基于近似重復(fù)結(jié)構(gòu)的建筑建模、修復(fù)和繪制項(xiàng)目摘要

對(duì)歷史建筑或城市標(biāo)志性建筑的三維描述受到越來(lái)越廣泛的重視。建筑作為一類特定的人造物體，通常具有較多的重復(fù)結(jié)構(gòu)，但這些重復(fù)結(jié)構(gòu)并非完全意義下的對(duì)稱或復(fù)制。項(xiàng)目的目標(biāo)是對(duì)建筑特有的近似重復(fù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，為建筑提供有效的建模、修復(fù)和繪制方法，相關(guān)的研究成果、技術(shù)方法也可以在文化遺產(chǎn)等融合社會(huì)需求的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。基于對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)的理解，（1）存在于三維模型中的瑕疵可以被自動(dòng)清除；（2）對(duì)建筑物的描述被壓縮到一個(gè)更大的程度；（3）建筑物可以按照其結(jié)構(gòu)風(fēng)格分類，增添了結(jié)構(gòu)檢索的可能性；（4）沒有得到充分保護(hù)的建筑物可以按照符合人們所知的方式進(jìn)行數(shù)字修復(fù)。

項(xiàng)目研究基于近似重復(fù)結(jié)構(gòu)的建筑建模、修復(fù)與繪制。截至2013年底已經(jīng)發(fā)表13篇同行評(píng)審論文，其中7篇發(fā)表在計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的頂級(jí)國(guó)際會(huì)議（CVPR，ICCV）和期刊（IJCV）。研究目標(biāo)是從圖像中發(fā)現(xiàn)關(guān)于場(chǎng)景布局和物體類別的高層語(yǔ)義信息，以建造結(jié)構(gòu)敏感、符合語(yǔ)義的逼真場(chǎng)景幾何模型。研究重點(diǎn)是設(shè)計(jì)新穎的方法和技術(shù)來(lái)編碼人腦知識(shí)，使得計(jì)算機(jī)能夠接近人類智慧，擁有類似于我們感知場(chǎng)景的能力。研究思路是基于建立和確定描述問(wèn)題本質(zhì)的數(shù)學(xué)、物理、感知模型，并通過(guò)概率、組合、或判別方法來(lái)搜索最優(yōu)解。更具體地，通過(guò)在問(wèn)題的數(shù)學(xué)描述中挖掘并建模底層結(jié)構(gòu)約束，相關(guān)工作在圖像分割、物體檢測(cè)、圖像識(shí)別、形狀增強(qiáng)、大規(guī)模圖像搜索等領(lǐng)域超越了前沿算法。通過(guò)編碼人類感知系統(tǒng)所啟發(fā)的場(chǎng)景相關(guān)附加先驗(yàn)知識(shí)，我們較好地解決了由于問(wèn)題病態(tài)定義、有噪聲的輸入和分辨率不足、遮擋和光照等干擾因素所造成的二義性問(wèn)題。 2100433B

分層材質(zhì)建模與繪制是目前計(jì)算機(jī)圖形領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。由于分層材質(zhì)能夠更精確地描述現(xiàn)實(shí)世界中的材質(zhì)，其在圖形繪制中的應(yīng)用可以顯著提高繪制結(jié)果的物理真實(shí)感。本項(xiàng)目將從微面元理論的角度研究分層材質(zhì)的建模與繪制技術(shù)，詳細(xì)探討基于微面元理論的材質(zhì)模型中法向分布、Fresnel反射和微面元間陰影遮擋等在擴(kuò)展到處理分層材質(zhì)時(shí)的計(jì)算方式，著重討論多次內(nèi)反射、層內(nèi)介質(zhì)散射和吸收對(duì)次表面反射效果的影響，并基于adding-doubling方法推廣到處理多層分層材質(zhì)。最后，通過(guò)在離線繪制引擎和實(shí)時(shí)繪制場(chǎng)景中的應(yīng)用來(lái)驗(yàn)證本項(xiàng)目提出的分層材質(zhì)模型的有效性和高效性。相比于傳統(tǒng)的分層材質(zhì)模型，基于微面元理論的分層材質(zhì)模型具有高效性、統(tǒng)一性、輕量級(jí)以及可擴(kuò)展性等優(yōu)勢(shì)。本項(xiàng)目是材質(zhì)建模與繪制方面的基礎(chǔ)性研究工作，具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。

分層材質(zhì)建模與繪制是目前計(jì)算機(jī)圖形領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。由于分層材質(zhì)能夠更精確地描述現(xiàn)實(shí)世界中的材質(zhì)，其在圖形繪制中的應(yīng)用可以顯著提高繪制結(jié)果的物理真實(shí)感。本項(xiàng)目從微面元理論的角度研究分層材質(zhì)的建模與繪制技術(shù)，詳細(xì)探討了基于微面元理論的材質(zhì)模型中法向分布、Fresnel反射和微面元間陰影遮擋等在擴(kuò)展到處理分層材質(zhì)時(shí)的計(jì)算方式，著重討論多次內(nèi)反射、層內(nèi)介質(zhì)散射和吸收對(duì)次表面反射效果的影響。在此基礎(chǔ)上，我們提出了擴(kuò)展法向分布函數(shù)（ENDF）的概念，并采用擴(kuò)展法向分布函數(shù)高效處理次表面反射。針對(duì)逆反射材質(zhì)和特效涂料材質(zhì)，我們基于擴(kuò)展微面元理論提出了相應(yīng)的高真實(shí)感繪制算法。最后，通過(guò)在離線繪制引擎和實(shí)時(shí)繪制場(chǎng)景中的應(yīng)用驗(yàn)證了本項(xiàng)目提出的復(fù)雜材質(zhì)建模與繪制方法的有效性和高效性。相比于傳統(tǒng)的模型，基于微面元理論的材質(zhì)模型具有高效性、統(tǒng)一性、輕量級(jí)以及可擴(kuò)展性等優(yōu)勢(shì)。本項(xiàng)目是材質(zhì)建模與繪制方面的基礎(chǔ)性研究工作，具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。

用測(cè)定法精確測(cè)定粘度函數(shù)是十分昂貴的，因而，對(duì)于大多數(shù)聚合物僅有熔體流動(dòng)指數(shù)(MFI)可作為表征流動(dòng)行為的指導(dǎo)數(shù)值，所以概略敘述已知熔流指數(shù)和軟化溫度對(duì)求取近似粘度函數(shù)的方法。然而，這種方法僅有助于估計(jì)，無(wú)論如何不能排除對(duì)許多待加工的聚合物盡可能進(jìn)行準(zhǔn)確的流變學(xué)測(cè)定的必要。