GCL学术活动：举办“图形与几何计算前沿”研讨会

会议简介

2024年12月20日，中国科学技术大学（USTC）GCL实验室承办了由中国工业与应用数学学会（CSIAM）主办，CSIAM几何设计与计算专委会（GDC）协办的“图形与几何计算前沿”研讨会。研讨会邀请了英国卡迪夫大学的邓柏林教授、谷歌的陈旭研究员、香港科技大学的汪子琦助理教授作邀请报告，以及来自高校和知名企业的13位青年学者和技术专家分享技术成果，报告内容涵盖了计算艺术设计、智能制造、三维数字人、AIGC（人工智能生成内容）、场景布局设计、GPU并行计算、三维重建和游戏建模等热门议题。广大学者和产业代表齐聚一堂，推动几何与图形技术在学术和应用实践中的深度融合。

报告介绍

在开场致辞环节，刘利刚老师首先代表主办方和GCL实验室对远道而来的各位专家学者和参会师生表示热烈欢迎；然后介绍了本次研讨会的背景，旨在搭建一个高水平的学术交流平台，分享图形与几何计算领域最前沿的研究成果和发展方向，是学习和交流国内外计算机图形学历史积淀，最新发展和未来方向的非常难得的机会；最后，简要介绍了研讨会的程序安排，并期待与会者能在研讨会与讲者们积极交流并能够收获满满。

报告1：Mesh-Based Freeform Lens Optimization for Light Control

来自英国卡迪夫大学的邓柏林教授的研究方向包括三维几何处理与数值算法开发，应用领域涵盖了计算设计、几何建模与计算机动画等。在报告中，他介绍了自由形态透镜优化的最新进展，聚焦于如何通过三角网格表示的自由曲面来实现特定的光线分布目标。他首先介绍了一个创新的可微渲染模型，该模型无需采样即可计算从网格表面的光斑分布，并允许通过目标与实际光斑图像之间的差异进行直接优化，从而大幅提升设计效率。他进一步探索了双面自由曲面透镜的同步优化技术，引入了一个双面对应关系，以有效控制光线折射路径。实验结果展示了其在光学设计领域实现的显著提升，预示着自由形态光学的新应用潜力。邓教授长期致力于3D几何处理和数值算法的研究，其报告为光学设计和计算几何的结合提供了新思路。

报告2：几何增强的矢量平面图生成方法研究

合肥工业大学吴文明讲师的报告聚焦于自动化平面图生成领域的最新研究进展。他详细讲解了几何增强方法如何提升生成模型对整体几何结构的感知能力，从而优化设计结果的合理性和一致性。吴文明讲师的研究在解决现有技术依赖后处理、设计复杂性高等问题上取得了突破性进展，为面向高效建筑设计和三维结构生成提供了新视角和实践方法。报告充分展示了几何可视化与生成建模领域的前沿探索，为未来相关技术的发展奠定了基础。

报告3：艺术创作的慢思考

腾讯光子工作室的刘中远研究员介绍了人工智能在模拟人类复杂艺术创作过程中的应用。他提出了“慢思考”的理念，剖析了AI在深层语义及丰富上下文捕捉中的局限性，并展示了多智能体协作框架如何在构思、创作和解读等阶段逐步逼近人类艺术创作过程。该研究展示了AI与艺术融合的创新潜力，为将复杂的认知活动融入技术提出了前沿方案，并带来了AI推进数字艺术创造的全新可能性。

报告4：AI渲染技术的业务应用与挑战

洪阳研究员结合其在华为中央媒体院的实际工作背景和研究经验，详细介绍了AI渲染技术在业务场景中的应用实践及其面临的挑战。他的报告涵盖了对高帧率、高画质渲染技术的需求分析，以及突破现有技术瓶颈的创新方案，为AI渲染技术在实际生产环境中的普及与优化提供了有力支持。

报告5：GPU与图形技术发展趋势

来自英伟达的陈文博工程师带来了关于GPU与图形技术的精彩演讲。他以NVIDIA的发展历程为背景，详述了GPU技术的发展现状和未来趋势。他还介绍了NVIDIA上海团队的项目实践，并与与会者分享了他个人的择业与就业心得。报告为有志于从事图形硬件研发的人才提供了参考和启发。

报告6：Computational Assemblies: Bridging the Gap from Concept to Production

香港科技大学汪子琦助理教授展示了基于计算的装配设计到生产的完整流程。他详细介绍了如何利用新型算法促成结构系统的重复利用，通过增强现实和机器人技术实现复杂几何的自动制造。这项研究为建筑和制造业带来了革新，为推动个性化设计与智能制造的理念落实到实际应用提供了可能性。

报告7：复杂几何的设计与仿真

来自南京理工大学数学与统计学院的吴梦副教授，主要从事几何造型算法和等几何分析方面的研究。在报告中，吴教授首先探讨了复杂几何设计与仿真在计算机辅助几何设计和等几何分析领域中的重要性，并结合自己在复杂几何上的等几何分析方法研究，深入分析了设计与仿真一体化研究过程中的困惑与挑战。她进一步讨论了在复杂几何设计中如何通过几何内核算法来解决这些问题，并提出了可能的研究路径，尤其是在样条构造、复杂几何参数化生成以及磁流体动力学仿真应用等方面的创新思路。

报告8：三角剖分上的等几何分析

康红梅副教授来自苏州大学数学学院，主要研究计算机辅助几何设计（CAGD）、等几何分析和样条函数逼近等领域。在报告中，康教授介绍了三角剖分作为有限元方法中最常用的网格类型，因其灵活性在等几何分析中具有重要应用。她重点讨论了在规则三角网格上使用box样条进行等几何分析的优势，尤其是其高光滑性和局部支撑性，类似于四边形网格上的B样条。报告还回顾了近年来三角剖分上等几何分析的进展，涉及任意拓扑的网格分析、自适应分析、等几何配点法及样条构造等，展示了技术挑战与未来发展方向。

报告9：图形智造中的几何算法

来自上海柏楚电子科技股份有限公司的郑野博士介绍了工业自动化中几何算法的设计与应用。郑博士于2022年博士毕业于中国科学技术大学，主要从事几何算法在工业自动化中的应用研究，现任科研创新组工程师。他的报告涵盖了从二维排样到三维布尔运算的多个技术突破，为工业制造中的几何处理和算法开发提供了有效支持。

报告10：高精度三维扫描的行业应用

先临三维科技股份有限公司陆炎经理展示了高精度三维扫描技术的核心原理及其在工业检测和齿科医疗领域中的应用案例。他的报告详细讲解了这些技术如何助力不同行业的实际需求，深度启发了与会人员如何通过技术创新提升行业效能。

报告11：三维数字人的表达，重建与生成

来自谷歌的陈旭研究员分享了低成本、高效率三维数字人创建技术的研究成果。他提出的新表达方法，同时解决了现有数字人制作流程中成本高、周期长的问题，为虚拟人物的规模化应用提供了全新路径。

报告12：数字文化遗产智能化建设的探索与实践

王春雪讲师来自杭州电子科技大学理学院，主要从事数字文化遗产的智能化建设与应用研究。她于2016年在中国科学技术大学获得计算数学博士学位，随后在敦煌研究院工作多年，积累了丰富的研究经验。在报告中，王讲师将探讨数字文化遗产保护与利用的现状与挑战，重点讨论基于数据和算法的技术研究，包括数字文化遗产的半自动标注平台、智能化算法设计及多模态索引方法等。她还将介绍一些已经实现的主要应用成果，并展望未来在数字文化遗产领域的创新方向与发展潜力，特别是在文化遗产的长期保存与可持续利用方面的技术创新。

报告13：人手到机械手：基于单视图的手物重建和五指机械手的抓取生成

来自香港大学的刘雨萌博士分享了将人类抓取经验融入机械手抓取设计的最新技术，她的研究方向主要包括手物交互重建和机械手的智能抓取任务。在报告中，刘博士将介绍她们的最新研究工作，提出了一种从单视图图像重建手物交互的新方法，并开发了结合视觉系统与遥操作的数据采集系统，构建了一个大规模、高质量的机械手抓取数据集。在此基础上，她们设计了一种算法框架，能够生成符合人类习惯的机械手抓取策略，旨在将人类的抓取经验有效地融入到机械手抓取中，解决机器人抓取的挑战性问题。

报告14：Relaxing Constraints of NeRF and 3DGS for Practical Applications

樊鲁斌博士是阿里云的高级算法专家，研究领域包括计算机图形学、三维视觉和多模态大模型。在报告中，樊博士将介绍近年来NeRF（神经辐射场）和3DGS（3D几何扫描）等三维场景隐式和显式表达技术的迅速发展，尤其是在虚拟现实、增强现实和自动驾驶等领域的巨大应用前景。然而，这些技术受限于多视角几何原理，需要精确的图像位姿信息作为输入，并对训练图像的运动和质量有严格要求，限制了其在实际场景中的应用。樊博士将分享他和团队在降低NeRF和3DGS实际应用约束，以及拓展其应用能力方面的研究与探索。

报告15：基于3D Gaussian Splatting的可驱动数字人建模

华为李哲研究员主要研究方向为面向人体的三维视觉，涵盖三维人体重建、驱动与生成等领域。在本次汇报中，李哲老师介绍2023年兴起的3D Gaussian Splatting（3DGS）技术，展示其在可驱动数字人建模中的应用。3DGS凭借其高质量的照片级渲染效果和实时渲染效率，为三维视觉与图形学多个领域带来了新的机遇。他的研究为高质量、高保真的数字人生成提供了创新实践。

报告16：图形学和AI技术在游戏角色制作中的应用

网易互娱李威工程师围绕AI和图形学技术在游戏角色制作中的实际应用展开。他分享了网易互娱AI Lab在游戏角色制作中的技术应用，探讨图形学和AI技术如何为游戏开发降本增效，提升游戏角色的制作效率和质量，从而增强玩家的沉浸感与游戏体验。并且同时指明了游戏产业与图形与AI技术融合的广阔前景。

在会议期间，与会者与各位讲者进行了深入的学术讨论，积极交流了各自的研究心得与经验。研讨会结束时，刘利刚老师对本次活动进行了总结，衷心感谢所有讲者的精彩分享，并期待未来继续保持合作与交流。伴随着热烈的掌声，本次“图形与几何计算前沿”研讨会圆满落幕。