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ENGLISH VERSION

虛擬現實與可視化技術研究所


  北京師范大學虛擬現實與可視化技術研究所,成立于2005年,研究所主要研究方向為虛擬現實理論和可視化技術。研究所現有人員包括專職、兼職教授8位,副教授7位,海外歸來學者6位,講師、博士后和工程研究人員20余人,在讀博士生12余人、碩士60余人,組成了結構合理的領域專業研究團隊。

  團隊科研人員在文化遺產數字化保護、三維醫學與模型檢索、顱面形態信息學與顱面復原、虛擬現實理論及工程學方法四個方面的應用研究中,取得了一系列與國際、國內研究同步,又有廣闊市場前景的科研成果,并致力于將這些成果推廣應用,創造了一定的社會效益和經濟效益。研究所今后將繼續在相關研究領域積極開展工作,進一步加強與國內外的交流與合作,與該領域各研究機構共同推動國內相關研究領域的發展。

  經過多年發展與建設,于2007年9月獲批準成立教育部虛擬現實應用工程研究中心。文化遺產數字化保護方向研究團隊,于2011年申報獲批文化遺產數字化保護與虛擬現實北京市重點實驗室。研究所積極開展國際交流與合作,與法國、美國、澳大利亞、英國、德國、奧地利等國家的國際同行建立了良好的長期合作關系。實驗室工作得到了戴汝為院士、潘云鶴院士、汪成為院士、孫家廣院士、倪光南院士的親切關懷和指導。  

研究所科研條件  

  目前實驗設備已經配備了先進的虛擬現實展示、計算、存儲、交互設備和測試儀器,包括:大型多通道虛擬現實演播室(包括SunGraph同步虛擬現實工作站,SunGraph Dual虛擬三維立體投影系統,視頻分配器,平面投影幕,6DOF交互系統,VRP虛擬現實軟件平臺),FASTSCAN Cobra手持激光掃描儀,柯尼卡美能達公司Vivid 910三維激光掃描儀,DELL  Precision 7500 高性能圖形共同工作站,HP workstation XW6200高性能圖形工作站,PowerEdge 2900多終端服務器,HP NAS網絡存儲,多觸點桌面系統,立體顯示器,虛擬現實交互設備,戴爾高檔PC等多臺套設備。

研究所主要研究方向  

虛擬現實理論及工程學方法  

  本研究方向從虛擬現實理論方法、虛擬現實的工程應用理論兩個角度開展工作。著眼于三維模型技術在醫學、考古、刑偵、數字娛樂、自然場景保護、教育及科學普及等科技應用,針對于虛擬現實技術中涉及的三維模型智能處理技術、三維模型檢索及虛擬場景快速構建、真實場景的模擬等主要問題,提出一整套科學可行的解決方案。針對虛擬現實技術發展現狀,集成VR基礎理論、關鍵方法研究方面積累的大量成果,迫切需要做的是技術的工程化理論體系的完善,以及利用工程化思想指導下的應用推廣。針對這一需求,提出虛擬現實工程學思想,研究解決的關鍵科學問題包括:按照工程學以及軟件學理論思想組織虛擬現實技術的理論體系;以及利用虛擬現實工程學思想理論指導虛擬現實技術應用的快速有效開發。虛擬現實工程學方法是對已有基本方法,基本理論進行體系化,理論化,指導虛擬現實應用的進一步發展。  

文化遺產數字化保護

  本方向主要研究內容包括:文化遺產數字化,研究針對文化遺產特殊性的軟硬件數字化新技術;研究古都北京文化遺產虛擬現實方法,北京特色的虛擬胡同;文物虛擬修復,研究污損書畫、帶形變青銅器虛擬修復,破損文物虛擬拼接技術;古人面貌重構研究,根據顱面形態學規律對給定顱骨的未知面貌進行預測,再現歷史名人面貌;大遺址的數字化虛擬保護,研究大遺址場景保護方法,設計支持北京古遺址信息獲取處理的新模式方法;虛擬數字博物館,針對北京文博事業,以虛擬現實為手段,建立時空多維、人機和諧的新型文博數字化平臺。

三維醫學與心腦血管可視化

  心腦血管疾病是嚴重威脅人類健康的常見疾病,主要是由血管狹窄、動脈瘤和動靜脈畸形引起,該病居各種死亡病因之首。當前,磁共振血管造影術(magnetic resonance angiograph, MRA)和CT血管造影術(computed tomographic angiography, CTA)是該類疾病診斷的常用手段。心腦血管三維可視化在輔助診療中有著廣泛的應用,如組織的定量分析、計算機輔助診斷、病灶定位、解剖結構研究及計算機引導手術等。心腦血管相比其他血管,有其自身特點,如形狀的復雜性和可變性,灰度的動態變化性,部分血管結構的細小性,以及血管信號受血液動力學的影響等,致使對其分割、重建、繪制及疾病輔助檢測困難。

顱面形態信息學與顱面復原

  顱骨對人的五官以及面部軟組織形態、位置和結構起著很明顯的制約作用,人體面部的形態特征基本上由顱骨的形態特征所決定。顱面形態學和顱面重構研究是尋求顱骨這一具有復雜形態的三維生物體與其面貌形態間的內在關系,并利用這種內在關系對給定顱骨的未知面貌進行科學預測繪制。研究內容包括:顱面數據的獲取與建庫、顱面建模表示、顱面形態學模型、真實感面貌處理、身份認證、顱面重構系統構建等。該研究組研究涵蓋了計算機視覺、計算機圖形學、模式識別與機器學習等研究方向,可應用于公安刑偵、考古人類學,顎面醫學、動漫制作等領域。

研究所部分科研成果

承擔科研項目情況:

  研究所研究人員近年來,主持國家高技術研究發展計劃(863計劃)目標導向項目、“十二五”國家預研課題、國家科技支撐計劃項目、國家自然科學基金重點項目、國家科技支撐計劃項目、國家科技基礎條件平臺項目、北京自然科學基金重點項目等省部級以上研究課題20余項,主要包括“顱面形態學和顱面復原研究”、“三維模型智能處理與檢索平臺”、“虛擬環境中腦血管可視化導航和監測技術”等。文化遺產數字化保護與虛擬現實領域形成了獨具特色的新型研究方向,取得了一系列的研究成果。

獲得獎勵情況:

 ?。?)〈文物虛擬修復和數字化保護技術的研究與應用〉,2009國家科技進步二等獎。

 ?。?)《三維剛體破損復原研究及其在文物虛擬修復中應用》2007年教育部科技進步二等獎。

科研成果情況:

建立了包含680套中國人完整顱面數據的數據庫,建立了顱面形態學知識分析模型和顱面統計變形模型,構建了顱面重構平臺。

建立三維模型數據庫收集整理共十萬余個模型,分為25個一級類,409個二級類。模型均按照功能、應用進行了語義標注,賦予特定的物理屬性。

  已在國際國內高水平期刊或國際會議上發表了大量高水平論文,如Machine vision and Application, Pattern recognition letters, 軟件學報,計算機輔助設計與圖形學學報等,申請了5項國家專利、軟件著作權近10項。

 

歡迎訪問虛擬現實與可視化技術研究所主頁:http://vrvt.bnu.edu.cn

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