WRC 2016｜华硕CTO罗仁权：机器人如何像艺术家一样画画

雷锋网按：本文根据罗仁权教授10月22日在2016世界机器人大会（World Robot Conference）上的演讲编辑整理而来，在未改变愿意的基础上略做了删减。

罗仁权，台湾大学讲座教授，IEEE院士，英国工程技术学会（IET）院士，华硕集团首席技术官。曾担任两届台湾国立中正大学校长、台湾机器人协会创会主席。主要研究机器人控制系统、智能型多重传感器融合与整合系统、计算机视觉、3D打印制造技术等。并曾针对以上领域发表国际学术期刊论文、会议论文、专著共计450余篇，申请专利20余项。

为什么要实现机器人艺术呢？我们的世界每天都非常丰富多彩，生活当中也有着非常多的色彩，包括舞蹈和各种不同颜色的场景和建筑。我们希望我们的生活充满艺术，而机器人是不是可以帮助我们从事艺术创作呢？所以艺术是生活，但是艺术现在要和技术结合起来。艺术和技术之间现在有重合的地方，这种重合是二者共通的地方，我们可以看到这种共通的地方有什么魔术般的效应出现。

水族馆里面孩子都在看着不同色彩的鱼，实际上它是技术、科学和艺术的结合，这样的一种把真实的鱼和技术上产生出来的虚拟的鱼结合起来需要很多的创造性。

现在很多人担心艺术是不是能够和机器人结合起来，我们已经看到了很多研究文献，这就是在EPFL-Lab里面的三个图，上面是真实的图像，下面的黑白的图像就是机器人画的。之前我们看到了库卡机器人在绘画梦露，绘画出来的也都是黑白的图片。

我们能不能对机器人做进一步的改善呢？很多情况之下机器人画画是单色的，或者是通过水彩和铅笔来画的，而且没有视觉上的反馈，我们完全可以改进，也可以加上各种颜色，然后让颜色之间进行混合。对于一个画家来讲，我们需要让他在画画的时候画布上面可以有视觉的反馈。我们希望应用机器人技术的时候能够让它具有同样的艺术创造力，然后也有视觉上的反馈。

现在我们使用电脑的图像处理可以打印出非常漂亮的图片，所以现在我们要把艺术和计算机结合起来。我们有油画、有水彩，可以看到电脑的颜色就在电脑里面，所以我们可能摸不到，我们的目标就是要把人和机器在创造力上形成一种合力，而且把这种界限模糊掉，能够让人真正地进行欣赏。

这个机械臂负荷是五公斤，最大的速度是每秒钟五十厘米，然后帮助人们进行绘画。

这是我们的法国交换生，我们希望能够看到是不是可以让机器人画出彩色的人像画。我们有蜡笔、铅笔、钢笔和油画的毛笔，这个学生坐在一个视频系统和绘画机器人面前，然后机器人就开始工作了。

我们有一个图像的输入，然后我们对图像进行处理，下一步再把它进行渲染，因为原有的图片看起来不是特别的好，所以把它进行了非图片式的真实渲染，可以让机器人进行摄像。左边有一个形态学的图片，后来我们把它加上了颜色，然后把三者结合就可以看到最终的产品。

我们在图片处理的过程当中关注所有的这些弧线，对于边角也要进行探测，使用的算法叫做基于浮点的差异，简称为FDOG。然后我们对于形态学方面进行运作，这样能够让它便于绘画。

另外对于边角的探测我们使用的是FBOD这样的算法，就在这个点对于周围的图片和边角进行计算。如果有颜色交叉的情况我们就会给它更多的权重，如果是相同的方向我们也会给它更多的权重。

下面我们会进行颜色细分，所以问题是一个彩色的图像是256×256可能性的颜色，然后我们把这些颜色进行简化，通过蜡笔进行模仿。之前说过这是一个人像，但是我们要让机器人真正理解颜色。Y指的是颜色的亮度成分，U和V指的分别是颜色的层次或者内部的成分，然后进行转化和协调，也要整个进行处理。

上面的一行是真实的照片，下面的一行是机器人画出来的图片。

艺术家们是怎么创造艺术的呢？之前的画是平面的，然后加上阴影就可以了，现在我们完全可以进行升级，也完全可以模仿艺术家。

这是用彩色的绘画创作，可以看到首先是把颜色进行混合，然后一边看一边使用不同的颜色。首先是要感知整个的图像，然后会有图像的处理，再去计算整个的图像。基于这种美学的观点，最终创造出这样的图片，比如我们把它叫做黑白加上RGB的颜色。

这是我们原有的图片，然后对它进行预先的处理，最底下就是要对相关的颜色进行检查，不断地进行对比，最终的情况是RGB。照相机是要把RGB变成粉色、黑色和黄色，所以在会话的时候我们要给它各种视觉上的反馈，就像艺术家的创作一样。

所以我们总是去模仿艺术家实际的创造过程。中间有一个颜色混合的情况，然后不断地进行比较，如果没有进行很好的对齐再进行修改。这些对图片来讲是非常重要的，KCAT是通过照相机得到的颜色，所以在底下对这个颜色的成分进行计算，然后进行相关的调整。这个画的地方也是不同的计算过程，比如这个苹果，我们可以看到亮色的部分，然后计算一下这一笔的方向是什么，还要找到最大的一笔多大，然后再加上颜色和方向。我们是把各种不同的颜色变成各种小组，包括黄色和RGB，然后将混合颜色根据不同的顺序进行绘画。

这也是他们画出来的实际照片，包括爱因斯坦和水果。

上周我们获得了一个IROS 2016最佳娱乐奖项，关于国际机器人艺术大赛，很多关注的都是机器人自动化出来的图像，我们希望机器人能够创造出来一种更为独特的艺术创作，人和机器未来将能够在机器人这个领域有更多的合作，创造出更好的艺术作品。