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新闻活动

在今年的春晚舞台上，机器仿真蔡明为什么能让人真假难辨？答案或许就藏在人脸的细微变化中。三维人脸关键点检测，是虚拟人拥有生动表情、识别身份、具身智能等多种应用的关键技术环节之一。然而，传统方法普遍依赖2D 纹理辅助或标准3D数字人脸模型，其性能受限于纹理映射误差以及数字人脸与真实人脸之间的差异。此外，由于缺乏大规模、高精度、真实采集且准确标注的 3D 人脸数据库，直接基于点云的3D人脸关键点检测技术一直面临数据不足与泛化能力弱的问题。 2月26日，中国科学院深圳先进技术研究院（简称“深圳先进院”）集成所机器视觉研究中心研究员宋展团队，与福建理工大学教授叶于平团队合作在《IEEE电路与系统汇刊（视频技术）》（TCSVT）发表的最新研究成果，为解决这一难题提供了全新思路。深圳先进院研究员宋展为论文通讯作者；深圳先进院硕士生韩俊成、福建理工大学叶于平教授为论文共同第一作者。深圳先进院为该研究第一单位。该研究中，宋展团队基于自主研制的高精度3D/4D人脸采集设备，经过近三年的规范化数据采集与数据库构建，构建了大规模的高精度、真实标注的三维人脸数据库，其中高保真人脸数据的个数近20万，数据量达到世界领先水平。在此基础上，宋展团队联合叶于平团队提出了一种面向无序点云的曲率融合图注意力网络（CF‑GAT），实现了从原始 3D 点云直接预测人脸关键点坐标的高精度检测框架，实现了从“千人一面”到“因人而异”的本质性提升，为高保真度虚拟人面部驱动，以及机器人脸部表情高逼真度驱动技术，提供了基础理论支撑。在技术上，合作团队首先基于几何驱动的点云采样策略，从原始三维人脸点云中，提取携带曲率信息的简化点集，保留关键几何结构。随后，将曲率编码为显式几何先验融入注意力模块，使网络能够更敏感地捕获局部形状变化，并通过图注意力结构自适应建模点云的局部与全局关系，从而实现对关键点位置的直接预测。该框架有效解决了点云无序性带来的特征表达困难，使模型能够在真实三维数据上获得更稳定、更精确的关键点定位结果。一直以来，宋展团队长期深耕三维重建研究领域，基于自主研发的3D/4D视觉成像系统，构建了多类型高质量数据库体系，其中包括：高保真多表情3D人脸数据库；持续采集12年、规模接近20万的高精度3D人脸方阵数据库，位列全球同类数据库前列；以及规范化3D人脸关键点数据库、高精度3D人体数据库以及高精度动态4D人脸表情数据库等。其中，“多模态高精度人类生物特征数据集”入选了2025年福建省首批人工智能行业高质量数据集名单。 “从真假难辨的虚拟人到未来能读懂人类情绪、自然交互的机器人，背后都离不开基础数据的支撑。这一系列数据库已成为仿人机器人关键技术链条中的核心支撑，为高逼真度感知、表达建模与行为生成提供基础数据。未来，这些数据集将进一步服务于数据驱动的大模型仿人机器人体系，以构建更自然、更智能的人机交互能力。”宋展表示。据了解，深圳市高精度高分辨率4D成像概念验证中心于2024年成立，是国内首个以4D成像为核心的概念中心，由宋展担任该中心主任，带领团队聚焦相关产业对高精度、高分辨率、实时三维成像技术的迫切需求，建立 4D 成像技术智库，服务产业上下游。同时，探索4D成像等前沿技术的验证与应用，加速科研成果落地与转化。文章链接团队自主研制的高精度3D/4D人脸采集设备。研究团队供图在采集的数据库上的关键点检测效果。研究团队供图宋展团队近年来构建的多类三维数据集的元数据示意。研究团队供图

技术人脸数据 高精度 团队

系统管理员 2026-03-05 13:22:37

研究所介绍

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系统管理员 2025-01-21 08:14:31

新闻活动

Publishing Reports Cell Press rd

系统管理员 2025-01-20 06:05:01

历任领导

博士生导师,研究员,现为中国科学院深圳先进集成技术研究所副所长,智能仿生中心执行主任,中国科学院人机智能协同系统重点实验室副主任,广东省机器人与智能系统重点实验室常务副主任,广东省机器人与智能系统工程技术中心主任。于中国科学技术大学获工学学士和硕士学位,博士毕业于香港中文大学。目前主要从事人机融合服务机器人基础理论和关键技术的研究,在IEEE TSMC, TASE, TMECH, TRO, TIP, TNNLS, TIE, TII等机器人领域国际期刊和ICRA, IROS等国际机器人会议上发表论文260余篇,出版英文专著二本(其中包括Household Service Robotics),授权国家发明专利63项。目前作为负责人承担国家自然科学基金联合基金重点项目、科技部国家重点研发计划国际合作项目和广东省重点研发计划项目等。他是国家重点研发计划“智能机器人”重点专项实施方案专家组和指南编制专家组成员,国家重点研发计划“公共安全风险防控与应急技术装备”重点专项指南编制专家,广东省智能机器人重大专项咨询专家组副组长。现担任IEEE TSMC, TASE和RA-Letters等多个国际期刊的编委。他是中国自动化学会理事、中国仪器仪表学会理事,入选国家创新人才推进计划中青年科技创新领军人才、广东省级人才及深圳市鹏城学者。获中国仪器仪表学会科学技术一等奖(排名第一),广东省技术发明二等奖(排名第一)和深圳市科技进步一等奖(排名第一)等科研奖励十余项。

重点国家 机器人 中国 广东省

系统管理员 2025-01-07 02:08:33

历任领导

博士、研究员二级。中国科学院人机智能协同系统重点实验室主任、粤港澳人机智能协同系统联合实验室主任、中国科学院深圳先进技术研究院首席科学家、集成所所长、神经工程中心主任。主要从事神经康复工程、生物医学工程及人机智能交互技术等领域的研究工作。作为负责人先后承担了国家自然科学基金面上项目、重点项目(2项)、集成项目(2项)、国家基金委国家重大科研仪器项目、国家基金委国际合作项目、国家重点研发计划项目等。发表SCI/EI论文400多篇,其中SCI论文300多篇 ,入选美国斯坦福大学 2020/2021/2023/2024年度全球前 2%顶尖科学家榜单;授权/申请国内外发明和实用新型专利150多项。任中国生物医学工程学会康复工程分会副主任委员、中国康复医学会康复工程与产业促进专业委员会届委员会副主任委员、中国人工智能学会-脑机融合与生物机器智能专业委员会副主任委员、广东省生物医学工程学会康复工程分会主任委员,深圳市人工智能学会会长。国务院政府特殊津贴专家、深圳市高层次(国家级)领军人才。

智能项目生物工程国家

系统管理员 2025-01-07 02:07:36

新闻活动

近年来，神经系统与骨骼系统相互调控的研究逐渐成为生物医学领域的热点。骨关节炎（Osteoarthritis, OA）作为全球范围内高发的退行性疾病，在中国的患病率逐年增高，为社会带来巨大的医疗和经济负担，严重影响人民健康和幸福生活。尽管OA的病因复杂且尚未完全阐明，但越来越多的研究揭示神经系统在骨关节炎发生与发展中发挥关键作用。 OA的典型特征包括外源性神经浸润导致的疼痛、软骨细胞肥大化、骨赘形成及关节腔炎症等。这些现象表明，神经对软骨退变的调控可能具有重要意义。尽管已有研究报道外源神经会随着软骨下骨重建而浸润软骨，但软骨内如何维持无神经稳态，以及软骨细胞与神经之间的相互作用机制，依然是骨科学研究中的难题。 2025年1月2日，中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所杨帆研究员团队、生物医药与技术研究所陈棣教授团队联合四川大学华西医院周宗科主任团队在这一领域取得重要突破，相关研究“Neuronal guidance factor Sema3A inhibits neurite ingrowth and prevents chondrocyte hypertrophy in the degeneration of knee cartilage in mice, monkeys and humans”发表于Bone Research杂志(IF=143)。研究发现，Sema3A（Semaphorin-3A）神经多肽因子在骨关节炎疾病中具有显著的软骨保护作用。Sema3A属于Semaphorin家族，是一类广泛存在于神经系统的信号分子并主要参与神经元轴突的方向引导。近年来的研究表明，Sema3A在骨骼、血管等外周器官中同样具有重要功能，尤其是在维持软骨组织的无神经稳态和调控骨关节功能方面。研究团队通过体外细胞培养和特异性Sema3A条件敲除小鼠均证实，Sema3A对软骨退变具有保护作用，同时证明Sema3A是通过激活PI3K通路维持软骨细胞稳态的关键分子。在小鼠和恒河猴OA模型中，通过关节内注射Sema3A蛋白和基因过表达软骨细胞Sema3A，对于软骨退变具备显著保护作用；Sema3A同时可以调节外周感觉神经的生长和浸润，具有缓解疼痛及改善相关情绪障碍的功能。在患者膝关节内注射含有Sema3A的PRP血浆，发现具有缓解临床患者关节疼痛的作用，验证了Sema3A治疗OA的潜在应用价值。以上系列研究证明Sema3A在骨关节炎中抑制神经突起生长以及缓解外周疼痛感受中发挥重要作用。 Sema3A在骨关节炎中抑制神经突起生长以及缓解外周疼痛感受本研究发现了神经轴突导向因子Sema3A在骨关节炎的发生发展中发挥重要作用，为软骨保护和骨关节炎疼痛的干预治疗开辟了新路径。此外骨关节炎疼痛常导致外周神经过度敏化，引发的长期慢性疼痛会导致中枢的神经活动异常或神经振荡改变，引发焦虑抑郁等情绪障碍。基于Sema3A分子调控神经-软骨相互作用的研究，将促进神经系统与外周器官相互调控领域的进一步发展，为从外周干预中枢神经相关疾病的治疗提供参考，并推动更多新型治疗策略的诞生。四川大学华西医院黄石书、深圳先进院-深圳市宝安中医院联合博后高大双、上海交通大学第九人民医院李振霞为本论文共同第一作者，深圳先进院杨帆研究员、陈棣教授与四川大学华西医院周宗科主任为论文共同通讯作者。该研究得到科技部重点研发计划、国家自然科学基金委重大项目和面上项目、深圳市医学研究专项资金等项目的资助，并受深港脑科学创新研究院支持。原文链接：https://doiorg/101038/s41413-024-00382-0

Sema 研究神经软骨 OA

管理员 2025-01-20 02:47:53