“浙江大學(xué)視覺感知教育部-微軟重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”是微軟亞洲研究院與國內(nèi)高校成立的第一所聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室中不僅有潘云鶴院士等知名的學(xué)者，也有青年一代的學(xué)者，劉利剛教授就是其中之一，他畢業(yè)于浙江大學(xué)，后加盟微軟亞洲研究院，而最終他又回到母校開始了教學(xué)和科研工作，在這里我們通過他的特殊背景，了解他們?nèi)绾巍?/p>

1視覺感知教育部－微軟重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

“視覺感知教育部-微軟重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”(Key Laboratory of Visual Perception (Zhejiang University)， Ministry of Education and Microsoft)的前身是1999年11月19日成立的“浙江大學(xué)－微軟視覺感知聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”(Microsoft Visual Perception Laboratory of Zhejiang University)，于2004年納入教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室管理體系。

“浙江大學(xué)－微軟視覺感知聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”是微軟亞洲研究院初建時(shí)，在中國設(shè)立的第一個(gè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室?！耙曈X感知教育部-微軟重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”的研究領(lǐng)域涉及視頻運(yùn)動對象跟蹤與識別、真實(shí)感建模與繪制和視覺內(nèi)容感知理解等方面。

該實(shí)驗(yàn)室的指導(dǎo)教授由浙江大學(xué)和微軟亞洲研究院雙方共同組成。微軟方面有沈向洋博士(微軟亞洲研究院現(xiàn)任院長，浙江大學(xué)兼職教授)、郭百寧博士(微軟亞洲研究院副院長)等。浙江大學(xué)方面有潘云鶴教授(院士)、陳純教授(計(jì)算機(jī)學(xué)院常務(wù)副院長)、石教英教授(CADCG國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室前任主任)、莊越挺教授(計(jì)算機(jī)學(xué)院副院長)、劉新國研究員(CADCG國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)、劉利剛副教授(浙江大學(xué)數(shù)學(xué)系)。

實(shí)驗(yàn)室的研究主要集中在圖像、視頻和圖形學(xué)等可視媒體的分析、理解與交互方面。在前3年內(nèi)發(fā)表研究論文50余篇，申請有相關(guān)技術(shù)原型設(shè)計(jì)和專利等20余項(xiàng)。每年都有多名學(xué)生獲微軟亞洲研究院頒發(fā)的“微軟學(xué)者”獎(jiǎng)學(xué)金。

2我一生中最緊張的一段讀書生活

我1992年考入浙江大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)系。在浙江大學(xué)求學(xué)的日子，是我一生中最值得回憶的時(shí)光。進(jìn)入大學(xué)后，能與不同地區(qū)、不同年齡的同學(xué)交往，能學(xué)習(xí)到廣泛的知識，能接受到許許多多老師的教誨，在大學(xué)校園里的所見所聞，開闊了我的視野。在本科階段，我已開始體會到數(shù)學(xué)的廣闊應(yīng)用前景，數(shù)學(xué)只有應(yīng)用到解決實(shí)際問題中，才體現(xiàn)出它的美。1996年，我以優(yōu)異的成績免試到本校應(yīng)用數(shù)學(xué)系做研究生。我那時(shí)就已選擇了自己未來的研究方向，開始向更高的目標(biāo)邁進(jìn)。在研究生階段時(shí)，我選擇了從事計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)與圖形學(xué)方向的研究工作，并選擇了此方向作為自己的博士研究方向。五年之后，我于2001年獲得博士學(xué)位，論文被評為校優(yōu)秀博士論文。

如果有人問我，在我一生中最緊張的一段讀書生活是在哪里度過的？我會毫不猶豫地回答：在浙大。浙大九年的讀書生活，為我打下了一生從事應(yīng)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究工作的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在那里，我一方面受益于各位知識淵博的老師和師長，一方面也得益于浙大良好的學(xué)習(xí)和研究條件。

在浙江大學(xué)的學(xué)習(xí)生活，不但使我順利地完成學(xué)業(yè)，更重要的是養(yǎng)成了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和求實(shí)的科研態(tài)度，今日回想起來不能不倍感苦中之甜。

3加盟微軟亞洲研究院

博士即將畢業(yè)時(shí)，我開始對自己的未來進(jìn)行思考。對于未知世界的好奇和對研究的熱愛使我毅然選擇將科學(xué)研究作為自己的未來職業(yè)。經(jīng)過激烈的競爭和面試，我加盟了微軟亞洲研究院網(wǎng)絡(luò)圖形組從事計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究。

微軟是一個(gè)非常卓越的公司。在微軟亞洲研究院工作期間，我與眾多高水平的研究人員一起工作，相互學(xué)習(xí)，我的學(xué)術(shù)視野和科研水平得到大幅度的提高。我在微軟學(xué)到了很多東西，受益匪淺，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)技術(shù)和研究方法。除了專注于軟件技術(shù)和軟件產(chǎn)品研發(fā)，微軟亞洲研究院的研究人員更專注于新的研究領(lǐng)域和可轉(zhuǎn)化為實(shí)際技術(shù)的研究課題。

(2)領(lǐng)導(dǎo)和管理藝術(shù)。領(lǐng)導(dǎo)決策者擁有卓越的才識、明確的分工和高效的合作。

(3)對人才的重視。多渠道發(fā)現(xiàn)和挖掘人才，有效的人才篩選和聘用機(jī)制，對人才的持續(xù)性培養(yǎng)。

4對母校的熱愛和回報(bào)

在微軟亞洲研究院工作三年后，出于對母校的熱愛和回報(bào)，我回到了浙江大學(xué)，希望為學(xué)科建設(shè)作出自己的貢獻(xiàn)?；氐秸愦蟮膬赡甓鄷r(shí)間中，申請并主持了1項(xiàng)國家自然科學(xué)基金，1項(xiàng)浙江省自然科學(xué)基金，1項(xiàng)國防科工委項(xiàng)目，另外還有1項(xiàng)與微軟亞洲研究院的合作研究項(xiàng)目?，F(xiàn)在我在多個(gè)領(lǐng)域，包括網(wǎng)格曲面編輯與變形、參數(shù)化、光順、分割及流形學(xué)習(xí)等方面已做出了許多重要的創(chuàng)新結(jié)果和算法。最近的研究工作包括：在網(wǎng)格曲面光順和優(yōu)化方面，創(chuàng)新地提出了一種新的全局非迭代線性光順?biāo)惴?，并且能保持物體的外形特征，克服了以往局部迭代光順?biāo)惴ǖ牟僮鲝?fù)雜和物體光順后會收縮的缺點(diǎn)；在網(wǎng)格曲面參數(shù)化方面，首次提出了流形參數(shù)化的線性新方法，將一個(gè)網(wǎng)格曲面的拓?fù)溥B接信息直接映射到另一個(gè)網(wǎng)格曲面上；針對Laplace編輯方法不能做大幅度物體變形的缺點(diǎn)，將Laplace向量分解成參數(shù)信息和幾何信息分別處理，并結(jié)合對偶網(wǎng)格物體的優(yōu)點(diǎn)，提出了一個(gè)迭代線性的快速算法，大大改進(jìn)了網(wǎng)格編輯的結(jié)果；針對物體分割是跟人的視覺認(rèn)知相關(guān)的，提出了一個(gè)基于線畫草圖的操作界面來輔助用戶分割物體成不同的具有認(rèn)知意義的部分，用戶界面簡單直觀，算法快速，效果非常好。上述的有些工作已經(jīng)得到國際同行的認(rèn)可，部分工作得到高度評價(jià)。我也將與我的學(xué)生一起在計(jì)算機(jī)動畫、網(wǎng)格編輯、圖像分割等方面繼續(xù)開拓一些研究領(lǐng)域，朝著更高的目標(biāo)努力。

除了自己的科研和教學(xué)以外，我們非常重視梯隊(duì)的建設(shè)和人才的培養(yǎng)。除了培養(yǎng)學(xué)生的基本能力和素質(zhì)外，更注重培養(yǎng)他們積極進(jìn)取的精神，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1) 對科學(xué)研究的激情。培養(yǎng)學(xué)生對從事科研工作具有極大的熱情，把科研工作當(dāng)作一件快樂的事情來做。作研究要不為名利，做自己喜歡做的事情。而每天都在做自己喜歡的事情，就有自由的感覺，就會享受工作給你帶來的快樂和自信。

(2) 正確的做事方法。對一個(gè)學(xué)生來說，正確的方法意味著成功。鼓勵(lì)學(xué)生通過相互交流，多向高手學(xué)習(xí)，特別是跟世界頂尖級的學(xué)者專家交流和學(xué)習(xí)，就能學(xué)到很多做事情的正確的方法。

(3) 具有高的目標(biāo)。鼓勵(lì)學(xué)生要有遠(yuǎn)大的目標(biāo)，也要根據(jù)所取得的成果不斷地調(diào)整目標(biāo)。一件事情要么不做，要做就要做得最好，做得完美。不能為自己取得一點(diǎn)點(diǎn)成績而沾沾自喜，要謙虛謹(jǐn)慎，戒驕戒躁。要做好的科研工作，更要做有用的，有影響力的科研工作。目標(biāo)低了，是不可能成為一個(gè)成功的科技工作者。

(4) 持之以恒的毅力。作研究要有耐心，如果沒有耐心，即使找到了正確的方向，也會因?yàn)樽约旱母≡甓肮ΡM棄。從事科研工作要能耐得住寂寞，要有堅(jiān)忍不拔的精神。

在學(xué)術(shù)上，衡量一個(gè)學(xué)者的創(chuàng)新能力是看其發(fā)表的論文和申請的專利等情況，但更重要的還在于是否有高質(zhì)量的、在國際上有影響力的科研成果。我一直以追求卓越的創(chuàng)新精神來指引未來的研究方向。不僅要嚴(yán)格要求自己，而且還要嚴(yán)格要求自己的學(xué)生，使他們也一樣具有高目標(biāo)的創(chuàng)新能力，使其樹立寬廣的學(xué)術(shù)視野；只有勇于競爭，才能取得學(xué)科建設(shè)成就。同時(shí)要加強(qiáng)學(xué)術(shù)交流，走向國際學(xué)科前沿和學(xué)術(shù)前沿。

5實(shí)驗(yàn)室階段性科研成果

實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目研究主要集中在圖像、視頻和圖形學(xué)等可視媒體的分析、理解與交互方面。

(1)在圖形學(xué)領(lǐng)域，主要研究幾何建模中的有效變形方法和計(jì)算機(jī)動畫中的變形模擬問題。所取得的成果主要有：a)提出了子空間幾何變形方法;b) 提出了一套從二維卡通到三維動畫的遷移方法; c)提出了域分解的方法和一種新的勢能表達(dá)對幾何變形實(shí)時(shí)模擬。上述成果發(fā)表于Siggraph等學(xué)術(shù)會議。

(2)在捕獲數(shù)據(jù)分析與處理方面，提出使用運(yùn)動索引樹和彈性算子對捕獲的3D運(yùn)動數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，并且對檢索得到的運(yùn)動數(shù)據(jù)高效重用的運(yùn)動規(guī)劃方法。這種方法解決了運(yùn)動數(shù)據(jù)維數(shù)高、人體運(yùn)動如何理解和3D時(shí)序數(shù)據(jù)相似匹配等三個(gè)難題。上述成果分別發(fā)表于《Computer Vision and Image Understanding》、《Computer Animation and Virtual Worlds》、《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)》、《計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展》等學(xué)術(shù)期刊。

(3)在視覺感知和理解領(lǐng)域，提出了通過自回歸動力學(xué)方程和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對非剛性人臉表情運(yùn)動數(shù)據(jù)進(jìn)行表達(dá)分析和以表情幻想為手段的表情數(shù)據(jù)重用方法。本領(lǐng)域的研究結(jié)果分別發(fā)表于《Pattern Recognition》、《電子學(xué)報(bào)(英文版)》、International Conference on Automatic Face and Gesture Recognition (FG2004)以及《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)》等國際國內(nèi)學(xué)術(shù)刊物和會議上。

(4)在智能人機(jī)交互方面，著力分析人類感知方法、研究開發(fā)基于視覺感知(Visual Perception)的人機(jī)交互方法(HCI， Human Computer Interaction)。不同于鍵盤、鼠標(biāo)等傳統(tǒng)交互設(shè)備，該交互界面能夠使用戶用自然的表情、手勢以及身體同機(jī)器交互，而機(jī)器可以理解用戶的行為。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合語音等交互方式，構(gòu)建多態(tài)的人機(jī)交互(Multimodal interaction)方案。

(5) 視頻編解碼技術(shù)。主要包括面向嵌入式設(shè)備的視頻編碼技術(shù)、視頻編解碼優(yōu)化算法、面向移動環(huán)境的視頻容錯(cuò)技術(shù)、視頻轉(zhuǎn)碼技術(shù)。創(chuàng)新點(diǎn)為復(fù)雜度可分級的視頻編碼算法、面向H.264的自適應(yīng)模式?jīng)Q策方法、基于敏感區(qū)域的視頻容錯(cuò)編碼方法、基于多描述視頻的自適應(yīng)差錯(cuò)恢復(fù)機(jī)制

(6) 在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)動畫方面，針對Laplace編輯方法不能做大幅度物體變形的缺點(diǎn)，將Laplace向量分解成參數(shù)信息和幾何信息分別處理，并結(jié)合對偶網(wǎng)格物體的優(yōu)點(diǎn)，提出了一個(gè)迭代線性的快速算法，大大改進(jìn)了網(wǎng)格編輯的結(jié)果，對曲面變形領(lǐng)域具有較大的貢獻(xiàn)，此工作發(fā)表在今年的IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics期刊上；針對物體分割是跟人的視覺認(rèn)知相關(guān)的，提出了一個(gè)基于畫線的交互操作來輔助用戶分割物體成不同的具有認(rèn)知意義的部分，用戶界面簡單直觀，算法快速，效果非常好，此工作已發(fā)表在今年的Eurographics國際學(xué)術(shù)會議上；提出了流形參數(shù)化的嶄新概念，是指將曲面直接映射到另一張流形曲面上，當(dāng)目標(biāo)流形曲面為平面或者球面時(shí)，流形參數(shù)化即為傳統(tǒng)的平面參數(shù)化或球面參數(shù)化。流形參數(shù)化的概念和方法將以往的參數(shù)化統(tǒng)一起來，給出了統(tǒng)一的框架，對數(shù)字幾何處理領(lǐng)域的參數(shù)化理論和方法的發(fā)展將具有突破性的意義。

作者簡介：劉利剛，男，1975年3月出生，分別于1996年6月和2001年6月于浙江大學(xué)數(shù)學(xué)系獲學(xué)士和博士學(xué)位。2001年7月至2004年7月在微軟亞洲研究院網(wǎng)絡(luò)圖形組任副研究員，2004年8月起在浙江大學(xué)數(shù)學(xué)系任教，聘任為副教授，獲碩士生導(dǎo)師資格。2005年12月任浙江大學(xué)數(shù)學(xué)系計(jì)算機(jī)圖像圖形研究所副所長。2006年獲教育部和微軟亞洲研究院共同頒發(fā)的“微軟青年教授獎(jiǎng)”。目前主要從事幾何造型、數(shù)字幾何處理、紋理圖像分析與處理、流形學(xué)習(xí)和結(jié)構(gòu)生物信息學(xué)等領(lǐng)域的研究工作。近五年來發(fā)表研究論文30余篇，申請發(fā)明專利1項(xiàng)，軟件技術(shù)專利2項(xiàng)。部分論文發(fā)表在重要國際刊物IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics、Computer Aided Geometric Design、Computer-Aided Design和重要國際會議SIGGRAPH， Eurographics， Pacific Graphics，部分研究成果受到國內(nèi)外同行好評。2005年獲得國家自然科學(xué)基金和浙江省自然科學(xué)基金資助。擔(dān)任多種國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊審稿專家，擔(dān)任多個(gè)國際會議程序委員會委員。