迎難而上 挑戰科技高峰

　　關穎健博士，1981年生，2015年在天津大學精密儀器與光電子工程學院獲得儀器科學與技術工學博士學位，深圳市易尚展示股份有限公司研發經理，主要從事三維數字化設備研究工作，是國內三維數字化領域的領軍人物，走在三維數字化技術革新的最前沿，主持或參與過多項國家科技部重大儀器專項、國家自然科學基金、廣東省、深圳市科研項目，并作為核心主導開發了多種已商用的三維數字化設備，包括桌面級三維掃描儀、文物三維掃描儀、人體三維掃描儀、人臉三維掃描儀等；作為副主編或編委參與編寫了三部3D掃描與3D打印的相關教材，包括教育部粵教版高中科技課程教材；在國內外重要學術期刊發表多篇論文，并申請專利十余項。 

　　關穎健博士在運動物體的三維數字化方面有著非常深入的研究，利用條紋結構光方式實現了運動物體的三維重建，通常的條紋結構光三維測量方式都是在靜止情況下實現物體的形貌測量，這些系統的條紋發生裝置使用的是DLP光機，而DLP光機的投影速率較慢，無法在物體運動的情況下測量物體的三維形貌。為了突破現有設備的限制，首先要突破條紋發生裝置的限制，關穎健博士采用了非傳統的投影系統，使用聲光調制器來產生結構光條紋，其原理是通過數字射頻信號發生器生成兩路射頻信號，這兩個信號相差一個微小的頻率差，當這兩路信號分別輸入到兩個聲光調制器中時，聲光調制器會將射頻信號轉換為超聲波信號，輸入到聲光晶體之中，通過超聲波的對晶體擠壓的力學作用，晶體中會產生一個光柵效應，當光以布拉格角進入這個光柵的時候由于布拉格效應就會產生一個頻移，由于兩個光柵的頻率不一樣，因此兩束光產生了不一樣的頻移，隨后產生的干涉條紋就會形成一個拍頻信號，拍頻的頻率就是兩個射頻信號的頻率差。這一創新性的發明在向國外權威雜志投稿的時候倒是鬧出了個笑話，由于發明太過于創新，很多人看不懂，編輯差一點找不到審稿人，最后找了10幾個業界的權威才有人接受了審稿。 

　　對于幀間運動誤差這一運動物體多幀三維成像中的難點問題，關穎健博士經過深入的研究首創了通過臨近點統計并估計相移誤差的算法對圖像進行了運動誤差恢復，成功抑制了由于物體運動帶來的測量誤差，這一問題的解決對于運動物體多幀三維重建的實際應用具有極為重要的意義。為了測量運動物體的三維形貌，業內已經進行了多年研究，這一問題始終很難得到解決，現有的解決問題的方法只能是大幅度提高投影采集速度，使數據獲取速度遠高于物體運動速度，這樣就可以近似認為物體是不動的，但是這種方法隨著物體運動速度的提升成本大幅度升高、同時由于相機響應時間和采集頻率的限制物體的運動速度也不可能大幅度提升，因此此種方式只能針對運動速度很慢的物體使用，面對運動速度和相機采集速度接近的時候業內還沒有辦法可以解決。關穎健博士敢于迎難而上，專門向業內的關鍵性難題發出挑戰，經過艱苦的實驗研究，前后試驗了40多種算法，終于成功矯正了運動誤差，這就在同等硬件設備要求的前提下大幅度提高了對于待測物體運動速度的上限，之前無法測量的一些運動物體通過這一算法的矯正就變得可以測量了。 

　　同時，關穎健博士為了能夠更高效得利用系統性能，使用了三個相機進行數據采集，有別于傳統的雙相機結構。傳統的系統需要采集十幾幀圖像才能夠重建一幀三維深度圖，而三相機系統通過增加了一個相機，相應的增加了一個約束條件，這就降低了查找對應點需要的圖像數量，將需要投影多個頻率的條紋圖，降低到只需要投影一個頻率條紋，再加上對于條紋圖的循環利用，使整個系統重建三維深度像的幀率與圖像采集幀率同步，充分利用了所有采集到的條紋圖，實現了采集圖像數量與重建三維深度像數量對等，即1:1的關系，將系統開銷降到最低。 

　　關硬件博士對運動物體三維重建的研究工作對3D動畫電影拍攝中的運動捕捉，手勢控制，體感游戲等領域具有重要意義，尤其是運動補償的算法獨樹一幟，為業內在運動物體三維重建方面探索出了一條新的道路。 

　　除了科研方面頗有建樹之外，關穎健博士還十分關注3D技術的推廣和教學工作，編寫了兩部教材教授學生3D設計與3D打印技術，兩部教材分別針對剛入門的學生和具備一定基礎的高級學生，因為其在業內的地位和在編寫教材方面的經驗，廣東省科技出版社邀請其作為副主編參與編寫了教育部粵教版高中技術教育課程教材，此類教材在全國范圍只有三套，具備極為重要的價值，即將在出版發行。