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编者按：火红的凤凰花挂满枝头，南国清华园里荷香四溢，又到了一年一度的毕业季。很多学子即将奔赴全国各地，开启新的征程。毕业季，我们采访了部分毕业生，邀请他们回顾自己的研究生阶段，讲述他们的学习、科研生活，分享工作和成长的感悟，愿他们的故事能助力更多学生逐梦而行、乘风破浪。
黄天琪，清华-伯克利深圳学院（TBSI）2020届博士毕业生，师从廖洪恩教授，主要研究裸眼三维显示及手术导航。获评博士研究生国家奖学金，清华大学研究生“清峰”前置式奖学金、优秀毕业论文、优秀毕业生，“一二九”辅导员奖。攻读博士期间，发表第一作者或共同一作SCI论文3篇，第一作者会议论文3篇，并授权发明专利2项。曾在ACCAS、ICDT等国际会议中作口头报告，并获得优秀学生论文奖。担任Optics Express、Applied Optics等期刊审稿人。
科研达人练成记
科研是一个不断反思自我，从失败中提炼知识的过程。我的研究是为远程医疗构建新的系统，提升远程医疗系统的可视化和交互性能。一开始我面临的最大挑战就是当前的三维显示技术无法满足我构建远程医疗系统的需求，我不得不花很多时间在提升三维显示器的性能上。为实现更好的裸眼三维显示效果，我尝试了多种不同的技术方案，有些方案能够实现性能上的少量提升，但更多的方案效果甚至不如之前的显示系统。在多次尝试后，我开始认识到技术上的改进对整体效果的提升是微乎其微的。于是，我开始关注裸眼三维显示中的一个根本问题，即信息量有限带来的分辨率与观察视角权衡。通过在裸眼三维显示系统中引入视点追踪技术，我为裸眼三维显示系统增加了时间维度上的信息，从而解决了分辨率与观察视角的权衡问题，实现了更高分辨率、更大视角的裸眼三维显示效果。
更进一步的挑战来自于远程医疗中对裸眼三维显示技术的应用。当前远程医疗的主流可视化和交互方案还停留在二维显示的层次。为实现更好的可视化与人机交互效果，我在博士研究中构建了以裸眼三维显示为基础的远程医疗方案，编写了基于裸眼三维显示的导航系统，并打通了数据采集、数据处理、显示交互和机器人控制等环节。我们设计了一个远程机器人手术的原型系统，实现了远程穿刺活检的模拟。未来希望以临床应用为目标，进一步完善远程机器人手术系统，实现创新技术的落地。
参加ACCAS2018国际会议
如此，锤炼一个“这样的我”
辅导员是我的另一个重要身份。在读博士期间，我曾经担任党建辅导员、本科生党支部书记以及带班辅导员。担任辅导员对我来说最大的挑战，是如何实现社工和科研工作的平衡。担任辅导员会占用大量的时间和精力，平均每周大约有20小时左右需要投入到社工上。为保证科研进度和辅导员工作，需要在娱乐和其它事务上有所取舍。同时，社工工作也要在时间上合理安排。将每周固定需要完成的工作按照在每天的晚上9点之后，临时任务则根据截止日期安排在科研时间之外。
尽管如此忙碌，但辅导员工作提升了我的个人能力。辅导员工作涉及到大量的沟通，特别是对学生的心理进行疏导，锻炼了我与人交流的能力。我还组织了理论学习和实践活动，并指导同学们开展班级建设，锻炼了我组织领导能力。同时，通过参与辅导员工作，我对清华辅导员的双肩挑传统有了更加深刻的认识，辅导员可以服务同学、帮助同学，陪伴同学一起成长，这也是我选择这条道路的初心。
参加班级读书活动
给学弟学妹的话
读博的过程是非常辛苦的，不一定是正向反馈，有时候投入很多却没有正面的结果。因此，我们要学会正视科研的不可控性和不确定性，保持一颗平常心。此外，建议学弟学妹们在科研以外也要培养爱好或者承担社会工作，保持个人生活和科研生活的平衡，这有助于在科研中遇到瓶颈时稳定自己的心态，同时，也有助于个人能力的提升。
优秀毕业论文是如何练成的？
我的论文题目是《基于真三维显示的远程手术可视化系统关键问题研究》（Research on Key Issues of 3D Autostereoscopic Display-based Remote Surgical Visualization System）。
主要围绕裸眼三维的远程手术应用展开研究。论文提出了基于真三维显示的远程手术可视化方案，以实现具有实时三维场景重建、增强现实影像融合、三维显示、悬浮图像空中交互这四个特征的远程手术可视化系统，为医生提供更自然的远程手术可视化与交互环境。
我们实验室主要关注裸眼三维显示在微创手术导航领域的应用，以此开发新的导航设备。我早期的研究是在实验室开发的裸眼三维手术导航设备上开展的，随着研究的开展，我们很快发现硬件性能的提升是有瓶颈的。尽管依托现有的平台更加容易发文章，但开发一个新的平台对研究者更有挑战性，从研究的角度也更加有意义。因此，在博士研究的中后期我转向开发远程手术机器人导航系统。
在博士研究的前期，我更加关注提升裸眼三维的显示和交互能力。随着裸眼三维显示性能的提升，我逐渐认识到将裸眼三维显示和远程医疗的结合有广阔的应用前景。目前远程医疗的主流解决方案还停留在二维显示上，这限制了医生通过远程技术获取实时信息的能力。于是，通过裸眼三维显示技术为医生提供更自然的远程医疗可视化与交互环境成为我的研究目标。针对这个目标，我们进一步在远程医学教育、远程手术指导、远程机器人手术等应用场景上提出了新的解决方案。
导师的支持与鼓励
廖洪恩教授为实验室营造了宽松积极的研究氛围，并且非常支持我们的研究工作。我们实验室的方向主要关注工程技术的临床应用，与工程技术的提升相比，廖老师更希望我们去研究重要科学问题，在新领域进行开拓。以我为例，尽管我的研究前景难以预测，并且新系统的构建需要大量的经费支持，但是在经费支持上廖老师从来不吝啬。我博士前几年基本上没有太多科研的产出，每次在组会汇报的时候都不是特别有底气。廖老师一直鼓励我不要放弃现有的课题，去做进一步探索。实验室同学们对我的研究也非常支持，经常和我讨论课题，给我很多思路上的启发和技术上的帮助。我相信，拥有这样良好的实验室氛围，未来课题组一定会产出更丰硕的科研成果。
疫情期间的论文写作
我的研究将裸眼三维的显示和交互技术应用到远程手术中，新冠疫情令我更加认识到远程可视化和交互技术的应用价值。如果能够在医院中更广泛应用远程医疗技术，可以在武汉疫情爆发时通过远程支援缓解武汉医护人员的工作压力。如果能够更广泛普及远程诊疗和远程手术，可以有效降低医护人员的感染风险。相信远程医疗技术的发展，将为中国及世界抗击大型传染病提供有效的技术支持。
论文的成果
1. Tianqi Huang, Boxuan Han, Xinran Zhang, Hongen Liao*: High-performance autostereoscopic display based on the lenticular tracking method, Optics Express, Vol. 27, No. 15, pp. 20421-20434, July 2019. (SCI, IF=3.56)
2. Guowen Chen#, Tianqi Huang#, Zhencheng Fan, Xinran Zhang, Hongen Liao*: A naked eye 3D display and interaction system for medical education and training, Journal of Biomedical Informatics, Vol. 100, pp. 103319, December 2019. (SCI, IF=2.95)
3. Tianqi Huang, Xinran Zhang, Hongen Liao*: Floating autostereoscopic display with in situ interaction, Journal of the Society for Information Display, Vol. 27, No. 12, pp. 785-794, November 2019. (SCI, IF=1.14)
4. Zhencheng Fan, Guowen Chen, Yan Xia, Tianqi Huang, and Hongen Liao*: Accurate 3D Autostereoscopic Display using Optimized Parameters through Quantitative Calibration, Journal of the Optical Society of America A, Vol. 34, No. 5, pp.804-812, May 2017. (SCI, IF=1.86)
5. Tianqi Huang, Xinran Zhang, Hongen Liao. “High Resolution Autostereoscopic Medical Display with Hybrid Parallax”, Asian Conference on Computer Aided Surgery 2018, Shanghai.
6. Tianqi Huang, Xinran Zhang, Hongen Liao. “Floating Autostereoscopic Display and In Situ Interactive System”, International Conference on Display Technology 2019, Kunshan.
7. Tianqi Huang, Ruiyang Li, Yagnxi Li, Xinran Zhang, Hongen Liao. “Autostereoscopic Surgical Visualization System for Master-slave Surgical Robot”, Asian Conference on Computer Aided Surgery 2019, Tokyo.
8. Xinran Zhang, Tianqi Huang, Hongen Liao， “High-Quality 3D Autostereoscopic Medical Display Method with Optical Enhancement and Image Compensation”, 2nd International Conference for Innovation in Biomedical Engineering and Life Sciences, 10th Asian-Pacific Conference on Medical and Biological Engineering, ICIBEL&APCMBE 2017, Malaysia.
专利
[1] 廖洪恩，黄天琪，张欣然，一种新型三维悬浮显示系统及实时光场渲染方法, 发明专利, 专利号CN201710058992.7.
[2] 廖洪恩，黄天琪，张欣然，马聪，一种增强现实操作方法及系统,发明专利, 专利号 CN201710059001.7.
学习感言
在毕业论文写作中，我最大的体会是要遵循“快写慢改”的原则。快写是在写初稿的过程要尽量一气呵成，用尽可能短的时间，形成毕业论文的原型。慢改是在完成初稿之后要反复修改，精细雕琢，以此提升毕业论文的质量。毕业论文写作的主要心理障碍在于毕业论文篇幅过长，快写有助于缓解写作的紧张感，更好地把握进度；慢改则是通过不断地反复锤炼，提升立意并弥补漏洞。
导师寄语
黄天琪同学在科研和社工上都取得了优异的成绩，希望以后在科研道路上继续努力奋进，再创佳绩！
【来源：清华大学深圳研究生院】
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