導(dǎo)語：
人類視覺系統(tǒng)（HVS）的研究發(fā)現(xiàn)，人們在觀察視頻圖像時，習(xí)慣把大部分注意力集中在視覺聚焦點周圍的小范圍區(qū)域內(nèi)，并賦予這個區(qū)域很高的分辨率，而聚焦點外的范圍則以較低分辨率呈現(xiàn)，這種預(yù)測視覺關(guān)注區(qū)域的過程就叫顯著性檢測。北航國際交叉科學(xué)研究院、電子信息工程學(xué)院徐邁副教授的研究團(tuán)隊開展了視頻和圖像顯著性檢測模型的研究，成果現(xiàn)已發(fā)表至《IEEE Transactions on Image Processing》、《International Conference on Computer Vision (ICCV)》、《Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR)》等國際重要期刊與會議上，并在多媒體通信領(lǐng)域內(nèi)引起廣泛好評。
研究背景：通信道路的“擁堵”
科研是為創(chuàng)造更好的未來，其靈感也源于現(xiàn)實生活的不足。通過智能終端欣賞視頻資源，已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚沫h(huán)節(jié)。用戶對獲取更高清視頻需求在日益增長，使得通信行業(yè)的熱點，聚焦在了如何實現(xiàn)海量高清音像視頻數(shù)據(jù)更高效地傳輸。
視頻通信領(lǐng)域的瓶頸在于隨著超高清視頻與全景視頻的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量在不斷膨脹，但是傳輸數(shù)據(jù)的帶寬卻是有限的。正如空間有限的公路上行駛的車越來越多，容易引發(fā)道路擁堵。當(dāng)下，有限帶寬下的視頻高效傳輸，已成為通信行業(yè)亟待解決的問題。
靈感來源：前沿?zé)狳c的融合
徐邁老師及其課題組的研究興趣為視頻通信與圖像處理，他們在研究壓縮編碼的過程中受人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的啟發(fā)，通過研究人類觀看視頻的用戶體驗，為視頻壓縮提供了新的解決思路。人類視網(wǎng)膜相當(dāng)于以億為單位像素級別的高清相機(jī)，人在觀察視頻圖像時有一種聚焦“Attention（關(guān)注點）” 的機(jī)能，能夠發(fā)揮“刪繁就簡”的功能能力，對于呈現(xiàn)給視覺的場景，只有我們關(guān)注的地方會很清楚，而周圍則會出現(xiàn)相對模糊的情況。
受到啟發(fā)的徐邁老師及其課題組大膽提出假設(shè)：如果為計算機(jī)賦予人的視覺機(jī)能，壓縮視頻數(shù)據(jù)時在人們視覺關(guān)注度高的區(qū)域分配更多的編碼資源，使得視頻壓縮后仍能夠達(dá)成人們視覺體驗上高質(zhì)量的效果，同時在周圍節(jié)省編碼資源。借鑒“Perceptual Video Coding（感知視頻編碼）”的“感知”技術(shù)，徐老師推動這一新的研究方向：建立人在視頻圖像中的關(guān)注區(qū)域預(yù)測模型，以預(yù)測視頻圖片場景中的視覺關(guān)注集中域。
研究拓展：年輕團(tuán)隊的合作
為了探索出人類視覺關(guān)注區(qū)域的模型，徐邁老師帶領(lǐng)團(tuán)隊展開研究。團(tuán)隊中最小的成員為一名大三年級的本科生，徐老師說：“學(xué)生的興趣與個人能力，才是開展科學(xué)研究的關(guān)鍵因素”。因此在徐邁老師的團(tuán)隊中，學(xué)生年齡呈現(xiàn)年輕化的特點。
研究團(tuán)隊通力合作，從數(shù)據(jù)出發(fā)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法挖掘人體視覺認(rèn)知規(guī)律。團(tuán)隊邀請多位被試者走進(jìn)實驗室，記錄被試者觀看視頻時關(guān)注區(qū)域的結(jié)果數(shù)據(jù)，以實際采集到的數(shù)據(jù)為驅(qū)動，運用支持向量機(jī)和深度學(xué)習(xí)方法建立機(jī)器學(xué)習(xí)模型，實現(xiàn)視頻關(guān)注區(qū)域的預(yù)測。
徐邁老師團(tuán)隊視頻顯著性檢測的研究成果，不但能應(yīng)用于視頻圖像壓縮，還能夠應(yīng)用于多種領(lǐng)域，如對網(wǎng)頁和展示排版設(shè)計領(lǐng)域提供指導(dǎo)，通過合理安放圖標(biāo)、文字，調(diào)整配圖、配色，可以達(dá)到最大程度吸引視覺注意力的目標(biāo)。而徐邁老師團(tuán)隊的下一步研究重點，將嘗試拓展至具有“交互性、沉浸式”特點的全景視頻新鮮領(lǐng)域。團(tuán)隊也將商討與其他科研團(tuán)隊的合作方案，實現(xiàn)多學(xué)科之間相互交叉研究。
策劃/文案：秦煜瑤、張金星
外文編輯：劉昕睿
設(shè)計：秦煜瑤 技術(shù)：曹嘉輝
鳴謝：國際交叉科學(xué)研究院、電子信息工程學(xué)院徐邁副教授
編審：門戶網(wǎng)站總編總監(jiān)工作室
投稿：geoos@buaa.edu.cn
