第五届中国科技大学《计算机图形学》暑期课程

USTC Summer School 2016 (001M0601)

Advances in Computer Graphics

（计算机图形学前沿进展）

图形与几何计算实验室 (Graphics&Geometric Computing Laboratory)

中国科学技术大学 (University of Science and Technology of China)

Announcements

• 2016年7月17日：中科大的选课的本科生的课程考核要求（点击进入），deadline：2016年8月29日。

• 2016年6月28日：已通过系统向所有选课学员发送了注意事项（点击查看），请注意查看信箱。

• 2016年6月28日：课程地点在中国科技大学东区的理化大楼，靠近科大东区南门（太湖路）附近（点击查看）。

• 2016年6月28日：参加暑期课程的学员食宿自理。中国科技大学东校区周边酒店信息下载（供参考）。由于科大暑期活动很多，周边住宿会非常紧张。请外地学员及早自行预订住宿。

• 2016年6月15日：注册人数已满，不再接受注册。

• 2016年6月13日：注册人数即将满额，注册系统将在6月15日关闭。

• 2016年6月06日：欢迎参加暑期课程的老师和同学也注册参加GDC 2016学术会议，在6月15日之前将享受优惠注册费，点击此处注册GDC 2016。

• 2016年5月20日：课程开始注册。点击注册（注册之前请务必仔细查阅“课程注册说明文档”）。 注册名额有限。名额满后，即不再开放注册。

• 2016年5月16日：参加暑期课程的学员食宿自理。中国科技大学东校区周边酒店信息下载（供参考）。由于科大暑期活动很多，周边住宿会非常紧张。请外地学员及早自行预订住宿。

• 2016年5月16日：课程地点在中国科技大学东区的理化大楼，靠近科大东区南门（太湖路）附近，点击查看地图位置。

• 2016年5月15日：第九届全国几何设计与计算学术会议（GDC 2016）是计算机图形学和几何建模、设计与计算方面的全国盛会，会议内容丰富，有众多的大会论文研究成果报告。特邀报告者包括University of North Carolina at Chapel Hill的Dinesh Manocha教授，新加坡南洋理工的Jianmin Zheng教授，中国科学院软件研究所的孙家昶教授和商飞北研中心仿真实验室的吴斌博士。多个小型专题研讨会，围绕当前本领域多个热点专题，邀请多名优秀学者针对专题发展现状和发展趋势展开深入讨论，包括快速建模、点云处理、3D打印、等几何分析。另外，大会还有Siggraph项目的经验panel，将邀请在Siggraph项目具有丰富经验的年轻教师与大家分享如何做研究的经验、体会、和技巧等。该暑期课程同时也作为GDC 2016会议的会前课程。可以单独注册参加暑期课程（免费），也可以同时注册参加GDC 2016大会（付费）！点击此处注册GDC 2016。

• 2016年5月1日：注册系统将在5月中旬开放。名额有限，敬请关注。

• 2016年2月18日：今年的暑期课程时间定为2016年7月11日至7月15日共5天。 课程在 第九届全国几何设计与计算学术会议（GDC 2016）之前举办，也同时作为GDC 2016的会前课程。授课计划初步确定，今年的课程将继续完全免费。

课程介绍：

课程安排：

授课教师介绍：

• Dinesh Manocha, University of North Carolina at Chapel Hill, USA
  http://www.cs.unc.edu/~dm
  
  Dinesh Manocha is currently Phi Delta Theta/Matthew Mason Distinguished Professor of Computer Science at the University of North Carolina at Chapel Hill. He received his B.Tech degree in Computer Science and Engineering from the Indian Institute of Technology, Delhi in 1987; Ph.D. in Computer Science at the University of California at Berkeley in 1992. He has coauthored more than 420 papers in the leading conferences and journals on computer graphics, robotics, and scientific computing. Manocha has received many prestigious awards and 14 best paper awards at leading conferences. He is a Fellow of ACM, AAAS, and IEEE and received Distinguished Alumni Award from Indian Institute of Technology, Delhi.
  
  He has served on the editorial board of 10 leading journals and program committees of 100+ conferences in computer graphics, robotics, high performance computing, geometric computing, and symbolic computation. He has been the program chair and general chair of more than 13 conferences/workshops in these areas. He also served as Director-at-large of ACM SIGGRAPH from 2011-2014.
  
  Manocha has supervised 65+ M.S. and Ph.D. students over the last 23 years at UNC Chapel Hill. His research group has developed many well-known software packages for collision detection, triangulation, GPU-based algorithms, solid modeling and solving algebraic systems. These packages have been downloaded by more than 150K users worldwide and licensed to more than 55 industrial organizations, and also widely used by robotics, CAD/CAM, and simulation communities.

• Oliver Deussen, University of Konstanz, Germany
  https://www.informatik.uni-konstanz.de/en/deussen/staff/oliver-deussen 
  
  Prof. Deussen graduated at Karlsruhe Institute of Technology and is professor at University of Konstanz (Germany) and visiting professor at SIAT Shenzhen (Chinese Academy of Science). In 2014 he was awarded within the 1000 talents plan. He is Vice-President of Eurographics Association and served as Editor in Chief of Computer Graphics Forum from 2012-2016. His areas of interest are modeling and rendering of complex biological systems, non-photorealistic rendering as well as Information Visualization. He also contributed papers to geometry processing, sampling methods, and image-based modelling.

• Xianfeng Gu  (顾险峰), State University of New York at Stony Brook, USA
  http://www3.cs.stonybrook.edu/~gu
  
  Xianfeng Gu got his bachelor degree from Tsinghua university and PhD from Harvard university, supervised by the internationally renowned differential geometer, Prof. Shing-Tung Yau. Dr. Gu and Prof. Yau made fundamental contributions to an emerging interdisciplinary field: Computational Conformal Geometry. Dr. Gu won Morningside Gold Medal in Applied mathematics in 2013. Currently, Dr. Gu is a tenured professor in Computer Science department and Applied Mathematics department in the State University of New York at Stony Brook.

• Jianmin Zheng (郑建民), Nanyang Technological University, Singapore
  http://www.ntu.edu.sg/home/asjmzheng 
  
  Jianmin Zheng is currently a tenured associate professor in the School of Computer Science and Engineering at Nanyang Technological University (NTU), Singapore. He received his BS and PhD from Zhejiang University, China in 1986 and 1992, respectively. Prior to joining NTU in 2003, he was a post-doc and a research staff at Brigham Young University, and a professor in mathematics at Zhejiang University. His research activities over the past years covered computer aided geometric design, computer graphics, computer aided design and manufacturing, visualization, simulation, virtual reality, and interactive digital media. He was the conference co-chair of Geometric Modeling and Processing 2014 and has served on program committees of many international conferences. Dr Zheng is an associate editor of The Visual Computer.

• Philip Chi-Wing Fu (傅志榮), The Chinese University of Hong Kong
  http://www.cse.cuhk.edu.hk/~cwfu
  
  Chi-Wing Fu recently joined the Chinese University of Hong Kong as an associate professor in January this year. Before that, he was an associate professor in Nanyang Technological University, Singapore. He obtained his PhD in Computer Science from Indiana University Bloomington, USA. He is currently serving as the program co-chair of SIGGRAPH ASIA 2016 technical brief and poster, and has served in various technical program committees, including SIGGRAPH ASIA technical brief, emerging technology, IEEE visualization, and ACM CHI Work-in-Progress, as well as an associate editor of Computer Graphics Forum. His research interests include computer graphics, visualization, and human-computer interaction.

• Jia Pan (潘佳), The City University of Hong Kong
  http://www.cityu.edu.hk/mbe/jiapan
  
  Jia Pan is an assistant professor in the Department of Mechanical and Biomedical Engineering, the City University of Hong Kong. His research area is intelligent grasping and manipulation, including motion planning, deformable object manipulation, learning from demonstration, reinforcement learning and planning with uncertainty.

• 李世鹏，科通芯城集团及硬蛋科技，首席技术官
  http://biz.ingdan.com/link
  
  李世鹏博士于2015年11月3日出任科通芯城集团及硬蛋科技的首席技术官，致力于打造一个服务智能硬件创新者的一站式平台—硬蛋。硬蛋利用共享经济的模式，以供应链为核心，提供或对接从最先进技术，到孵化器，到包括设计、原型开发、制造及量产等环节的完整供应链服务，到创投和金融服务，到推广和市场服务，到实体体验厅服务，到智能硬件渠道、电商和零售的服务。硬蛋是一个世界范围的连接器，也是目前从中国走出的服务于全世界智能硬件社区的最大平台(http://www.ingdan.com/)。2016年初，李博士创立了硬蛋实验室(IDL）— 一个专注智能硬件领域的、融合公司研究院和孵化器于一体的新型创新连续体。
      此前，李博士任微软亚洲研究院首席研究员、副院长、微软公司合伙人。1999年，李博士在北京共同创建微软公司海外最大的研究院--微软亚洲研究院，短短几年就把它打造成被《麻省理工学院科技评论》誉为世界上最火的计算机实验室。1996年至1999年，李博士在位于美国普林斯顿的萨尔诺夫(Sarnoff)公司的多媒体技术实验室任研究员。
      李博士现任《IEEE电路与系统会刊-视频技术专刊》副总编辑。他对多媒体处理器设计、人机交互、互联网、无线网络、流媒体、移动互联网和终端、计算机视觉和视频分析、数字健康、大数据分析和挖掘、及云计算等领域有着杰出贡献。他写作或合作了330多篇在著名国际期刊和会议上发表且被引用10300多次的学术论文，8部专著或关键章节，拥有176多项已批准的美国专利。同时，李博士及他的团队研发的各项关键技术及原型对公司重要产品乃至产业发展带来了巨大影响。他于2011年当选为国际电气与电子工程师协会院士（IEEE Fellow）。
      在微软亚洲研究院的16年中，李博士创立了一套独特的创新人才的管理和培养方法，先后培养出四位MIT TR35奖的获得者（世界上35岁以下的最有潜力的35位创新者）。
      李博士于1988和1991分别获得中国科学技术大学电子工程学士和硕士学位。他于1996年获得美国里海(Lehigh)大学的电机博士学位。他曾于1991至1992在中国科学技术大学无线电系任教。

• 王涌天，北京理工大学
  
  王涌天，北京理工大学信息与电子学部主任，光电学院和计算机学院博导，教育部长江学者特聘教授，北京市混合现实与新型显示工程技术研究中心主任。兼任全国政协委员，科技部信息技术领域专家组成员，国家标准化管理委员会虚拟现实与增强现实标准工作组组长，中国计算机学会和中国光学学会理事等职。

• 鲍虎军， 浙江大学
  http://www.cad.zju.edu.cn/bao
  
  鲍虎军，国家杰出青年基金获得者，教育部长江学者特聘教授，浙江大学信息学部主任，计算机学会计算机辅助设计和图形学专业委员会主任。所领导的团队曾获首届国家创新研究群体科学基金的资助，并作为首席科学家，先后二次承担了国家重大基础研究发展规划（973计划）项目虚拟现实方面的研究。近年来主要从事计算机图形学、计算机视觉和虚拟现实等方面的研究，在微分域几何计算、复杂虚拟场景的实时逼真图形绘制、视频场景的结构恢复和理解等理论和方法方面取得了重要进展。

• 田丰，中国科学院软件研究所
  http://iel.iscas.ac.cn/~fengt
  
  田丰，中国科学院软件研究所研究员、博士生导师，国家优秀青年基金获得者，人机交互北京市重点实验室副主任。担任ACM SIGCHI中国分会主席，中国计算机学会人机交互专业组秘书长，ACM Transactions on Intelligent Interactive System等刊物编委。主要研究领域为人机交互。在ACM CHI, IJHCS，TPAMI等国内外重要期刊会议上发表学术论文80余篇，成果已在国家跳水队、羽毛球队等多个国家队，协和医院等国内多家三甲医院，上百所学校成功应用，获省部级一等奖三项。

• 刘世霞， 清华大学
  http://cgcad.thss.tsinghua.edu.cn/shixia
  
  刘世霞，清华大学副教授。主要研究方向文本可视分析，社会媒体可视分析，日志数据可视分析以及文本挖掘。迄今为止已经在在 ACM/IEEE Transactions和CCF A 类会议上共发表和录用论文 30余篇，40 余项专利及专利申请。担任IEEE VIS 2016-2017 （CCF A类）的论文主席；担任 IEEE Transaction on Visualization and Computer Graphics的 Associate editor；担任国际会议 IEEE Pacific Visualization 2015的程序委员会主席。同时她是 Information Visualization期刊的编委，也是多个国际会议的程序委员会委员，例如 InfoVis、VAST 、KDD、 ACM Multimedia、ACM IUI 、SDM和 PacificVis等。担任IEEE VIS 2014 Meetup 共同主席（ IEEE VIS组织委员会）和IEEE VIS 2015 Tutorial共同主席（ IEEE VIS组织委员会）。在加入清华之前，刘世霞博士微软亚洲研究院的主管研究员和 IBM中国研究院的资深研究员，信息可视化及分析研究团队负责人。在微软亚洲研究院和 IBM中国研究院她先后参与了文本信息可视化分析，社会网络可视化分析，数据可视化、文本分析等方面的项目研究。她所领导的多项技术研发被微软和 IBM软件产品和解决方案采用。

• 黄劲， 浙江大学
  http://www.cad.zju.edu.cn/home/hj/index.xml
  
  黄劲，浙江大学CAD&CG国家重点实验室教授，2013年-2014年美国加州理工学院访问学者，2008年CCF优秀博士论文奖，2015年国家自然科学“优秀青年”基金获得者。主要研究兴趣包括几何计算与处理、物理模拟与动画。在这些方向已发表论文数十篇，其中包括多篇ACM TOG，IEEE TVCG论文。担任ACM SIGGRAPH Asia, SGP、SCA、PG、Chinagraph等国际国内会议的程序委员，GMP 2016论文共同主席，CAGD期刊编委。

• 王党校，北京航空航天大学
  http://haptic.buaa.edu.cn/chinese_team_teacherWang.htm
  
  王党校，北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室副教授，博士生导师，IEEE 触觉技术委员会(IEEE Technical Committee on Haptics, TCH) 执行委员会主席，IEEE Transaction on Haptics编委（Associate Editor）。中国计算机学会人机交互专业组常委。IEEE高级会员，中国计算机学会高级会员，中国机械工程学会高级会员。主要研究领域为力触觉人机交互、虚拟现实、机器人学。在IEEE Transaction on Haptics、IEEE Transaction on Visualization and Computer Graphics、IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement等刊物发表论文十余篇，在触觉领域顶级会议IEEE World Haptics Conference、机器人领域知名会议IEEE ICRA和IEEE IROS等发表会议论文十余篇。2008年入选北京市科技新星，2013年获教育部技术发明一等奖（第三完成人），2011年在机器人和自动化领域顶级国际会议IEEE ICRA获最佳论文提名奖。

• 张方略，清华大学
  http://cg.cs.tsinghua.edu.cn/people/~fanglue
  
  张方略，清华大学博士后，2009年本科毕业于浙江大学数字媒体技术专业，2015年1月在清华大学计算机系获得博士学位。自2009年起，张方略一直从事图像与视频的理解分析与智能编辑方法的相关研究，在图像和视频的结构化表示与分析、图像与视频合成、基于感知的可视媒体分析与编辑方面都取得了一定的成果，相关论文均发表在计算机图形学领域的重要国际期刊和会议上，包括ACM SIGGRAPH／SIGGRAPH Asia，ACM TOG, IEEE TVCG, IEEE TIP等。2015年获博士后科学基金一等资助。

• 傅孝明， 中国科学技术大学
  http://staff.ustc.edu.cn/~fuxm
  
  傅孝明，中国科学技术大学数学学院副研究员，2011年本科毕业于中国科学技术大学自动化专业，2016年6月在中国科学技术大学自动化系获得博士学位。自2012年起，傅孝明一直从事数字几何处理方面的研究，主要是网格生成和映射计算。在各向异性网格生成、最优映射计算、PolyCube构造（六面体网格生成)方面取得了一定的成果，相关论文均发表在计算机图形学领域的重要国际期刊和会议上，包括ACM SIGGRAPH／SIGGRAPH Asia等。博士期间获得博士国家奖学金，中科院院长奖优秀奖。

• 于雷， ASW设计车间主持人，LCD创意工作室合伙人
  
  于雷，清华大学建筑学院博士研究生。于美国哈佛大学设计学院建筑学获得硕士学位。北京Archi-solution Workshop (ASW)设计车间发起人， 中国建筑师协会数字专业委员会发起人之一，Laboratory of Creative Design (LCD)联合创始人。中国建筑师协会数字专业委员会DADA发起人之一，北京设计周BJDW2015年度人物，世界最大的三维打印结构VULCAN的吉尼斯纪录保持者。研究方向为数字建造，算法设计，互动建筑。
  
  于雷是国内在数字设计与数字建造领域先锋实践者。建筑师出身的他，将计算几何的知识应用到设计领域，并集合三维打印技术和机器人技术在输出端将技术转化为产品，并在产品的基础上实现了定制化的艺术创造。这种实践方面的应用及理论知识的转化是建立在多种学科交叉的基础之上的，通过设计思维将各种先进的理念与当下最先进的技术进行对接。 也就是说，这种方法论是在在各种可能性面前，在计算几何的支撑下，将结构静力学，空间找形，机器代码，现场搭建，误差处理的等一系列问题进行整合和优化。虽然这种方法论已经取得了一些成果，但是这个方向的巨大潜力和社会价值还有待开发，应该是中国制造2025年这一目标计划的重要组成部分之一。

• 刘利刚，中国科学技术大学
  http://staff.ustc.edu.cn/~lgliu
  
  刘利刚，中国科学技术大学教授，博士生导师，中国科学院“百人计划”，中国科学院特聘研究员。于2001年在浙江大学获得应用数学博士学位；2001年至2004年期间在微软亚洲研究院工作；2004年至2011年期间在浙江大学数学系工作。2009年至2011年期间，在美国哈佛大学进行学术访问研究。研究兴趣包括计算机图形学，3D几何建模与处理，3D打印等。已在计算机图形学顶级(TOP)期刊ACM Transactions on Graphics上发表论文十余篇。主持国家自然科学基金项目3项，2012年获得国家自然科学“优秀青年基金”项目。获得国家发明专利2项，计算机软件著作权15项。获得“微软青年教授”奖(2006)、陆增镛CAD&CG高科技奖一等奖(2010)、国家自然科学奖二等奖(2013)、中科大校友基金会青年教师事业奖(2014)等奖项。国际会议GMP 2017大会共同主席，SPM 2014, SGP 2015, CVM 2016的论文共同主席。学术期刊CGF, CAGD, IEEE CG&A及《软件学报》编委。

课程简介：

• Title: Robot Motion Planning
  Lecturer: Dinesh Manocha, University of North Carolina at Chapel Hill, USA
  Abstract: Motion is ubiquitous in both the real world and synthetic environments. Representations of motion are central to all computational disciplines that deal with modeling dynamical or kinematic systems in the biological, physical or virtual world. For example, interaction with objects in the virtual environment, design and assembly of electronic appliances, animation of articulated figures, manipulation of nano-structures, modeling of tissues and muscles, etc. Recently, motion planning techniques are also used in computer games and virtual worlds, as well as simulating the behaviors of large number of human-like agents or crowds. In this short course, we give an overview of techniques used to automatically compute the motion and discuss various applications. The set of topics include:
  • Introduction to Motion Planning
  • Configuration Spaces
  • Sampling-Based Motion Planning Algorithms
  • Fast Collision Checking
  • Optimization Based Motion Planning Algorithms
  • Applications to robotics, CAD and games.

• Title: Modeling and reconstruction of complex botanical plants
  Lecturer: Oliver Deussen, University of Konstanz, Germany
  Abstract: Virtual plant models are needed in film and computer games, in simulation, city and landscape planning, in forestry and many other areas. We start with an introduction to fractal objects and then discuss modeling approaches such as L-Systems and specializes production algorithms, then data-based modeling and reconstruction will be discussed.

• Title: Discrete Surface Ricci Flow & Optimal Transportation
  Lecturer: Xianfeng Gu (顾险峰), State University of New York at Stony Brook, USA
  Abstract: This talk introduces two fundamental theoretic tools in geometric processing, surface Ricci flow and Optimal transportation.
  
  Surface mapping will introduce distortions, which can be classified to angle distortion and area distortion. Ricci flow can produce angle-preserving mappings, optimal mass transportation can induce area-preserving mappings.
  
  Surface Ricci flow deforms the surface Riemannian metric proportional to the current curvature, such that the curvature evolves according to a diffusion and reaction process, and eventually the curvature converges to a constant. We formulate the discrete surface Ricci flow as a variational problem, and use Newton's method for the convex optimization. Furthermore, we prove the existence and the uniqueness of the solution to the discrete surface Ricci flow, which implies the classical surface uniformization theorem. The methods can design Riemannian metrics from prescribed curvatures.
  
  Optimal mass transportation produces a homeomorphism which maps one probability measure to the other in the most economical way. Optimal transportation has intrinsic relation to the Minkowski problem in convex geometry, and can be reduced to solve Monge-Ampere equation. We give a variational approach to solve the Monge-Ampere equation, which leads to a novel proof of Alexandrov theorem. The method can be applied for computing Wasserstin distance between probability measures.

• Title: T-spline theory and applications
  Lecturer: Jianmin Zheng (郑建民), Nanyang Technological University, Singapore
  Abstract: This lecture will review T-splines, a free-form surface technology introduced in 2003 as generalization of NURBS. T-splines support non-tensor-product structure and have the local refinement property. These features endow T-splines with unique advantages over NURBS in geometry-based applications such as CAD and CAE. It has been shown that T-splines can solve many limitations inherent in existing NURBS based modeling. T-spline technology was acquired by Autodesk in December 2011 and has been incorporated into Autodesk's products such as Fusion 360. T-splines also find applications in the area of iso-geometric analysis.
  
  The lecture will be organized from basic spline geometry to T-spline theory, typical applications and recent research. Students will learn basic knowledge and some open research problems of the subject.

• Title: Computational Interlocking for 3D Fabrication
  Lecturer: Philip Chi-Wing Fu (傅志榮), The Chinese University of Hong Kong
  Abstract: Constructing a 3D object assembly is an important topic of great interest in computer graphics research, particularly in the areas of 3D printing, mechanical design, and furniture modeling. The research problem involves the construction of 3D component parts, the construction of joints for connecting the component parts, as well as many other issues such as stability and aesthetics. To create the component connections in making 3D assembly, we first propose to employ the concept of mechanical interlocking found in the well-known puzzle model known as the Burr puzzle; the interesting property of this model is that in a finished assembly, all the component parts are immobilized by the geometry, except for a special key. Hence, we can tighten the connections among the component parts in the assembly. Starting from this puzzle model, we generalize the interlocking concept, and formulate various novel computational methods for constructing mechanical interlocking in different 3D fabrication forms, including our preliminary work in the recursive interlocking puzzle models, later the local-interlocking group concept for computing the joints in furniture parts, and more recently the corner-based interlocking mechanism for interlocking 2D laser-cut parts into a 3D polyhedral object.

• Title: Deep Visuomotor Control for Robots
  Lecturer: Jia Pan (潘佳), The City University of Hong Kong
  Abstract: To achieve high-speed, agile robot movements with on-board sensing and computation only, we are working on a fast reactive perception-action control loop. The control loop directly runs on streaming first-person-perspective depth maps and other fast retrievable data such as raw images, vehicle state estimates, or even optical flows. We are using a policy that directly maps from those inputs, as well as lower-frequency structural, semantic, and goal information, to motor commands. These models will train themselves autonomously using self-teaching methods based on deep networks. Some results on using this framework for multi-agent navigation will be shown.

• Title: Virtualize Everything: a Path to the Convergence of Cloud, Mobile and IoT Computing
  Lecturer: 李世鹏，科通芯城集团及硬蛋科技，首席技术官
  Abstract: With the rapid development of Cloud Computing, Mobile Computing and IoT Computing, there is an increasing need for an efficient and effective way to enable the collaborations between cloud, mobile devices and IoT devices to bring new and compelling user experiences. In this lecture, the speaker tries to point out a new path to realize the efficient device collaboration. By effectively virtualize every possible user interface that the user could possibly interact with and exposing these virtualized UIs as a service, any devices could connect to these services and leverage the computing resources, applications, services, and natural UIs exposed by the virtualized UI and aggregate them to achieve even more powerful capabilities, more apps and services, more compelling experiences, more natural UIs on any single computing devices. Furthermore, the UI data can be readily extended to sensors data and control data commonly present in IoT devices. Thus it makes the collaboration between IoT devices and other devices becomes readily achievable.
  
  The speaker using Titanium technology in the development as an example to illustrate the points. Titanium technology is a technology that most efficiently virtualizes and compresses both the input and output data streams (bi-directional) of a computing device and exposes them as a service that can be accessed through any data networks by any other computing devices. At its core, Titanium technology virtualizes and compresses the bi-directional input and output data streams most efficiently in a rate-distortion sense while minimizing computational cost involved so that they can be virtualized without introducing performance degradation to local applications and easily transported in real-time between different computing devices through existing wired or wireless data networks. Titanium Technology also offers object-level virtualization so that objects within input and output data streams can be virtualized independently and can be further combined into new virtualized input and output data streams for other computing devices as needed. It aggregates the computing, input and output resources available on all computing devices in a network together and makes them all available to any computing devices in the network. It also virtualizes any contents, apps and services available on one computing device without any modifications and makes them accessible from any other computing devices. At a higher level, UI virtualization also provide a third dimension of variables to optimize computing experience in device and cloud collaboration besides storage and computation, especially with object-based UI virtualization.
  
  The speaker will further point out that natural user interfaces for effortless service discovery, device connection, and digital object manipulation, etc., are crucial for the success of device collaboration and new user experience. The speaker proposes some possible solutions for this natural user interface among devices. The whole device collaboration can be viewed an operating system for the so-call Device Space. While traditionally on any single device, we know the exact location of digital objects, in the device space, we actually have to deal with the physical location of each device besides the available digital information. This new operating system for the device space has not been well studied yet. There are many challenging yet exciting opportunity in this new area.
  http://dsp.acm.org/view_lecturer.cfm?lecturer_id=5303

• Title: 增强现实头戴显示设备研究进展
  Lecturer: 王涌天，北京理工大学
  Abstract: 由于要求光学透视，用于增强现实的头戴显示设备与虚拟现实浸没式头盔相比，面临更多的技术挑战。在对Google Glass、HoloLens、Magic Leap的技术特点进行分析的基础上，介绍了北京理工大学在增强现实头戴显示设备方面的研究进展，包括用自由曲面光学和波导元件实现轻薄型光学透视显示、用多通道拼接方法进一步增大视场角、用多焦面和光场显示技术克服人眼视疲劳，等等。给出了部分应用实例，预测了今后的市场前景。

• Title: 混合现实技术－挑战、进展与展望
  Lecturer: 鲍虎军，浙江大学
  Abstract: 混合现实技术旨在将虚拟环境和现实世界融合起来，既可将现实环境信息接入虚拟环境来增强虚拟环境的真实性，又可将虚拟环境融合到现实环境中来增强用户对现实环境的感知，它涵盖了虚拟现实和增强现实二大技术，是当前信息领域的研究热点。本报告将首先介绍混合现实技术的研究背景和面临的挑战，然后简介我们在场景几何物理建模、逼真呈现、实时空间定位融合等关键技术和系统方面的工作，进而重点介绍我们在虚拟景物的几何物理表达和模拟、Shader优化与移动实时绘制、虚实环境的实时注册融合等创新技术，最后展望混合现实技术的未来发展趋势。

• Title: 笔式和多通道人机交互
  Lecturer: 田丰，中国科学院软件研究所
  Abstract: 随着新型计算设备的应用和普及，如何实现自然高效的人机交互，提高用户的交互效率 和生产力，已成为人机交互领域面临的重要问题。笔式和多通道方式因其丰富的表达能力以及便携的特性，已成为重要的交互手段。本演讲将深入剖析和展示笔式和 多通道人机交互领域近年在界面范式、交互技术、算法、平台和应用多个层面的工作。

• Title: 力触觉人机交互——让虚拟世界真实可触
  Lecturer: 王党校，北京航空航天大学
  Abstract: 在人的五种基本感觉通道中，触觉被称为“感觉之母”，但在人与计算机的交互中，人的力触觉感知能力基本被闲置。本报告将介绍力触觉人机交互的研究背景和基本框架。以北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室在力触觉人机交互方面的代表性成果：多感觉反馈牙科手术模拟器和飞机发动机装配模拟系统为切入点，介绍其中涉及的力触觉反馈装置、力触觉合成方法、力触觉测量感知等关键技术，最后简要介绍触觉神经学方面的研究工作最新进展。

• Title: 复杂文本数据可视分析: 人与数据的有机融合
  Lecturer: 刘世霞，清华大学
  Abstract: 文本可视分析紧密地结合了可视化和文本挖掘方法，使人们可以通过视觉通道迅速从大规模文本中获取有用信息。该技术在市场分析和舆情分析等方面有重要应用。在这个报告中，我首先介绍我们组研制开发的复杂文本数据的可视分析方法与框架，包括同源文本可视分析、多源异构文本可视分析和流文本可视分析。我们方法和框架跳出传统的文本可视分析“先分析再可视化”的单一方向分析框架，有机地将文本学习方法和交互可视化方法有机地结合在一起，形成了一个迭代循环的分析过程。其次，我结合具体的领域比如市场分析、医疗卫生和舆情分析等，介绍我们方法和框架的应用。

• Title: 弹性模拟中的线性化与降维
  Lecturer: 黄劲，浙江大学
  Abstract: 逼真准确的弹性模拟在计算机动画、物理仿真等领域都有着广泛的应用。其计算涉及到求解大规模非线性的动力学方程，复杂度高、计算量大。时空边值约束等复杂条件下的弹性模拟与柔性物体三维打印有着密切联系，然而其计算难度更大。为解决这一问题，人们提出了各种方式来减小非线性程度，降低计算的维度。本课程将从弹性模拟基本知识开始，分析其非线性因素的来源，介绍典型的解决思路、常见的技术方案。最后，本课程将介绍这些方面的一些最新进展，包括旋转-应变空间非线性映射以及降维基函数的优化。

• Title: 结构敏感的图像与视频智能编辑
  Lecturer: 张方略，清华大学
  Abstract: 随着近年来图像视频获取方式的快速普及，图像视频内容的智能编辑需求迅速增长，对现有图像处理技术不断提出新的挑战。图像和视频中所包含的视觉信息，是人的认知系统对客观世界进行的重建，具有结构化、层次化的特征。因此，只有从可视媒体的结构特征出发，才能对内容进行有效的理解、分析和再创造，以更好地服务于应用需求。本讲将以图像、视频内容的结构为核心，从视觉内容的抽象表达、感知分析、结构优化和内容智能编辑等角度介绍图像视频编辑技术方面的前沿技术和最新进展。

• Title: 无翻转和低形变的映射计算
  Lecturer: 傅孝明，中国科学技术大学
  Abstract: 在科学研究、工程计算、文化娱乐中，数字几何数据扮演着越来越重要的角色。使用数学模型和算法来分析与处理数字几何数据的过程称作数字几何处理。常见的研究内容包括模型获取、模型重建、网格生成、形状分析与理解、映射计算和几何建模等。其中最优映射计算是一个重要的课题，它是许多计算机图形学应用的核心，比如网格参数化、网格变形、网格质量提高、六面体网格生成。本课程将从几何映射的基本知识开始，分析求解高质量映射的难点来源，介绍典型的解决思路、常见的技术方案。最后，本课程将介绍这些方面的一些最新进展，比如基于AMIPS的映射计算和基于组装网格元素的映射计算等。

• Title: 数字建造手段与计算图形学的逆向生成关系
  Lecturer: 于雷， ASW设计车间主持人，LCD创意工作室合伙人
  Abstract: 计算机图形学在数字智造来临之际找到了用武之地。虽然VR技术展开了人类视觉的未来篇章，但是人类仍会扎实地生存于物质世界。信息化时代的来临让以图形学为代表的计算技术在应用端找到了新的载体。三维打印技术、机器人技术等先进的数字智造技术在图形学的技术背景下将人类的工业文明进化到更先进的艺术境界。这种现象在我们当下的生活中已经潜移默化的呈现出来。作为设计师背景的授课人于雷，在跨学科的实践领域积累了丰富的经验，并取得大量成果。本次课程，将从应用的角度探讨如何将计算图形技术拓展到多种领域，并以多种学科知识的有机构成为手段，完成一些复杂案例的逆向解决方案。

历年暑期课程