浙江大學計算機輔助設計與圖形學國家重點實驗室

實驗室的基本定位是：緊密跟蹤國際學術前沿，大力開展原始性創新研究及應用集成開發研究，使實驗室成為具有國際影響的計算機輔助設計與圖形學的研究基地、高層次人才培養的基地、學術交流的基地和高技術的輻射基地。

近二十年來，實驗室依託浙江大學計算機、數學、機械等學科，作為項目負責單位先後承擔了一批國家級科重大研項目和國際合作項目，在計算機輔助設計與圖形學的基礎研究和系統集成等方面取得了一批重要成果，其中多項成果獲國家獎勵，並形成了一支學風正派、勤奮踏實、勇於創新的學術隊伍。實驗室積極推進國際合作，與美國、德國、英國、法國、日本等國外相關研究機構展開了廣泛的學術合作和交流，產生了較大的國際學術影響，曾被國際權威期刊SCIENCE列為中國TOP-LEVEL國家重點實驗室。實驗室曾兩次獲得由國家科技部頒發的先進集體及個人“金牛獎”。

實驗室擁有軟硬件平台以及豐富的數字資源，熱忱歡迎國內外研究人員來室工作和交流。

潘雲鶴院士任實驗室學術委員會主任，周昆研究員任實驗室主任。

計算機圖形繪製理論和算法以投影幾何和光學物理模型為基礎，高效生成景物在不同視點和不同光照條件下的真實感圖形，但在場景真實感和圖形生成的效率等方面仍存在許多不足。近年來，計算機圖形學的研究正朝着動態化、並行化、網絡化、高真實感方向發展，場景的幾何表示、圖形繪製和實際採集數據逐漸相互融合，有望形成新的計算理論和方法。根據這一發展趨勢，我們將重點研究：

（1） 真實感圖形的高效繪製。重點研究基於新計算硬件的複雜場景高效圖形繪製算法，動態表面反射屬性數據的採集、處理和重用等。 （2） 幾何計算與設計。重點研究新的高效幾何表示和構造方法，點雲數據和網格曲面的處理和分析，動態幾何數據的採集、處理和分析等。

（3） 視覺計算。重點研究攝像機的自動標定和跟蹤技術，視頻場景的幾何結構恢復和理解，圖象和視頻的增強處理，基於圖象/視頻的建模和繪製技術等。

（4） 計算機動畫與遊戲。重點研究基於物理模型的運動模擬，人工生命與行為動畫，三維遊戲的引擎技術，面向移動平台的遊戲技術等。

計算機輔助設計（CAD）技術以產品的功能、結構、外形、材料為設計要素，運用先進的計算機技術，建立、分析、傳遞產品的設計信息。通過三十多年的深入研究，出現了許多產品信息表示和設計的方法與系統，有效解決了產品製造的自動化和信息重用等問題，但在設計效率和性能評價等方面，仍存在許多不足。為了更好地滿足新的應用需求，國際上CAD技術的研究範圍逐漸覆蓋到產品設計和生產的全生命週期。根據這一發展趨勢，結合實驗室在產品建模和設計方面的研究基礎，實驗室在CAD方向的重點研究內容為：

（1） 先進產品建模技術。重點研究產品多領域特徵建模、面向大批量定製的設計、產品信息的自組織建模等。

（2） 產品創新設計技術。重點研究概念設計，設計方法和理論，設計知識的獲取、表達及使用，知識庫與工程數據庫的集成，全性能和全過程優化建模策略，智能建模和柔性建模技術等。

（3） 虛擬技術。重點研究虛擬樣機、虛擬裝配、虛擬加工、虛擬車間佈局、人機工效評價等。

（4） 分佈協同設計技術。重點研究基於異構CAD系統的協同設計、分佈協同的設計與製造平台等。

（5） 面向機械、建築、紡織、工藝美術等領域的專業CAD技術及實用化系統的研發。

虛擬現實技術是信息技術領域的重要研究方向。儘管近年來該技術得到了很大的發展，但由於虛擬環境表示和再現的精確性和完整性有限，極大影響了虛擬環境的可信度，難以使得用户產生與客觀世界相一致的體驗，嚴重限制了虛擬現實技術的應用。如何提高虛擬環境的可信度和可用性，已成為當前虛擬現實技術面臨的關鍵問題。為此，實驗室將重點圍繞以下三方面展開研究：

（1） 虛擬環境的表示和感知。重點研究大規模虛擬環境的高效構建和實時繪製技術，符合人類生理、心理的虛擬環境感知信息的合成和可信性評價，大規模場景的分佈組織、累進傳輸和遠程服務等。

（2） 自然人機交互技術與界面。重點研究基於新型傳感器的用户動作的高精度實時跟蹤、分析和交互語義理解技術，便於用户使用、面向大型活動的多人共享式併發交互技術和裝置；基於交互動作捕捉的虛擬化身驅動技術；可嵌入物理環境的實物用户界面和基於攝像機的交互界面技術等。

（3） 增強現實技術。重點研究現實環境與對象信息的採集與一致性重建，虛擬對象的物理性態的動態演化模型和實時計算，虛擬對象材質的時空變化模型及其實時計算，虛實混合環境的一致性表現和相互作用，任意曲面的多通道投影顯示技術與裝置等。

計算機動畫與遊戲是計算機圖形學的一個重要研究方向，重點研究基於物理模型的運動模擬，人工生命與行為動畫，三維遊戲的引擎技術，面向移動平台的遊戲技術等。

信息獲取和網絡技術的快速發展使得現代社會不知不覺地進入了一個信息爆炸的時代，各種空間及其屬性信息、醫學影象信息、生命遺傳信息、氣象信息等等，每時每刻都呈現在我們的周圍，為人類生活提供了極大的便利。但過量的信息同時又困擾着人們，我們需要便捷、可靠的信息服務。如何在信息的“海洋”中快速地分析提煉得到所需信息，已成為當前信息領域的核心研究問題之一。一種自然的想法是提高機器處理的智能性，實現按需的智能服務，但這離實際要求仍有很大的距離。面對機器智能的不足，近年來人們開始考慮將用户的智能和機器智能有機地聯結起來，通過可視化的環境和方便的交互模式，結合智能信息處理手段，實現高效的信息可視處理和分析。基於實驗室在可視化方面的研究基礎，我們將重點開展以下四方面的交叉研究：

（1） 生物醫學領域的信息處理和可視分析。重點研究生物分子結構的可視分析，適用於海量數據的信息可視化基礎算法，基於OMICS生物數據的生物標誌物檢測的可視分析，基於擴散張量成像（DTI）的心、腦功能的可視分析，傳統醫學圖象的可視分析等。

（2） 電磁、紅外等信號的可視計算。重點研究複雜場景/對象的電磁、紅外信號的高效計算模擬技術，多光譜圖像合成技術等。

（3） 體數據的可視化及其分析。重點研究基於新型計算架構的大規模體數據的交互可視化技術，自適應傳輸函數的構造與設計方法，空間大尺度數據分析驅動的可視化技術等。

（4） 海量數據的表達及判別分析。重點研究機器學習理論和方法，大規模稀疏正交矩陣的高效特徵分解，基於流形和圖結構的數據表達和判別分析以及圖象檢索等。

973項目

虛擬現實的基礎理論、算法及其實現

混合現實的理論算法

863項目

大規模複雜場景的高效建模和實時繪製新技術研究

跨企業異構CAD/CAM軟件細粒度互操作技術研究

影視特效製作新技術研究

國家自然科學基金

·傑出青年基金

.可視媒體的融合與數字角色的生成研究

.計算機圖形學

.新型材料的力學問題

·重點項目

.跨媒體海量信息的綜合檢索與智能技術的研究

.蛋白質結構的分子場建模、表達與分析

.遠程沉浸式虛擬奧運博物館關鍵技術的研究

·面上項目

.中國傳統圖形藝術計算機建模與繪製

.幾何設計與計算最優化研究

.機械對稱性理論及其在設計中應用規律的研究

·青年基金

.採樣無關的網絡曲面表示與處理方法

.預計算的輻射傳遞理論與方法

·國際合作

.顯示技術與圖形學

科技部支撐計劃

.個性化鞋楦計算機輔助設計軟件系統

省部級項目及其他

.面向機電裝備設計資源高效重用的三維CAD模型檢索研究

.面向動漫的紋理設計平台