交互功能引导的室内三维场景建模与评价

Indoor scene synthesis and assessment are fundamental issues of virtual reality and human-computer interface. Affordance-guided indoor scene modeling and assessment have been widely studied and become the hottest research topics with great application values. The current works, however, can hardly tackle these issues well. This project focuses on the scientific issues and application requirements of indoor scene synthesis and assessment and is proposed to study the affordance-guided indoor scene modeling and assessment. It will make technical breakthroughs on affordance analysis facing indoor scene modeling, affordance-based indoor scene synthesis and assessment of 3D indoor scenes. The proposed project will also construct an affordance knowledge graph of indoor scene/object, and a psychology-/ergonomics-based assessment system for indoor scenes. We expect this project will bring theoretical basis and technological support for indoor scene synthesis and assessment technique and software, facilitate the development of virtual reality, human-computer interface and interdisciplinary research, and facilitate the applications of virtual reality and human-computer interface technologies on research, security, education, culture, design, and entertainment.

室内三维场景建模与评价问题是涉及虚拟现实、人机交互的基础科学问题，利用交互功能引导室内三维场景建模与评价已经成为了当前国际科学研究的前沿热点与难点，具有重要的研究意义和应用价值，现有的相关理论、方法和技术难以有效地解决该问题。本项目针对室内三维场景建模与评价的科学问题和应用需求，开展交互功能引导室内三维场景建模与评价方法研究，将在面向室内场景建模的对象交互功能分析、基于对象交互功能约束的室内场景建模、室内场景三维模型的合理性评价指标与方法等方面取得理论和方法的实质性突破，同时构建室内场景三维对象的交互功能知识图谱，并基于认知心理学与人体工程学形成室内三维场景评价体系，为室内三维场景建模与评价及其软件提供理论依据和技术支撑，促进虚拟现实、人机交互及相关研究方向的有机交叉和共同发展，促进虚拟现实和人机交互技术与系统在科研、安全、教育、文化、设计与娱乐等行业的应用和推广。

室内三维场景建模与评价问题是涉及虚拟现实、人机交互的基础科学问题，利用交互功能引导室内三维场景建模与评价已经成为了当前国际科学研究的前沿热点与难点，具有重要的研究意义和应用价值。课题组在三年中严格按照预定研究计划开展各项研究工作，对交互功能引导的室内三维场景建模与评价进行了大量深入细致的研究。先后提出了基于人体工程学和概率模型的室内交互功能表达方法、基于场景功能先验的交互式场景配色风格设计方法、布局可转换的室内场景布局设计与运动规划方法、基于深度增强学习的室内场景构建生成方法、基于模糊测度集的室内场景布局质量评价方法等新方法、新技术。同时，课题组也开发出了一些用于场景建模、颜色设计、场景评价的软件系统，和用于展示场景内容的硬件系统。这些新理论、新技术、新方法推进了我国在计算机图形学、虚拟现实等领域的理论创新和行业应用。.本项目计划产出高水平论文3-5篇，实际产出论文9篇（SCI论文5篇，EI论文4篇），包括1篇CCF-A类和3篇CCF-B类的期刊论文，论文数量和质量均高于原计划。同时，本项目还有部分成果正在投稿阶段，包括一篇投稿于CCF推荐的A类期刊IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics的论文和一篇CCF推荐的B类期刊Graphical Models的论文正处于大修阶段。此外，本项目已出版专著1部，申请国家发明专利3项，其中已授权1项。培养硕士研究生6名，其中2人已毕业，毕业生闫海获得了北京市优秀毕业生和研究生国家奖学金，在读研究生何书涵获得研究生国家奖学金和CGDIP 2022论文最佳展示奖(Excellent Presentation Award)。各项成果均已完成预定目标。