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只需普通光學攝像頭就能構(gòu)建出你的“3D立體人像”，這是種什么體驗？

人工智能平臺公司云從科技近日發(fā)布了其在3D人體重建技術(shù)上取得的重大突破。3月19日，作為“國內(nèi)CV（計算機視覺）四小龍”之一的云從科技（以下簡稱云從）宣布，其基于單幀圖像的3D人體重建技術(shù)刷新了三項世界紀錄，這也是繼去年云從在3D人臉數(shù)據(jù)集上大幅刷新紀錄后，再次在此類3D重建技術(shù)上取得重要成果。

所謂的三項世界紀錄，指的是Human3.6M、Surreal和UP-3D三個數(shù)據(jù)集，是全球關(guān)于3D人體重建技術(shù)的權(quán)威數(shù)據(jù)集。榜單中的競爭對手包括加州大學伯克利分校、賓夕法尼亞大學、Amazon和Adobe Research等知名企業(yè)、研究所與高校。

那么，這項“牛逼”的AI技術(shù)到底有哪些應用呢？對于大眾而言，3D人體重建技術(shù)帶來的是全新體驗：

這意味著，只用美顏APP就可以完成高精度的全身“瘦身”；你站在鏡子前，商場的試衣鏡便可實現(xiàn)一秒換裝；如果放在電影工業(yè)的范疇來看，全新的3D人體重建技術(shù)，甚至將超越今年熱映好萊塢科幻大片《阿麗塔》中所使用的視覺特效水平（鈦媒體曾對該片的特效技術(shù)有詳細介紹）。

在3D重建領(lǐng)域，誤差通常被作為算法能力的主要衡量指標，它指的是生成模型與實際圖像的差別。一般來說誤差越低，精度越高，技術(shù)的性能越好。

云從對鈦媒體透露，此次技術(shù)突破，“將原有最低誤差記錄大幅降低30%，使3D人體建模的結(jié)果更優(yōu)秀，更接近人體的實際情況”。以下為云從提供的最低誤差記錄的信息：

除了誤差指標，流暢度也是評價技術(shù)效果的關(guān)鍵指標。據(jù)云從透露，當前人體模型的幀率已經(jīng)達到了200幀/每秒，相較之下，電影的幀率通常只有24幀/秒，即使對流暢度要求很高的電子游戲，達到60幀/秒就已經(jīng)非常流暢。在運算速度上，人體建模的耗時也從上百毫秒降低到5毫秒，建模效率更高。

關(guān)鍵指標取得重大突破，加速了3D人體重建的落地進程，但這一概念在大眾眼中實屬陌生。云從所提出的單幀3D人體重建到底是什么？其革命性到底體現(xiàn)在哪里？

2D向3D飛躍：更精細的人體重建

因為人體有豐富的姿態(tài)和穿著，云從提出了一套全新的基于人體3D縱深預測的3D信息表征方式。該技術(shù)通過對三原色圖像（RGB，不含深度信息）進行分析，預測人體的3D形態(tài)和姿勢。

傳統(tǒng)的人體關(guān)鍵點檢測技術(shù)往往監(jiān)測的是2D的人體骨骼關(guān)節(jié)點，即通過技術(shù)預測RGB圖像中人體的十幾個關(guān)節(jié)點的坐標。這種方式存在著不足，其一這樣捕捉的節(jié)點非常稀疏；其二，這樣捕捉的結(jié)果一般只包含2D平面的坐標預測，不能還原3D的深度信息，無法體現(xiàn)縱深感。

而基于單幀圖像的3D重建技術(shù)不僅能輸出骨骼關(guān)節(jié)點信息，更能同時預測大量人體表面的關(guān)鍵點信息，使預測結(jié)果更豐富。而且每個點的坐標都是3D呈現(xiàn)，能夠體現(xiàn)不同軀干的縱深信息。
人體關(guān)鍵點監(jiān)測：從2D向3D進化

值得注意的是，云從在新一代3D人體重建技術(shù)上，還強調(diào)了是“基于單幀圖像”。這與傳統(tǒng)技術(shù)大多需要“連續(xù)圖像序列”或“多視角圖像”產(chǎn)生了鮮明差異。

單幀圖像就是一張照片，只需要普通的光學攝像頭作為感知設(shè)備，就可完成人體重建。而傳統(tǒng)技術(shù)中對圖像要求更高，硬件上需要雙目攝像機或者結(jié)構(gòu)光攝像機等設(shè)備，在手機端等便攜設(shè)備上是不可能完成的事。

基于單幀圖像的3D重建技術(shù)降低了設(shè)備使用門檻，也對背后的技術(shù)提出了更難的挑戰(zhàn)。該技術(shù)需要從單幀圖像中推理出人體或人臉的3D形態(tài)，并通過“光學透視”、“陰影疊加”等基本光學原理預測各個關(guān)鍵點在3D空間的位置和朝向，從而得到人體的姿態(tài)或表情信息。

工業(yè)電影特效或被顛覆？

云從科技對鈦媒體羅列了上述技術(shù)可能的落地場景。在C端的應用上，如上文提到，在不需要結(jié)構(gòu)光的條件下，高精度全身瘦身可以通過手機App完成、并進行動畫合成操作；智能換裝也將成為普及性的體驗。

其技術(shù)原理是，精度和顯示效果大幅提升，設(shè)備門檻得以降低，將推動3D人體重建技術(shù)的落地步伐。

此外，還可以應用于疑犯身份重建、醫(yī)療仿真肢體3D重建以及電影特效領(lǐng)域。

視覺盛宴的締造者《阿凡達》、《阿麗塔》等影片，不斷抬高著人們挑剔的審美品位。未來，如果3D人體重建技術(shù)應用于電影特效制作，不僅會顛覆傳統(tǒng)的特效技術(shù)，更會直接提升工業(yè)電影的制作水平。
《猩球崛起》CG特效

20世紀90年代，影視特效往往采用的是光學式動作捕捉。在動作捕捉中，演員要穿上帶有特定感應器的緊身衣，感應器會捕捉演員動作并同步給電腦中的虛擬角色，使得虛擬動作與真人動作完全同步。鮮為人知的是，1996年卡梅隆在制作《泰坦尼克號》時，沉船場景中的大多數(shù)乘客就都是CG人物。

2001年的《指環(huán)王》可謂是動作捕捉技術(shù)發(fā)展的分水嶺；不過當時的技術(shù)還停留在捕捉頭、四肢這樣較大身體部位的水平，CG人物的表情還需要手工制作。

自《阿凡達》開始，特效技術(shù)開始從“動作捕捉”轉(zhuǎn)向“表情捕捉”，《阿麗塔》則是實現(xiàn)了從“動作捕捉”到“表情捕捉”的徹底跨越。

在此前接受鈦媒體專訪時，好萊塢金牌特效團隊“維塔數(shù)碼”曾闡釋了“表情捕捉”的優(yōu)勢，“所謂表演捕捉，就是不局限于四肢打斗幾個固定散點的移動捕捉，全身上下還增加了好幾倍的、更密集的感應點，也包括對面部表情的捕獲。”

在這類特效電影中，對人像進行動作和表情捕捉，需要用專業(yè)的特效設(shè)備和面部貼點來進行。而3D人體重建技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)的技術(shù)，使得人體建構(gòu)更加流暢飽滿。根據(jù)云從科技提供的數(shù)據(jù)，當前3D人體重建技術(shù)能夠用6萬多個點完整描繪人體，在速度和精度上都有突破，人體模型建構(gòu)也會更精細。

這不僅能降低工業(yè)級3D動畫合成的門檻，也將會對工業(yè)電影的特效帶來革命性的影響。

2018年10月，云從科技已完成 B+輪融資，金額超過 10 億元。自2015年正式成立以來，云從已完成 4 輪融資，累積融資額已超過35億元。（本文首發(fā)鈦媒體，作者/蘆依）

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