山東大學獨辟蹊徑：用水替代激光掃描儀

一般而言，3D物體形狀重建，需要借助先進的激光掃描儀。最近，計算機圖形領域的頂級會議SIGGRAPH 2017對外發表的一項研究卻另辟蹊徑：用水這一介質來獲取物體表面，將3D物體表面建模的任務轉化為體積問題。

“這種新的方法可以准確重建物體中的隱藏部分，克服常見的3D激光掃描方法的局限。”山東大學計算機學院院長陳寶權教授告訴科技日報記者，傳統3D掃描和形狀建模常使用激光掃描儀和攝像頭對物體表面進行掃描。其局限性在於光線照不到的地方無法取樣，縫隙、微小凸起等結構取樣不完整，還有透明等特殊的材料難以處理。

為此，科學家們將物體浸入水中，測量物體的排水量，然后利用這種體積上的變化信息重建物體的表面形狀，優勢就體現了出來。“水能很好地貼合復雜的表面，還能滲透到空腔裡，計算排水量也不需要考慮光線的折射率和偏振等問題，輕鬆繞過了光學設備面臨的種種限制。”陳寶權說。

實驗中，研究人員制作了一套簡便的“3D浸入裝置”，通過多次將物體以不同角度浸入水中，研究人員就能得出物體多個橫截面的信息，進而精確地計算出物體的幾何形狀，包括平時激光掃描儀很難捕捉到的部分。科研人員表示，CT設備體積龐大，且隻能在特定的環境中使用，成本也高。相比之下，浸入轉換法以較低的計算成本生成更精確的形狀，性價比高，應用范圍更廣。

這項名為“基於浸入轉換3D形狀重建”的高科技成果由陳寶權教授率領北京電影學院未來影像高精尖創新中心，聯合以色列特拉維夫大學、本·古裡安大學，加拿大英屬哥倫比亞大學的研究人員合作完成。（記者 王延斌 通訊員 馮剛）