 “同時， 這一課題對于科普教育而言意義非凡 。 ”團隊成員、教授劉東坦言， 立體逼真地展示神秘海底世界， 將能激發更多孩子的好奇心， 吸引他們將來更加積極主動探索未知 。
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