第十届中国图学大会:(China Graphics’2025)拟定于2025年9月19-22日在湖北省武汉市召开,主题为“智算共生"图启新”。大会由中国图学学会主办,华中科技大学、武汉大学联合承办,亚洲图形学学会(ASiagraphics)、湖北省工程图学学会等单位协办。2025年恰逢中国图学学会成立45周年,同期还将举办学会建会45周年系列纪念活动。作为中国图学界最高级别的学术会议,本次大会将邀请孙家广、谭建荣、周志成、胡事民、段慧玲、向锦武等两院院士参会,并特邀胡事民、段慧玲、向锦武院士以及100余位国内外著名专家学者和产业界领军人才作主旨报告,会议期间还将举办类特色尝课程、专题研讨会、论文报告会等30余场学术活动,并设有展览展示专区,旨在为全国从事图学研究、教学与应用、智能制造、计算机辅助设计(CAD)、数字化服务、计算机图形学及视觉、建筑信息模型(BIM)和人工智能等领域的一线科技工作者、技术开发人员和行业应用人员提供学术交流和产业合作的平台。金秋九月,丹桂飘香。学术之约,诚意满怀。大会组委会诚挚邀请全国图学界各位同仁莅临江城武汉,相聚交流,共襄图学盛事。
以下内容为GPT视角对中国图学大会相关领域的研究解读,仅供参考:
中国图学研究现状
研究领域
基础理论研究
几何建模:在几何建模方面,中国学者不断探索新的建模方法和技术,以提高建模的精度、效率和灵活性。例如,在非均匀有理B样条(NURBS)建模的基础上,研究人员提出了多种改进算法,用于处理复杂的自由曲面和实体造型。同时,基于隐式曲面和细分曲面的建模方法也得到了深入研究,为产品设计、动画制作等领域提供了更强大的工具。
图形渲染:图形渲染是图学研究的核心领域之一,中国在实时渲染、全局光照、材质模拟等方面取得了重要成果。随着计算机硬件性能的不断提升,中国研究人员致力于开发更高效的渲染算法,以实现更逼真的视觉效果。例如,在电影特效、游戏开发等领域,中国的图形渲染技术已经达到了国际先进水平。
可视化技术:可视化技术能够将抽象的数据转化为直观的图形图像,帮助人们更好地理解和分析数据。中国在科学可视化、信息可视化和可视化分析等方面开展了广泛的研究,涉及气象、医学、金融等多个领域。例如,在医学可视化方面,研究人员开发了基于医学影像的三维重建和可视化系统,为医生提供了更准确的诊断依据。
应用技术研究
计算机辅助设计(CAD):CAD技术是制造业信息化的重要支撑,中国在CAD软件研发和应用方面取得了长足进步。国内涌现出了一批具有自主知识产权的CAD软件,如中望CAD、浩辰CAD等,这些软件在功能上逐渐接近国际主流产品,并且在本地化服务、性价比等方面具有优势。同时,中国企业在CAD技术的应用方面也不断创新,推动了制造业的数字化转型。
虚拟现实(VR)与增强现实(AR):VR和AR技术作为新兴的图学应用领域,受到了中国科研机构和企业的广泛关注。在VR方面,中国在硬件设备研发、内容创作和应用开发等方面取得了一系列成果。例如,一些企业推出了高性能的VR头显设备,并在教育、娱乐、医疗等领域开展了应用示范。在AR方面,中国的研究重点集中在图像识别、跟踪定位和三维注册等关键技术上,为AR技术在工业维修、旅游导航等领域的应用提供了技术支持。
地理信息系统(GIS):GIS技术在城市规划、资源管理、环境保护等领域具有重要应用价值。中国在GIS技术研发和应用方面处于世界前列,拥有自主知识产权的GIS软件平台,如SuperMap GIS等。同时,中国在空间数据采集、处理和分析方面积累了丰富的经验,为GIS技术的应用提供了坚实的数据基础。
科研成果
论文发表:中国学者在图学领域的国际顶级学术期刊和会议上发表了大量高质量的论文。例如,在ACM SIGGRAPH、IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics等知名期刊和会议上,中国研究人员的论文数量逐年增加,研究内容涵盖了图学的各个领域,显示了中国在图学研究方面的国际影响力。
专利申请:随着图学技术的不断发展,中国的企业和科研机构在图学相关领域的专利申请数量也呈现出快速增长的趋势。这些专利涉及图形算法、软件系统、硬件设备等多个方面,为中国的图学产业发展提供了技术保障。
科研项目:国家和地方政府高度重视图学研究,设立了一系列科研项目,支持科研机构和高校开展图学领域的基础研究和应用开发。例如,国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目为图学研究提供了大量的资金支持,推动了图学技术的创新和发展。
人才培养
学科建设:中国的高校普遍开设了图学相关专业,如计算机图形学、数字媒体技术、地理信息科学等,形成了较为完善的学科体系。同时,一些高校还设立了图学相关的重点实验室和研究中心,为图学研究提供了良好的科研平台。
人才培养规模:近年来,中国图学专业的人才培养规模不断扩大,每年毕业的本科生和研究生数量逐年增加。这些人才不仅具备扎实的图学理论基础,还具有较强的实践能力和创新精神,为中国的图学产业和相关领域的发展提供了充足的人才支持。
国际交流与合作:为了培养具有国际视野的图学人才,中国的高校和科研机构积极开展国际交流与合作,与国外知名高校和科研机构建立了合作关系,开展了学生交换、联合培养、学术访问等项目。通过国际交流与合作,中国的图学人才能够接触到国际前沿的研究成果和技术,提高了自身的学术水平和创新能力。
国际合作
学术交流活动:中国积极参与国际图学领域的学术交流活动,举办和参加了多个国际学术会议和研讨会。例如,中国计算机学会计算机图形学专业委员会每年举办全国计算机图形学大会,吸引了国内外众多学者和企业代表参加。同时,中国学者也积极参与国际学术组织的工作,在国际图学领域发挥了重要作用。
国际合作项目:中国与国外科研机构和企业开展了一系列国际合作项目,共同开展图学领域的研究和开发。例如,在虚拟现实、人工智能等前沿领域,中国与美国、欧洲等国家和地区的科研机构开展了合作研究,取得了丰硕的成果。通过国际合作项目,中国能够充分利用国际资源,提高自身的科研水平和创新能力。
面临挑战与未来展望
面临挑战
技术瓶颈:在图学的一些关键技术领域,如实时渲染、智能图形处理等方面,中国与国际先进水平仍存在一定差距,需要加大研发投入,突破技术瓶颈。
人才竞争:随着图学产业的快速发展,对高端图学人才的需求日益增加,国际间的人才竞争也愈发激烈。中国需要进一步完善人才培养体系,提高人才培养质量,吸引和留住优秀的图学人才。
产业生态:虽然中国在图学技术研发方面取得了一定成绩,但图学产业的生态还不够完善,上下游企业之间的协同创新能力有待提高。需要加强产业联盟建设,促进产学研用深度融合。
未来展望
技术创新:未来,中国图学研究将继续聚焦前沿技术,加强在人工智能与图学融合、量子计算图形学等新兴领域的研究,推动图学技术的创新发展。
应用拓展:图学技术将在更多领域得到广泛应用,如智能制造、智慧城市、数字医疗等。中国将加强图学技术与其他行业的深度融合,为经济社会发展提供更强大的技术支撑。
国际影响力提升:通过持续加强国际合作与交流,中国图学研究将在国际舞台上发挥更重要的作用,提升中国图学研究的国际影响力和话语权。
中国图学研究可以应用在哪些行业或产业领域
制造业
产品设计与研发
三维建模与仿真:利用图学中的三维建模技术,设计师可以创建产品的精确数字模型,直观展示产品的外观、结构和内部细节。例如在汽车制造行业,设计师通过计算机辅助设计(CAD)软件构建汽车的三维模型,对车身线条、零部件布局等进行优化设计。同时,借助仿真技术,模拟产品在不同工况下的性能表现,如汽车碰撞测试仿真,提前发现设计缺陷,减少实物试制次数,缩短研发周期,降低研发成本。
逆向工程:当需要对现有产品进行改进或仿制时,逆向工程技术发挥重要作用。通过三维扫描仪等设备获取产品的点云数据,再利用图学算法将点云数据转化为三维模型。比如在模具制造行业,利用逆向工程可以快速复制优质模具,提高生产效率。
生产制造过程
数控编程与加工:图学研究为数控编程提供了基础,将产品的三维模型转化为数控机床能够识别的加工指令。在机械加工领域,通过计算机辅助制造(CAM)软件,根据产品的几何形状和加工要求,自动生成刀具路径,实现高精度、高效率的加工。例如在航空航天零部件制造中,复杂的曲面零件通过数控加工技术能够保证极高的加工精度。
机器人运动规划:在工业机器人应用中,图学技术用于规划机器人的运动轨迹。通过建立机器人工作空间的三维模型,计算机器人从起始点到目标点的最优路径,避免碰撞,提高生产效率和质量。例如在电子设备组装生产线,机器人能够准确抓取和放置微小零件,实现自动化生产。
文化娱乐
影视制作
特效制作:图学中的图形渲染、动画制作等技术为影视特效提供了强大支持。在科幻电影中,通过计算机生成图像(CGI)技术可以创造出逼真的外星生物、奇幻场景和宏大的战争场面。例如《流浪地球》系列电影中,大量的太空场景、行星发动机等特效都是基于图学技术实现的,增强了影片的视觉冲击力和观赏性。
角色动画:利用图学中的骨骼绑定、动作捕捉等技术,为虚拟角色赋予生动的动作和表情。在动画电影制作中,动画师可以通过动作捕捉设备记录演员的动作,然后将其应用到虚拟角色上,使角色的动作更加自然流畅。例如《哪吒之魔童降世》中,哪吒等角色的精彩动作就是通过这种技术实现的。
游戏开发
场景与角色建模:游戏开发者利用图学技术创建逼真的游戏场景和角色模型。从古代的城堡到未来的科幻城市,从可爱的小动物到凶猛的怪物,各种精美的模型为玩家带来了沉浸式的游戏体验。例如在《原神》游戏中,丰富多样的游戏场景和细腻的角色建模吸引了大量玩家。
实时渲染与交互:为了实现流畅的游戏画面和实时的交互效果,游戏引擎运用了先进的图学算法。实时渲染技术能够在玩家操作时快速生成游戏画面,保证游戏的流畅性。同时,通过交互技术,玩家可以与游戏世界进行互动,如操作角色进行战斗、探索等。
医疗卫生
医学影像处理
图像重建与分析:在医学成像设备(如CT、MRI等)获取的影像数据基础上,图学技术用于图像重建和分析。通过三维重建算法,将二维的影像数据转化为三维模型,帮助医生更直观地观察人体内部结构,发现病变部位。例如在肿瘤诊断中,医生可以通过三维模型准确判断肿瘤的位置、大小和形态,制定更合理的治疗方案。
图像分割与配准:图像分割技术可以将医学影像中的不同组织和器官进行分离,便于医生对特定区域进行详细分析。图像配准技术则可以将不同时间或不同模态的医学影像进行对齐,方便对比观察病情的变化。例如在心脏病诊断中,通过图像配准技术可以将心脏在不同时期的影像进行对比,评估治疗效果。
手术导航与模拟
手术导航:利用图学技术建立患者身体的三维模型,并将手术器械的位置信息实时显示在模型上,为医生提供精确的导航。在神经外科手术中,手术导航系统可以帮助医生避开重要的神经和血管,提高手术的安全性和准确性。
手术模拟:通过虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术,结合图学模型,医生可以在虚拟环境中进行手术模拟训练。新医生可以在模拟环境中反复练习手术操作,熟悉手术流程和技巧,提高实际手术能力。
城市建设
城市规划与设计
三维城市建模:利用图学技术构建城市的三维模型,包括建筑物、道路、绿化等要素。规划师可以通过三维模型直观地展示城市规划方案,评估方案的可行性和合理性。例如在城市新区规划中,三维城市模型可以帮助决策者更好地了解城市的整体布局和发展方向。
交通规划与模拟:通过图学算法对城市的交通流量进行模拟和分析,优化交通信号灯设置、道路布局等。例如利用交通仿真软件,模拟不同交通方案下的交通状况,找出交通拥堵的瓶颈,提出改善措施。
建筑设计与施工
建筑设计可视化:建筑师利用图学软件进行建筑设计,生成逼真的效果图和动画,让客户更直观地了解设计方案。在商业建筑设计中,通过可视化技术可以展示建筑外观、内部空间布局等,提高设计方案的中标率。
施工过程模拟:在建筑施工前,利用图学技术对施工过程进行模拟,提前发现施工中可能出现的问题,如碰撞检测、施工顺序安排等。例如在大型桥梁建设中,通过施工模拟可以优化施工方案,确保施工安全和进度。
航空航天
飞行器设计与制造
气动外形设计:图学中的流体力学模拟和优化算法用于飞行器的气动外形设计。通过计算机模拟飞行器在不同飞行状态下的气流情况,优化飞行器的外形,减少空气阻力,提高飞行性能。例如在战斗机设计中,先进的气动外形设计可以提高其机动性和隐身性能。
结构设计与分析:利用图学技术建立飞行器的结构模型,进行强度、刚度等力学分析。在卫星设计中,通过结构分析可以确保卫星在发射和运行过程中的结构稳定性。
飞行模拟与训练
飞行模拟器:基于图学技术开发的飞行模拟器能够模拟真实的飞行环境和飞行操作,为飞行员提供逼真的训练体验。飞行模拟器可以模拟各种天气条件、故障情况等,提高飞行员的应急处理能力和飞行技能。
空管模拟:在航空交通管理中,图学技术用于空管模拟系统,模拟空域内的飞行流量和管制过程,优化空管方案,提高航空运输的安全性和效率。
教育培训
虚拟教学实验
科学实验模拟:在物理、化学、生物等学科的教学中,利用图学技术创建虚拟实验室,学生可以在虚拟环境中进行实验操作,观察实验现象,记录实验数据。例如在化学实验中,学生可以通过虚拟实验室模拟危险化学品的反应过程,避免实际操作中的安全风险。
工程实践模拟:在工程类专业的教学中,虚拟教学实验可以模拟实际工程项目的施工过程和操作场景。例如在土木工程专业中,学生可以通过虚拟施工模拟了解桥梁、建筑等的施工流程和技术要点。
远程教学与培训
在线课程展示:图学技术用于制作生动形象的在线课程视频,通过三维动画、虚拟场景等方式展示教学内容,提高学生的学习兴趣和理解能力。例如在历史课程中,利用三维动画重现历史事件场景,让学生更直观地感受历史。
技能培训模拟:在一些专业技能培训中,如机械操作、医疗急救等,利用图学技术开发培训模拟系统,让学员在虚拟环境中进行反复练习,提高技能水平。
中国图学领域有哪些知名研究机构或企业品牌
知名研究机构高校相关研究机构
清华大学计算机科学与技术系图形学研究所
研究特色:在计算机图形学基础理论、算法研究以及应用开发方面处于国内领先地位。例如在真实感渲染、几何建模等基础研究上成果丰硕,同时在虚拟现实、数字娱乐等应用领域也有深入探索。
科研成果:承担了多项国家级科研项目,在国际顶级学术会议和期刊上发表了大量高质量论文,培养了大批优秀的图学专业人才。
浙江大学计算机辅助设计与图形学国家重点实验室
研究特色:聚焦于计算机辅助设计、计算机图形学、虚拟现实等方向。在CAD软件研发、三维建模与可视化、人机交互等方面具有独特优势。
科研成果:研发了具有自主知识产权的CAD软件平台,在制造业、建筑等领域得到广泛应用。其研究成果多次获得国家级科技奖励。
中国科学院自动化研究所模式识别国家重点实验室(部分涉及图学相关)
研究特色:在图像处理、模式识别等与图学紧密相关的领域具有深厚的研究底蕴。注重将图学技术应用于人工智能、机器人等领域。
科研成果:在图像识别、目标跟踪等方面取得了一系列重要成果,推动了图学技术在智能安防、自动驾驶等领域的应用。
专业科研院所
中国测绘科学研究院
研究特色:专注于测绘地理信息领域的图学研究,包括地理信息系统(GIS)、遥感图像处理、地图制图等方面。在地理空间数据的获取、处理和分析方面具有强大的技术实力。
科研成果:为国家的地理信息基础设施建设、资源调查、环境监测等提供了重要的技术支持,其研发的GIS软件和地图产品在市场上具有较高的占有率。
企业品牌通用图学软件及技术企业
中望软件
品牌特色:作为国内领先的CAD/CAM软件提供商,中望软件致力于研发具有自主知识产权的工业设计软件。其产品涵盖了二维CAD、三维CAD/CAM等多个领域,功能丰富、操作便捷。
市场应用:广泛应用于机械制造、建筑、电子等多个行业,为国内企业提供了高性价比的国产软件解决方案,打破了国外软件在高端工业设计软件领域的垄断。
浩辰软件
品牌特色:浩辰软件是国内知名的CAD软件厂商,其CAD产品具有良好的兼容性和稳定性。在技术创新方面不断努力,推出了一系列满足不同用户需求的软件版本。
市场应用:在建筑、装饰、市政等行业得到了广泛应用,帮助企业提高了设计效率和质量。
专注于特定图学应用领域的企业
曼恒数字
品牌特色:专注于虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术的研发与应用,在虚拟仿真、数字孪生等领域具有领先的技术优势。
市场应用:为教育、工业、医疗等行业提供虚拟现实解决方案,如高校的教学实验虚拟仿真系统、工业企业的产品设计和培训虚拟仿真平台等。
丝路视觉
品牌特色:主要从事数字视觉综合服务,业务涵盖CG静态视觉服务、CG动态视觉服务、CG视觉场景综合服务等。在影视特效、展览展示、城市规划可视化等方面具有丰富的项目经验。
市场应用:为众多知名企业和政府机构提供了高质量的数字视觉服务,如大型活动的视觉设计、城市规划的三维展示等。
中国图学领域有哪些招聘岗位或就业机会
技术研发类
图形算法工程师
岗位职责:负责图形处理算法的研究、设计与优化,例如三维建模算法、图像渲染算法、几何处理算法等。比如开发一款新的三维建模软件,需要算法工程师设计高效的曲面生成算法,以提高建模的精度和速度。
技能要求:精通计算机图形学相关算法,熟练掌握C++、Python等编程语言,具备良好的数学基础,如线性代数、微积分等。
就业方向:可在科技公司的研发部门、科研院所等单位工作,如华为、腾讯等企业的图形算法研发团队。
虚拟现实/增强现实(VR/AR)开发工程师
岗位职责:参与VR/AR项目的开发,包括场景搭建、交互设计、性能优化等。例如开发一款VR教育应用,需要工程师利用Unity或Unreal Engine等引擎创建逼真的虚拟学习场景,并实现用户与场景的交互功能。
技能要求:熟悉VR/AR开发引擎,掌握3D建模、动画制作等技能,了解传感器技术和人机交互原理。
就业方向:游戏公司、科技企业、教育机构等对VR/AR技术有需求的单位,如网易游戏、字节跳动的VR/AR项目组。
计算机视觉工程师
岗位职责:利用计算机视觉技术进行图像和视频的分析、处理,如目标检测、图像识别、三维重建等。比如在安防监控领域,通过计算机视觉算法实现对人员和车辆的自动识别和跟踪。
技能要求:熟悉深度学习框架,如TensorFlow、PyTorch,掌握图像处理和模式识别的相关算法。
就业方向:安防企业、自动驾驶公司、互联网科技公司等,如海康威视、小鹏汽车的计算机视觉研发部门。
应用开发类
CAD软件开发工程师
岗位职责:参与CAD软件的设计、开发和维护工作,根据用户需求实现软件的功能模块,如绘图功能、编辑功能、数据交互功能等。例如开发一款面向建筑行业的CAD软件,需要工程师实现建筑图元的绘制和编辑,以及与建筑信息模型(BIM)的数据交互。
技能要求:熟悉CAD软件开发流程,掌握C++、C#等编程语言,了解图形用户界面(GUI)设计。
就业方向:CAD软件厂商、建筑设计院、机械制造企业等,如中望软件、中建科技的CAD应用开发部门。
地理信息系统(GIS)开发工程师
岗位职责:负责GIS系统的开发和应用,包括地理数据的采集、处理、分析和可视化展示。例如开发一款城市规划GIS系统,需要工程师将城市的地形、土地利用、交通等数据进行整合和分析,并通过地图形式展示给用户。
技能要求:掌握GIS开发平台,如ArcGIS、SuperMap,熟悉数据库管理和空间分析算法。
就业方向:测绘地理信息企业、城市规划部门、自然资源管理部门等,如超图软件、各地自然资源局的信息化部门。
游戏图形程序员
岗位职责:优化游戏中的图形效果,提高游戏的画面质量和运行性能。例如通过改进渲染算法,实现更逼真的光影效果和纹理细节,同时确保游戏在不同配置的设备上都能流畅运行。
技能要求:精通游戏图形编程,熟悉图形API,如OpenGL、DirectX,了解游戏引擎的架构和工作原理。
就业方向:游戏开发公司,如米哈游、莉莉丝游戏等,负责游戏项目的图形性能优化和效果开发。
教育与科研类
高校教师
岗位职责:承担计算机图形学、数字媒体技术等相关课程的教学工作,指导学生进行科研项目和毕业设计,开展图学领域的学术研究。
技能要求:具备扎实的图学专业知识和较高的学术水平,有良好的教学能力和沟通能力,通常需要获得博士学位。
就业方向:国内各大高校的相关专业院系,如计算机学院、数字媒体学院等。
科研机构研究员
岗位职责:在科研机构中从事图学领域的基础研究和应用研究,申请和承担科研项目,发表学术论文,推动图学技术的发展和创新。
技能要求:具有深厚的科研素养和创新能力,熟悉科研项目的申报和管理流程,在图学领域有一定的研究成果。
就业方向:中国科学院、中国工程院等科研机构的相关研究所,以及各地的地方科研院所。
其他相关岗位
技术美术(TA)
岗位职责:作为技术团队和美术团队之间的桥梁,负责将美术资源与游戏引擎进行整合和优化,确保游戏画面的视觉效果和性能达到最佳平衡。例如在开发一款大型3D游戏时,技术美术需要与美术人员沟通,对模型、材质、特效等进行技术优化。
技能要求:既懂美术又懂技术,熟悉游戏开发流程和图形技术,掌握至少一种游戏引擎,如Unity、Unreal Engine。
就业方向:游戏公司、影视动画制作公司等,如腾讯游戏、追光动画的技术美术部门。
产品经理(图学相关)
岗位职责:负责图学相关产品的规划、设计和推广,了解市场需求和用户痛点,协调研发、设计、市场等团队,推动产品的开发和上线。例如规划一款面向设计师的图形设计软件,需要产品经理进行市场调研,确定产品的功能和特性,并制定产品的发展战略。
技能要求:具备良好的产品思维和市场洞察力,熟悉图学行业和产品开发流程,有较强的沟通协调能力和项目管理能力。
就业方向:图学软件企业、科技公司的产品部门,如Adobe中国、Adobe相关竞品公司的产品团队。