“数字化建模仿真中的几何计算”—— CCF CAD&CG @U第十期

 冯结青、郑澎、申立勇、朱春钢、贾晓红、高林走进杭州电子科技大学

2021年7月29日，“CCF CAD&CG专委会走进高校”活动第十期走进杭州电子科技大学，主题为“数字化建模仿真中的几何计算”的学术报告在杭州盛泰开元名都大酒店6楼厚德厅成功举办。浙江大学CAD&CG国家重点实验室冯结青教授，中物院高性能数值模拟软件中心（北京）首席专家郑澎研究员，中国科学院大学数学科学学院申立勇教授，大连理工大学数学科学学院朱春钢教授，中国科学院数学与系统科学研究院贾晓红副研究员，中国科学院计算技术研究所高林副研究员分别作特邀报告。本次报告会由CCF CAD&CG专委主办，杭州电子科技大学计算机学院承办，杭州电子科技大学计算机学院徐岗教授主持活动。

徐岗教授首先代表杭州电子科技大学计算机学院对各位专家的到来表示热烈的欢迎。计算机辅助设计与图形学专业委员会副主任冯结青教授对专委会进行了简要介绍，冯老师展望了计算机图形学的应用前景，鼓励同学们打好基础，踏实研究，将图形学与实际应用更好的结合，解决更多实际问题。

计算机学院徐岗教授致辞

接着，冯结青教授带来题为“计算机图形学在塔式光热太阳能建模与仿真中的应用”的报告。冯教授首先介绍了塔式光热太阳能系统中的聚光子系统和集热子系统，让大家对系统有了直观的了解，在这个绿色能源利用过程中，太阳能在定日镜和集热器表面之间的光能传递仿真、集热器表面上定日镜反射光斑的建模是关键问题。随后介绍了将计算机图形学的理论和方法应用在塔式光热太阳能建模与仿真中的工作。冯老师提出了基于光栅化的集热器表面辐射能密度仿真算法和准蒙特卡罗光线跟踪算法，在保证仿真精度的前提下，能够极大地提高仿真的效率；通过将准柯西核函数引入定日镜反射光斑的描述，首次提出了具有封闭形式解析解的卷积模型。塔式太阳能系统的研究不仅拓展了计算机图形学的应用领域，同时也为塔式光热太阳能系统的优化和控制研究奠定了基础。

冯结青教授作特邀报告

随后，申立勇教授带来题为“基于运动学约束的五轴机床路径规划”的报告，介绍了面向CAM的三角网格曲面分块和针对3+2轴机床的刀触点路径规划工作。他给出了刀触点路径规划中的主要目标以及已有的传统方法，并结合残高约束和机床运动学特性，提出一种新的 3+2 轴刀触点路径规划流程。该流程包含了满足满足数控加工约束的三角网格曲面分块工作，在该部分申老师详细介绍了数控加工中的各种约束条件及不同约束之间的转换。随后，在满足约束条件的曲面分块基础上，给出了3+2 轴刀触点路径规划算法。最后，申老师总结了该路径规划算法的主要特点并给出了丰富的实验结果。

申立勇教授作特邀报告

高林教授带来题为“基于草稿交互的智能人脸合成与编辑”的报告。首先介绍了基于草图的智能人脸合成的挑战，即用户绘画的草稿具有缺失、粗糙和不精确的特点。他表示可以通过建立人脸线稿的先验流形，通过几何投影来提高人脸画板的鲁棒性，并基于此研发了一套鲁棒的人脸绘画方法DeepFaceDrawing。该方法为了提高合成人脸图像的质量，采用了从局部到全局的优化建模思路，能够有效提高人脸合成的质量。此外，高老师团队进一步研发了DeepFaceEditing，研究了人脸图像的解耦算法，通过通过设计了一种无监督学习方法，将人脸图像解耦为几何和外观的表示，从而方便用户对人脸的几何和外观进行编辑并进一步整合生成高质量的人脸图像。

高林副研究员作特邀报告

贾晓红副研究员带来题为“CAD几何引擎中的曲面求交问题”的报告。她指出计算机辅助设计（CAD）是工业软件和智能制造的数字化枢纽，在CAD的十大挑战问题中曲面求交是多个领域的交叉问题，并提出业界达成的共识：造成CAD系统可信度差的最大原因是缺少拓扑稳定的曲面求交算法。她详细介绍了曲线曲面求交在实践中的主要挑战，包括拓扑正确性、算法鲁棒性、计算效率等，针对不同需求对曲面求交问题进行了不同的分类。接着，贾老师给出了自由曲线曲面求交的流程和研究目标，并分析了自由曲面求交的典型任务，即参数曲面和隐式曲面的求交。通过参数-隐式曲面求交算法的具体步骤分析，贾老师给出了其中存在的相关问题和可能的改进方案。

贾晓红副研究员作特邀报告

由于疫情防控原因，郑澎研究员和朱春钢教授进行了线上特邀报告。郑澎研究员带来题为“高性能工程仿真的网格生成”的学术报告。他指出高性能工程仿真软件是衡量国家科学计算水平的标志，而我国发展高性能工程仿真软件过程中，“前处理”一直是软件产品化的瓶颈，而“网格生成”是突破瓶颈的关键。郑老师针对网格生成进行了三方面介绍：1、高性能工程仿真及网格生成的概念和面临的挑战；2、面向高性能工程仿真的网格生成相关技术，包括CAD模型导入、数据交换、模型处理、网格质量评价、网格剖分和优化，以及并行化；3、介绍了中国工程物理研究院研制的自主并行数值模拟前处理网格生成引擎SuperMesh，支撑了多个应用领域的工程仿真软件研发。

郑澎研究员作在线特邀报告

朱春钢教授带来题为“Toric曲面的理论、性质与应用”的报告。参数曲线曲面表示是计算机图形学与计算机辅助几何设计研究的核心内容之一，Toric曲面是Krasauskas在2002年引入的一类多边形有理参数曲面片，朱老师系统地介绍了Toric曲线曲面理论，并指出了经典的有理Bézier曲线/曲面是Toric曲线曲面的特殊形式。随后，朱老师给出了Toric曲面在等几何分析中的应用，并对未来研究方向进行了展望。

在每位讲者报告结束后，现场的老师和同学们积极提问，与讲者进行充分的互动交流，深入探讨领域问题，整个会场气氛热烈，师生受益良多。

朱春钢教授作在线特邀报告

听众和报告嘉宾现场问答

最后，为感谢特邀嘉宾的光临指导和精彩报告，徐岗教授代表CCF CAD&CG专委会为到场的专家颁发了专委会致谢函。至此，本次CAD&CG专委会走进高校第十期@杭州电子科技大学站活动取得圆满成功。