基于非刚性变换不变性的动态三维几何模型分解技术研究

动态三维几何模型分解技术是简化动态模型建模和处理难度的重要手段，是对复杂模型的几何和拓扑信息进一步处理的基础，可广泛应用于计算机图形学、计算机辅助几何设计和数字几何处理等方面，因此成为近年来国际上计算机图形学和虚拟现实领域的前沿研究方向。模型分解问题的实质是NP完全问题，其研究极具复杂性和挑战性。目前，动态三维几何模型分解尚没有统一的评测标准，研究人员追求的共同目标是模型分解的结果与人的视觉感知相一致，其根本特性是非刚性变换不变性，即不同时刻的模型空间采样点间具有稳定的双射关系。本项目旨在以满足动态模型的非刚性变换不变性为核心，深入研究并提出相应的块式分解（面向识别与分析等应用）和片式分解（面向简化与逼近等应用）方法，并初步建立模型分解的统一框架，为动态模型的建模与处理提供有力的理论和实践支撑。

对于实质为NP完全问题的动态三维几何模型分解问题，本项目以非刚性变换不变性为核心，研究并提出新型的块式分解（面向识别与分析等应用）和片式分解（面向简化与逼近等应用）方法，力求模型分解的结果与人的视觉感知相一致，其根本特性是非刚性变换不变性，即不同时刻的模型空间采样点间具有稳定的双射关系。从而，本项目的研究成果为动态几何模型的建模与处理提供有力的理论和实践支撑。.本项目严格按照计划书展开研究，其成果主要以学术论文体现。总计发表和录用学术论文31篇，其中：SCI检索国际期刊7篇，EI检索17篇。1）在模型分解的分析方面，对既有工作进行总结，将NP完全的模型分解问题抽象为最优控制问题，撰写了三维模型分解的综述《Registration of 3D Point Clouds and Meshes: A Survey from Rigid to Non-Rigid》，被IEEE Transactions on Computer Graphics and Visualization所录用；2）面向随时间变化的人体、人造机械模型，分析非刚性变换不变性属性，提出了语义驱动的模型一致分解系列算法，发表的期刊包括《ACM Transactions on Graphics》、《Computer Graphics Form》等，国际会议包括SIGGRAPH ASIA、SMI等。代表性论文包括：a)2011年《计算机学报》发表的“一种面向大尺度变形的非刚性注册算法”；b)《Graphical Model》所录用的“Curve Skeleton Extraction by coupled graph contraction and surface clustering；c）SMI 2010上宣读的“Non-rigid Registration in 3D Implicit Vector Space”。.2012年获得湖南省科技进步三等奖1项，题目为“基于语义的三维模型重建技术开发与应用”，该项目同时获得了第七届国际发明展览会银奖，证书编号：2102140。申请发明专利6项。培养博士毕业生5名，硕士毕业生7人。出国参加国际学术会议7次，做国际会议学术报告17次。