GAMES102在线课程-刘利刚.pdf
GAMES102在线课程-刘利刚.pdf
GAMES 102在线课程 几何建模与处理基础 刘利刚 中国科学技术大学 GAMES 102在线课程：几何建模与处理基础 课程结语 《GAMES 102：几何建模与处理》 课程内容（15周） 连续几何 离散几何 • 1‐课程介绍 • 12‐离散曲线处理 • & 数据拟合 • 13‐三角网格曲面 • 2‐数据拟合2 • 14‐离散微分几何 • 3‐参数曲线拟合 • 4‐三次样条函数 • 5‐Bezier曲线 • 6‐B样条曲线 • 7‐NURBS曲线 • 8‐细分曲线 • 9‐隐式曲线 • 10‐NURBS曲面 • 11‐曲线光顺 • 15‐微分坐标 • 16‐曲面去噪 • 17‐采样与剖分 • 18‐曲面参数化 • 19‐曲面简化 • 20‐几何映射 • 21‐几何优化 • 22‐曲面重建 • 23‐几何建模 • 24‐纹理合成 • 25‐形状分析 • 26‐课程结语 相关专著书籍 连续几何 王国瑾、刘利刚 科学出版社 2015年2月 离散几何 鲍虎军、黄劲、刘利刚 科学出版社 2021年3月（即将出版） 课程作业 • 作业1：函数拟合数据 • 作业2： RBF神经网络函数来拟合数据 • 作业3：单参数曲线来拟合有序点列 • 作业4：曲线设计与编辑工具 • 作业5：细分曲线 • 作业6：极小曲面 • 作业7：曲面参数化 • 作业8：CVT三角化 • 作业9：网格简化 • 作业10：曲面重建 系统化学习和掌握几何建模与处理的基础知识点与技能 应用领域 （结合中国科学技术大学团队的研究工作讲解） 图形计算的主要应用领域 实 虚 人 物/场景 人 ？ ？ 物/场景 ？ ？ 图形计算的主要应用领域 实 虚 人 物/场景 人 ？ ？ 物/场景 ？ ？ 图形计算的主要应用领域 实 虚 人 物/场景 人 VR ？ 物/场景 ？ ？ 研究工作-1: 虚拟现实中的大场景映射 • 小空间漫游大场景 [Siggraph Asia 2017] • 避免碰撞的多用户漫游 [ACM TOG 2019] • 感知保持的场景缩放 [ACM TOG 2020] 图形计算的主要应用领域 实 虚 人 物/场景 人 VR ？ 物/场景 ？ ？ 图形计算的主要应用领域 实 虚 人 物/场景 人 VR ？ 物/场景 建模 /VR ？ 研究工作-2: 几何建模与处理 几何建模 对称性分析 曲面参数化 曲面映射 Arterial snake [SigAsia 2010] Intrinsic Symmetry [SigAsia 2009] Injective Para [Siggraph 2018] Texture Atlas [Sigraph 2019] House Recons. [Siggraph 2013] Partial Symmetry [SigAsia 2012] Bijective Para [Sigraph 2020] Mapping [Sigraph 2020] 研究工作-3: 稀疏学习与深度学习 曲面重建 形状编辑 三维处理 三维人脸 Co-Segmentation [SGP 2012] Local Barycentric [SigAsia 2014] Denoising via CS [ACM ToG 2014] From Single Images [IEEE TIP 2018] Dictionary Learning [SigAsia 2014] Manifold Gene. [ACM ToG 2016] View Inpainting [CVPR 2019] Face Details [IEEE TPAMI 2018] 图形计算的主要应用领域 实 虚 人 物/场景 人 VR ？ 物/场景 建模 /VR ？ 图形计算的主要应用领域 实 虚 人 物/场景 人 VR 机器人 物/场景 建模 /VR ？ 研究工作-4: 智能机器人中的图形计算 Grasp Planning [TVC 2018] Robotic exploration and reconstruction [Siggraph 2018] 基于机器臂的空间框架3D打印 [Siggraph Asia 2016] 基于强化学习的机器人自主场景探索 [ongoing] 图形计算的主要应用领域 实 虚 人 物/场景 人 VR 机器人 物/场景 建模 /VR ？ 图形计算的主要应用领域 实 虚 人 物/场景 人 VR 机器人 物/场景 建模 /VR 制造 研究工作-5: 面向3D打印的几何处理与优化 轻量化 自锁结构 物体分解 机构设计 Skin-Frame [SigAsia 2013] Configurable [SigAsia 2017] CofiFab [Siggraph 2016] Scissor-structure [IEEE TVCG 2016] Rib-Shell [PG 2017] 3D Puzzles [EG 2019] FramFab [SigAsia 2016] Windup Toys [SigAsia 2017] 总结与展望 三维几何数据：第四代数字媒体 视频 动态几何 声音 75 80 85 90 95 00 05 10 年份 图像 几何 三维几何数据处理的难点 点云 网格 体素 距离场 函数 组合结构 参数域图像 多视点图像 Challenges in Geometric Processing • Arbitrary topology • Irregular sampling • Complex geometric details GAMES: Graphics And Mixed Environment Symposium 图形学与混合现实在线平台 • 主页：http://games‐cn.org • 宗旨：图形学及相关领域交流的华人在线社区 • 隶属：中国计算机学会计算机辅助设计与图形学专委会 • 线下活动：2016年4月创建（鲍虎军） • 线上活动：2017年6月创建（刘利刚） • 线上活动运营负责人：刘利刚（2017.6.‐2018.12.），周晓巍（2019.1.‐至今） • 在线直播活动： 所有资料（视频/PPT）云端保存，总观看 60+ 万人次 • 每周四晚8:00‐9:30的在线报告（现有170期） • 专题：几何、绘制、模拟、视觉、可视化、虚拟现实… • 课程：GAMES 101（闫令琪）、102（刘利刚）、201（胡渊鸣） • 202（闫令琪）、203（黄其兴） • 在线交流微信群：13个群（~6400人） 加入微信群的方法：在微信中搜索微信号gamesrobot3或扫描二维码， 加gamesrobot3为好友；然后回复“GAMES”即可获取群聊邀请。 计算机图形学基础课程 • 闫令琪：GAMES 101课程 (2020) • 课程主页： https://sites.cs.ucsb.edu/~lingqi/teaching/games101.html • Bilibili网址： https://www.bilibili.com/video/BV1X7411F744?from=search &seid=7445212625042696802 • 刘利刚：中科大本科生课程《计算机图形学》(2020) • 课程主页： http://staff.ustc.edu.cn/~lgliu/Courses/ComputerGraphics_20 20_spring‐summer/default.htm • 课程PPT、作业及录频可从主页下载 几何建模与处理的其他资料 • 刘利刚（中国科学技术大学） • 3D建模与处理软件简介： http://staff.ustc.edu.cn/~lgliu/Resources/CG/3D_modeling.htm • 3D打印中的几何处理问题： http://staff.ustc.edu.cn/~lgliu/Resources/CG/3D_Printing.htm • 中科大《计算机图形学》暑期课程（2012‐2019） http://staff.ustc.edu.cn/~lgliu/Courses/SummerSchool/USTC‐summer‐school.html • 陈仁杰（中国科学技术大学）：《计算机辅助几何设计》课程2020 • 课程主页： http://staff.ustc.edu.cn/~renjiec/CAGD_2020S1/default.htm • 傅孝明（中国科学技术大学）：《数字几何处理》课程2020 • 课程主页： http://staff.ustc.edu.cn/~fuxm/course/2020_Spring_DGP/index.html • Bilibili网址： https://www.bilibili.com/video/BV1B54y1B7Uc?from=search&seid=976731777 3225159466 • International Seminar on 3D Geometry & Vision (3DGV) • 主页： https://3dgv.github.io • Bilibili网址： https://www.bilibili.com/video/BV1oT4y1N7k1 • 致谢：张举勇（中国科学技术大学） GAMES后续课程（202、203） 2020年首届图形开源奖 普及图形学及应用、降低学习门槛、促进学科发展 图形开源软件奖 图形开源软件提名奖 图形开源数据集奖 太极编程语言 非线性等几何分析开源软件 (NLIGA) Deep Fashion3D 胡渊鸣、匡冶、徐明宽、彭于 斌 杜孝孝、王伟、赵罡、 郭马一、张冉、杨佳明 韩晓光、朱鹤鸣、曹宇、 金航、陈伟凯、崔曙光 智能人脸画板软件 (DeepFaceDrawing) 高质量三维室内场景数据集 （3D-FRONT） 陈姝宇、高林、傅红波、 苏万超、夏时洪 赵斌强、高林、张皓、付欢、 贾荣飞、张凌霄、蔡博文 会议预告：GAMES 2021线下会议 • 主页： http://games2021.icrp.xjtu.edu.cn/ • 时间：2021年5月14‐16日 • 地点：西安交通大学 会议预告：CAD/Graphics 2021 • 主页：http://cadcg2021.icrp.xjtu.edu.cn/ • 时间：2021年5月14‐16日 • 地点：西安交通大学 会议预告：CAD&CG 2021 • 主页： http://cs.dlut.edu.cn/CADCG2021.htm • 时间：2021年8月19‐22日 • 地点：大连理工大学 会议预告：CAD&CG 2021 • 主页：http://gdc21.csiam‐gdc.cn/ • 时间：2021年10月15‐17日 • 地点：国防科技大学 各大会诚招赞助伙伴！ 致谢 • GAMES在线平台 • 运营负责：周晓巍老师 • 技术秘书：陈凌昊、董峻廷 • 助教：刘中远、庄涛、史雨宸 • 各位共同成长的学员！ 谢 谢 ！