第11届国际计算机辅助设计与图形学学术会议(IEEE CAD/Graphics 2009) 

会议总结

由中国计算机学会和IEEE北京分部联合主办的第11届IEEE计算机辅助设计与图形学国际学术会议(IEEE CAD/Graphics 2009)于2009年8月19－21日在安徽省黄山市举行。本届会议由浙江大学CAD&CG国家重点实验室和合肥工业大学联合承办。会议得到了国家自然科学基金委和浙江省自然科学基金委的资助。大会主席为潘云鹤院士、Nadia Thalmann院士和周孟奇教授。

1. 会议概况

IEEE CAD/Graphics 2009为由中国计算机学会主办在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182人，其中外宾人数为36人，分别来自于美国、英国、法国、德国、瑞士、以色列、加拿大、日本等国家。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、哈尔滨工业大学、西北工业大学、北京师范大学、华中科技大学、武汉大学、山东大学、中山大学、北京理工大学、杭州电子科技大学、澳门大学、台湾长庚大学等科研院所。德国西门子公司等来自业界的代表也参加了会议。大会共收到国内外投稿256篇。经过大会程序委员会的严格评审，共录用86篇正式论文，28篇短文。会议论文集由IEEE出版社负责印刷与出版。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，信息技术产业的迅猛发展，计算机图形学与视频图像处理、虚拟现实、人机交互等技术日益交叉和结合起来，成为了一个多学科交叉融合的研究领域。对比于传统图形学，当前图形学的发展出现以下趋势：

(1). 与图形硬件的发展紧密结合，突破实时高真实感、高分辨率渲染的技术难点；

(2). 研究和谐自然的三维模型建模方法；

(3). 利用日益增长的计算性能，实现具有高度物理真实的动态仿真；

(4). 研究多种高精度数据获取与处理技术，增强图形的表现；

(5). 计算机图形学与图像视频处理技术的结合；

(6). 从追求绝对的真实感向追求与强调图形的表意性转变。

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). 研究高性能几何建模理论、方法和算法；

(2). 研究面向设计师的CAD方法与工具；

(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；

(5). 研究面向长远的工程信息和知识的重用；

(6). CAD与纳米、生物、管理学科的交叉。

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。为此，组委会特邀10名的海外著名专家作特邀报告，介绍国外在动画系统、虚拟现实、工业开发方面的成功经验以及与机器学习方法相结合、与生物医学工程学科相交叉等新的探索，以推动国内外相关技术交流与应用发展。

特邀报告专家Jos Stam博士是来自加拿大Autodesk公司的图形学领域著名专家，是Autodesk Maya软件的主要研发人员之一。他的研究工作被广泛地应用于美国好莱坞的电影工业，并分别荣获了2005、2008年两次奥斯卡最佳技术奖，以及ACM SIGGRAPH终身成就奖。特邀报告专家Nadia Magnenat -Thalmann教授来自瑞士日内瓦大学，是瑞士科学院院士，从事虚拟人以及织物模拟的研究长达25年之久，也是国际学术杂志The Visual Computer的主编。特邀报告专家Daniel Cohen-Or博士是来自以色列特拉维夫大学的教授。他是离散几何处理与几何建模领域的国际著名学者，同时也是国际顶级学术期刊的IEEE Trans. on Visualization and Computer Graphics的副主编，并曾经担任过2006年欧洲图形学大会的主席。特邀报告者美国Illinois大学的Yizhou Yu教授和日本北海道大学的Yoshinori Dobashi教授均为近年来国际上十分活跃的计算机图形学中青年学者。本次会议还邀请了虚拟现实方面的专家、美国North Carolina大学的Dinesh Manocha教授和可视化方面专家、法国的Jean-Daniel Fekete教授分别对虚拟声音合成、信息可视化的新进展做了精彩的演讲。在CAD研究方面，此次会议邀请了生物CAD领域的著名专家Wei Sun教授、来自法国 Grenoble Institute of Technology的Jean-Claude Leon教授以及美国自然科学基金委纳米制造项目主任Shaochen Chen博士做了CAD领域的前瞻性报告。

会议共分3个小组进行论文交流，设立了17个Session，研讨的内容包括：真实感绘制、计算几何、图形新技术、可视化、图像与视频、纹理合成、基于图像的建模、图形检索、虚拟现实、曲线曲面造型，CAD应用、电子CAD等。

3. 最新研究成果和研究动向

面向计算机动画的动态模拟是大会讨论的一个热点。来自Autodesk的高级研究员Jos Stam博士介绍了由其率领开发的，并从Maya 8.5开始使用的统一动态系统求解器Nucleus。这一动态系统求解器是一个独立的子系统，对于云、水、烟、雾以及织物的物理动态模拟，采用了统一的求解方式。其核心思想是采用了弹簧质点模型，并采用了单纯复型对进行了统一的离散，由此就可以对大量描述各类气体、液体以及织物等的物理运动采用离散偏微分方程方法进行统一的处理。Nadia Magnenat-Thalmann教授及其合作者则介绍了如何在织物动态的真实感模拟以及人体头发的模拟中采用先进的动力学方法，引起了与会者的关注。来自日本的Yoshinori Dobashi教授讨论了烟雾和云的真实感模拟问题，给出了细致的计算模型。

大会讨论的第二个热点是，离散几何表示与CAD方法的结合。例如Daniel Cohen-Or博士介绍了他的研究组在最近这两年中完全采用网格曲面方法进行几何处理和几何建模的精彩工作。他们通过抽取网格曲面上的棱边特征，在基于这些特征的变形中引入一些广泛认同的规则作为默认的约束条件，能直观随意地操控人工构造模型。这种方法特别适合用于CAD原型设计，可以避免在CAD系统中对样条曲面和离散三角面片表示来回转换，是一种高效的设计方法。而来自美国纽约大学石溪分校和浙江大学的研究者不约而同地引入了网格曲面上的场分析手段，用于网格曲面的匹配与对准，以及智能切割。

在真实感绘制方面，与会者提出了一系列基于数据处理的新思路和新解法。例如美国UIUC的Yizhou Yu及其合作者试图寻找介于数据分析的PCA方法以及和基于基函数分解的小波分析手段的折中分析手段，运用于相关的双向传输纹理信息的压缩过程，取得了良好的效果。清华大学的Chunhui Yao等人在绘制过程中构造新的自适应采样策略，并结合了GPU实现，来做到物体的透明效果实时绘制。来自中科院和澳门大学的联合研究团队则提出了一种混合式的预滤波技术，来实现实时的动态光影效果。

在与图像视频处理结合方面，来自各个大学的研究人员给出了许多新的方法。来自以色列的Lior Gavish及其合作者提出了主通道方法对图像进行特征分析，在用户少量交互下即可快速地分割出所需的感兴趣区域，这对于后续的视频和图像处理都非常有用。浙江大学的Hanli Zhou及其合作者则采用了oRGB颜色模型以及图形类比的方法，基于GPU加速技巧，实现了实时的照片以及视频风格化技术，引起了广泛关注。

在CAD方面，与会者报告了一系列新成果。来自法国的J.C.Leon教授介绍了他领导的实验室在CAD-FEM集成方面的最新研究成果。来自美国的W. Sun 教授报告了其在BioCAD方面的最新研究进展，包括计算机辅助生物组织建模、Scaffold 信息学和仿生设计、基于三维打印的组织scaffold 制造等。来自美国的S.C. Chen 教授对美国在纳米制造方面的研究现状进行了综述，深刻分析了该领域从分析到制造所面临的挑战和机遇。来自清华、浙大、中科院计算所等国内单位的研究人员也报告了我国在CAD模型检索、实体模型大尺度压缩、CAD/CAE无缝集成等CAD前沿方向的研究工作。

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。与会期间，部分国外代表还参观了安徽的历史文化景点，对中国的徽派历史文化遗存留下了深刻的印象。本次国际会议有以下特点：

(1). 层次和水平高。大会邀请了国际上计算机图形学、CAD、电影特效生成以及科学可视化等方面的顶级专家来做大会报告。本次会议共收到论文投稿256篇，录入大会论文集的正式论文86篇，入选率仅为33%。严格的入选率保证了论文集的高质量，获得了IEEE出版方的赞誉。

(2). 参加会议的国外代表多。与会的国外代表36人，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。国外代表(如Jos Stam博士，以色列Daniel Cohen-Or教授)对会议的组织表示了赞赏，认为这是非常成功的一次国际会议。

(3). 会议着重探讨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.  大会会场

图2.  大会主办方致辞

图3.  大会特邀报告（瑞士科学院院士 Nadia Thalmann）