第12届国际计算机辅助设计与图形学学术会议(CAD/Graphics 2011) 

会议总结

由中国计算机学会主办山东大学承办的第12届计算机辅助设计与图形学国际学术会议(CAD/Graphics 2011)于2011年9月15－17日在山东省济南市举行。会议得到了国家基金委、教育部和山东省自然科学基金委的资助。大会主席为Kunwoo Lee教授、彭群生教授和孟祥旭教授。

1. 会议概况

CAD/Graphics 2011为由中国计算机学会主办的在CAD和图形学领域的系列国际学术会议，每两年举办一次。从1989年主办首届会议以来，已逾20年。近年来该学术会议的举办地点包括黄山（2009年）、北京(2007年)、香港(2005年)、澳门(2003年)、昆明(2001年)等。

本次国际会议的参会者为152人，其中国际代表人数为16人，分别来自于美国、英国、德国、以色列、日本、韩国等国家。中国(包括港澳台)代表分别来自于中国科学院、北京大学、清华大学、浙江大学、北京航空航天大学、西北工业大学、北京师范大学、武汉大学、山东大学、中山大学、华南理工大学、北京理工大学、杭州电子科技大学、香港大学、香港城市大学、澳门大学等科研院所。大会共收到国内外投稿182篇。经过大会程序委员会的严格评审，共录用76篇正式论文。会议论文集由IEEE CPS出版负责印刷与出版。会议的部分优秀论文将推荐到The Visual Computer、Computers & Graphics、Science in China: F Series、Journal of Computer Science & Technology等国内外重要学术期刊发表。

2. 会议主题

近十年来，信息技术的迅猛发展，受日益增长的需求推动，计算机图形学与视频图像处理、虚拟现实、增强现实、人机交互等技术交叉融合，成为了一个多学科交叉融合的研究领域。此次会议反映出以下几个特点：

(1). 与GPU、千万亿次高性能计算机的发展紧密结合，突破了高度真实感、高分辨率渲染的计算瓶颈；

(2). 基于草图、图纸识别等技术的和谐自然的三维模型建模方法；

(3). 高度真实的物理现象，如水、火、烟雾等的动态仿真与模拟技术；

(4). 高精度数据获取与处理技术；

(5). 几何处理算法在图像、视频处理中应用；

(6). 从追求绝对的真实感向追求表意性绘制的转变。

会议反映出的计算机辅助技术的发展趋势则主要表现在以下几个方面：

(1). 基于曲线曲面、细分、网格等几何建模理论、方法和算法一直是一个非常重要的方面；

(2). 集成有限元分析的网格处理方法ISO-Geometry逐渐成为一个重要发展趋势；

(3). 研究基于语义交换的CAX系统无缝集成；

(4). 研究基于物理的集成虚拟样机；

本次会议的主题为计算机图形学和计算机辅助设计的未来，探讨在计算机图形学和计算机辅助设计技术目前已相对成熟的基础之上如何寻求进一步的突破。

组委会特邀6名海外著名专家作大会报告，介绍国外在高度真实感绘制、几何模型检索、虚拟现实、几何建模与处理、计算几何等方面的成功经验，以推动国内外相关技术交流与应用发展。日本东京大学Tomoyuki Nishita教授长期从事室外场景真实感绘制方面的工作，曾于2005年获得SIGGRAPH Coons奖。本次会议Nishita教授在其特邀报告中介绍了在不同光源与光散射效果下的光照明模型以及不同光源照射下场景的真实感绘制中；美国南加州大学C.-C. Jay Kuo教授的特邀报告介绍了关于大规模三维模型库交互式浏览的关键技术；美国宾夕法尼亚州立大学杜强教授报告了重心Voronoi图以及最优三角化的相关理论及研究进展；美国加州大学伯克利分校Sara McMains教授介绍了利用计算几何方法来辅助工业领域的cleanability以及drainability的分析和计算；美国卡内基梅隆大学Kenji Shimada教授介绍了一种基于草绘交互的三维形状建模方法；韩国首尔国立大学Myung-Soo Kim教授介绍了利用新型包围盒技术进行任意形状几何模型的碰撞检测计算的相关算法。这些报告涵盖了计算机辅助设计与计算机图形学领域的研究热点以及应用热点，从不同的角度向参会者展示了极具前瞻性和学术深度的研究成果，得到了与会者的热烈响应。

除精彩的特邀报告外，本次会议还设置了18个分组会场，76篇论文作者到会宣读。分组会场主题包括绘制、计算机动画、计算机辅助几何设计、计算机辅助设计、可视化、人机交互、虚拟现实、图像与视频处理、几何计算等，报告论文内容覆盖了近年来计算机辅助设计与计算机图形学领域的热门研究方向，对国内外学术界及工业界的发展有重要意义。

3. 最新研究成果和研究动向

计算机动画以及仿真技术是大会讨论的一个热点问题。来自日本的Yoshinori Dobashi报告了他们在爆炸模拟研究中的最新进展，即对于具有目标形状要求的爆炸模拟，通过优化来设置爆炸源的初始速度，并且通过基于历史形状的预测来减小目标形状和预测形状的差异，从而和目标形状达到更好的匹配。来自澳门科技大学的Shengfeng He报告了一种基于自适应的涡流粒子的实时烟雾模拟方法，该方法提出一种基于空间自适应的涡旋限制方法从而很好地解决了烟雾模拟中的失真问题。来自北航的Wu Zhaohui对于逼真的火焰模拟做了一个综述报告，报告中比较详尽的介绍和比较了一些主流的火焰模拟算法。来自武汉大学的Huajun Liu 报告了他们的研究小组在人体动画合成方面的最新研究成果，他们的方法是基于窗口的局部主元分析，利用预先建立的动作捕捉数据库来实时合成人体运动，达到了比较高的逼真度以及运算效率。来自台湾交通大学的Cheng-Hao Chen报告了他们对于实时人体动画中蒙皮技术的研究成果。他们通过构造一个包围模型的网格结构，并且通过网格来控制平滑的蒙皮效果以及动态粒子系统匹配网格形状来产生细节的蒙皮效果如肌肉颤动。来自浙江大学的Yijiang Zhang 讨论了他们对于小群体的局部行为模型的研究成果。他们对于虚拟现实应用中小群体的动态形成以及碰撞检测等问题都进行了深入的研究。　参会代表还对于弹性物体变形、物体破碎、三维动画模型设计等热点问题进行了广泛深入的讨论。

计算机渲染技术是大会讨论的另外一个热点问题。来自日本的 Tomoyuki Nishita教授介绍了他所领导的研究小组在多光源以及光线散射条件下高逼真度渲染方面的研究成果。他们研究了不同类型光源的光照模型，其中考虑了阴影以及光源之间相互反射的效果，研究了基于粒子系统的自然场景渲染，还提出了对于非均匀介质中多重散射的有效的解决方案。　参会代表讨论的其他关于计算机渲染技术的热点问题包括基于图像的渲染、并行渲染、风格化渲染、GPU 渲染技术等等。来自清华大学的Yuxiang Wang 等等报告了他们提出的通过基于图像的光子跟踪来实时模拟三维体的焦散效果；来自国防科技大学的Wang Pan报告了他们在基于多GPU的无复合并行渲染算法方面所做出的研究成果；来自浙江大学的Jiazhou Chen报告了他们和法国的IPARLA-INRIA Bordeaux University的学者在多种绘制风格融合方面所做出的研究成果；来自山东大学的Peng Zhou报告了他们在　GPU上面向SIMD的快速光线跟踪技术方面的研究成果。参会代表还热烈讨论了关于镜头特效、基于点的全局光照、光线投射等方面的最新研究进展。

在三维建模方面，参会者也讨论了许多热点问题。来自美国的Kenji Shimada教授介绍了他所领导的研究小组在基于草图界面的三维建模技术方面的研究。Shimada教授介绍了基于草图界面的三维建模技术发展中存在的主要问题以及未来的发展趋势，并且着重介绍了他所领导的研究小组围绕四个主要应用领域在基于草图界面的三维建模技术方面所作的研究成果。　来自韩国的Myung-Soo Kim教授介绍了他们在自由曲线和曲面建模中高效率几何处理算法方面所作的研究，　他们提出一种对于曲线和曲面的基于层次数据结构的表示方法，并且进而提高了许多几何算法的运行效率。来自美国的C.-C. Jay Kuo教授介绍了他的研究小组在面向大型模型数据库快速检索的模型简化算法方面的研究成果。他们提出的简化算法保留模型的显著特征，同时用一些基本的三维几何形状来近似较为复杂的模型，可以极大减小数据量，以便于在三维模型库中快速寻找素材用于三维场景的搭建。其他与会者还讨论了其他引起大家关注的问题包括居民建筑建模以及京剧脸谱建模等等。

在CAD、CAE以及CAM方面，与会者报告了一系列新成果。来自美国的Sara McMains副教授介绍了她所领导的研究小组，对于机器部件的可清洗性以及可排水性所作的研究成果。她们的研究基于机器部件的几何形状，提出基于配置空间（C-space）对于机器部件可清洗性以及可排水性，以及清洗杆和机器部件之间碰撞避免进行研究这一新颖的研究思路并且展示了研究成果。　来自美国的Qiang Du教授报告了他们实验室在中心Voronoi图以及优化的三角化方面的最新研究成果。报告介绍了中心Voronoi图的基本数学理论和算法。特别地，报告介绍了他们面向某些CAD应用的中心Voronoi图的理论和算法研究成果。来自德国的Holger Graf介绍了一种集成了CAD/CAE以及沉浸式实时环境的软件体系结构；来自以色列的Iddo Hanniel介绍了直接在GPU上渲染实体CAD模型的技术，从而避免了表面镶嵌以及其他一些模型预处理的代价；来自北航的Junpeng Du对于产品开发中的知识管理技术做了一个综述；来自浙江大学的Hua Zhu等报告了他们通过CAD操作进行有限元网格模型编辑的最新研究成果。

在图像和视频技术方面，参会者也讨论了不少热点研究问题。来自武汉大学的Zhiyong Huang 报告了他们通过二维和三维混合的技术在Video Stabilization 方面的研究成果；来自浙江大学的Xia Yuan报告了他们在头－肩图像的自动分割方面的研究成果；来自浙江大学的Yong Jin报告了他们在关键帧抽取以及视频浏览方面所做出的研究成果。

4. 总结

这次国际会议受到了与会人员广泛好评，大家一致认为大会组织工作细致，程序安排合理，大会报告的论文准备充分，特别是几个特邀报告非常精彩。本次国际会议有以下特点：

(1). 论文评审过程严格，论文层次和水平高，论文集印刷规范、水平高。本次会议共邀请了74名程序委员会委员，其中海外委员49人，占66％。论文评审采用easychair系统，整个过程透明，公平，公正。本次会议共收到论文投稿182篇，录入大会论文集的正式论文76篇，录取率仅为42%。严格公平的评审以及较低的录取率保证了论文集的高质量。论文集由IEEE CPS在海外编辑出版，由Printing House印刷，论文集印刷出版水平高。

(2). 特邀报告水平高。会议组织者邀请了来自美国南加州大学、加洲大学伯克利分校、卡内基梅隆大学、宾夕法尼亚州立大学、日本东京大学，韩国首尔大学的著名教授做了精彩的学术报告。国内代表与国外同行开展了广泛的学术交流，建立了学术联系。与会代表对会议的组织和学术水平表示赞赏。

(3). 会议着重探讨了计算机辅助设计与图形学的未来，强调计算机图形学要面向应用，要善于和其他研究领域结合起来，敢于创新。尽管我国在计算机图形学和虚拟现实的关键技术研究上，已经取得了不少成果，但应用研究的深度不够，在产业化方面远不如国外同行做得出色。这次会议还反映了国际计算机辅助设计和图形学研究领域内学者们的忧患意识和创新思想，以及力图突破已有的学术藩篱和开创研究新局面的坚强信念。

计算机辅助设计和图形学作为一个高度融合与交叉的学科方向，有着非常深刻的学科背景和广泛的应用前景，是我国在计算机科技研发中较为优势的领域。我国的制造业、虚拟现实、可视化以及数字娱乐已经形成了庞大的产业。建议国家有关部门在这方面加大投入，大力推动计算机辅助设计和图形学研究成果向产业化的转化，为我国经济的发展做出贡献。

图1.  大会主办方致辞

图2.  Ralph Martin主持特邀报告

图3.  大会特邀报告（南加州大学教授、IEEE会士 C.-C. Jay Kuo）