近年來，陸續(xù)有多個品牌在其智能手機上搭載3D掃描功能。這一功能簡單說，就是用戶打開手機的3D掃描應(yīng)用，圍繞掃描對象走完一圈并捕獲所有角度后，手機就會生成掃描對象的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)始團隊來自西安交通大學。團隊負責人周翔告訴《中國科學報》：“手機搭載的3D相機在精度、應(yīng)用等方面還不太成熟，只能滿足簡單的娛樂，如需要解決生活和工業(yè)上的實際問題仍需要專業(yè)的3D相機。”

“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，將臉部對準中央位置后，掃描儀用0.1秒的時間就可以實現(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毫米以內(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，也許上述指標國外同行可以實現(xiàn)，但我們的集成度更高、成本更具優(yōu)勢，是國外同類產(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)需要多學科的融合。在知象光電的創(chuàng)始團隊里，包含了儀器、計算機、光學等多個專業(yè)的交叉，并得到了美國麻省理工學院、清華大學、北京大學、西安交通大學、中國科學院西安光學精密機械研究所等多家單位的支持。

2018年，知象光電團隊開發(fā)的“象芯二代”3D人工智能平臺，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)進行三維人臉識別，從而精準確定對象身份，用于安保、刑偵、物證和身份識別等。”“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“3D成像+人工智能”技術(shù)。

當前，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)院開展深入合作，推出全套牙齒3D烤瓷修復解決方案。

“團隊之所以能夠發(fā)展‘3D成像+人工智能’技術(shù)，得益于近年來團隊積累了海量3D人臉模型庫，目前已經(jīng)擁有20萬張高精度的華人3D人臉數(shù)據(jù)庫?！敝芟韪嬖V記者，“在此基礎(chǔ)上，團隊進一步開發(fā)3D人工智能算法研發(fā)、3D人臉識別、手勢交互等產(chǎn)品和方案，并將其融入消費電子、安防、支付等前沿技術(shù)領(lǐng)域。”

將所學轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力

“您為什么要創(chuàng)業(yè)？”面對記者的提問，周翔笑著說道：“這個問題蠻有意思。一直以來，教學和科研都是我的本職工作，創(chuàng)業(yè)是我跟學生們萌生的一個想法，希望將所學轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力?！?/span>

周翔所在的西安交通大學機械學院是一所工科學院，擁有研究微納米制造技術(shù)和光學三維成像技術(shù)的學科平臺。從在校攻讀學位到留校當老師，他有著一些自己的感悟：“我們國家有這么好的大學和科研院所，每年產(chǎn)出的論文、專利、科研成果數(shù)以萬計，我們的研究成果如何才能服務(wù)社會，變成鮮活的產(chǎn)品呢？”

年輕的周翔帶領(lǐng)著一群年輕的學生開始了新的嘗試，希望將高校實驗室里的技術(shù)成果推向市場。2013年，周翔帶領(lǐng)學生參加“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽，團隊憑借3D人體快速掃描儀項目獲交叉創(chuàng)新一等獎。

很快就有企業(yè)找上門。周翔記得自己接待的第一個客戶來自美容整形行業(yè)，企業(yè)希望能對美容院的人臉效果做展示。經(jīng)過半年時間的研發(fā)，周翔帶領(lǐng)學生們做出了第一臺3D人臉掃描儀，并交付客戶使用?！跋啾让廊菰涸鹊倪M口設(shè)備，我們的產(chǎn)品價格只有其十分之一，客戶很滿意，這也是知象光電3D人臉掃描儀第一代產(chǎn)品的原型機?！?/span>

2014年，全球社交巨頭Facebook以20億美元的價格收購虛擬現(xiàn)實頭戴設(shè)備制造商Oculus，此舉被外界視為Facebook為未來買單，也讓VR（虛擬現(xiàn)實）、AR（增強現(xiàn)實）成為新的技術(shù)趨勢，同時人工智能的技術(shù)也正趨于成熟。

周翔意識到，“3D成像+人工智能”未來必然會有廣泛應(yīng)用，而自己團隊應(yīng)該做點事情，這一年知象光電成立了。

“既然3D人臉掃描儀國外設(shè)備昂貴，國內(nèi)商業(yè)化的設(shè)備又缺乏，那么我們就自己做?！敝芟鑸F隊創(chuàng)業(yè)的初衷挺簡單，他們這個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

通過參加創(chuàng)業(yè)大賽，周翔團隊將3D成像從作品變成了產(chǎn)品，隨后客戶的需求越來越多樣化，訂單也越來越多，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到：“當時我們很多產(chǎn)品沒有量產(chǎn)，主要以定制的方式在開發(fā)，這無法支撐一個創(chuàng)業(yè)團隊走遠。”

此前，3D掃描儀由于價格因素，主要應(yīng)用于專業(yè)市場。但專業(yè)市場畢竟容量有限，周翔認為，只有將3D成像推向消費市場才能獲得更大的驅(qū)動力。

在個人消費市場，3D成像技術(shù)和安全認證、人機交互、數(shù)字娛樂結(jié)合起來可以產(chǎn)生很多新興的應(yīng)用。比如，3D人臉識別進行移動支付、手勢操控移動設(shè)備、3D掃描進行拍照效果增強等。

知象光電還開拓了針對文物保護的業(yè)務(wù)。這一業(yè)務(wù)存在諸多難點：文物的表面一般都不允許粘貼任何標志點，如果要給這些文物進行數(shù)字化建模，掃描時必須要全自動、無標志點地拼接；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《中國科學報》介紹說：“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，可以達到高速度和高精度，實現(xiàn)對文物快速、準確的掃描?！?/span>

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)的學生創(chuàng)業(yè)團隊想做的事情還很多?！拔覀冇行碌氖袌鲆?guī)劃，但歸根結(jié)底，關(guān)鍵技術(shù)才是我們前進的動力。我們的產(chǎn)品采用自主微結(jié)構(gòu)光3D相機，既不同于傳統(tǒng)的工業(yè)掃描儀器，也不同于手機等廠商推出的消費鏡頭，團隊在底層光學芯片加入了自主研發(fā)的核心技術(shù)?！?/span>

周翔說：“技術(shù)無止境，任何核心技術(shù)的開發(fā)沒有10年硬功夫就不能稱其為厲害。我們的技術(shù)仍需深度挖掘、繼續(xù)打造，希望未來能夠推動3D相機的精度從0.1毫米向0.01毫米邁進?！?/span>

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