基于模型指导的交互式三维草图创建及模型合成系统

3D sketching has been shown a powerful tool for early concept design. Most of existing 3D sketching systems focus on the creation of 3D sketches from scratch. While designers often have to further develop ideas based on existing 3D models, there are few tools that facilitate rapid concept redesign of 3D models. In this project we will present a model-guided 3D sketching interface, and a 3D sketch-based model synthesis system. In this project, we are interested not only in using a 3D model to provide visual guidance for sketching but also in exploiting the structural information of 3D model for 3D sketch construction and model synthesis. We will propose incremental plane-by-plane sketching workflows and a novel solution for inferring a 3D planar canvas by analyzing structural relation between the 3D model and a group of 2D strokes constrained on the canvas. After the 3D sketch is obtained, we will analyze its sematic meaning, and synthesize new model based on 3D sketch and input model. New model will have similar structure with 3D sketch, and keep the style of input model. It is expected that this project will make significant progress in 3D sketching and model synthesis. Its achievements will impact both academia and industry.

三维草图已经被证明是很强大的前期概念设计工具。当前大部分的三维草图系统主要关注于从零开始创建草图。在实际生产中，设计师往往需要在已有模型的基础上做进一步的设计，然而目前几乎没有工具支持对已有三维模型的快速概念重设计。本项目拟提出一个基于模型指导的三维草图系统，以及基于所生成三维草图的三维模型合成系统。在本项目中，三维模型不仅仅是视觉上的辅助。它的结构信息对创建三维草图和模型合成提供了指导。本项目将提出一个渐进式的，基于平面画布的草图创建流程，并且将设计一个新的算法通过分析三维模型和二维线条的结构关系来自动推断三维平面画布的属性。三维草图创建之后，我们对其进行语义分析，并基于草图和输入模型来合成新模型。新模型将具有三维草图的结构，并保留输入模型的风格。本项目将在三维草图以及模型合成技术方面取得重要进展。其成果将对当前学术以及工业界造成重大影响。

三维草图是强大的前期概念设计工具。本项目以三维草图的创建以及应用为主要研究内容，提出了快速创建三维草图，并生成三维模型的研究思路。在项目执行期间，根据项目的主要研究思路，我们展开了深入的研究，取得了一系列创新性成果。相关成果发表在图形学与人机交互顶级会议与期刊，包括ACM UIST，IEEE TVCG等。同时，申请了多项发明专利和软件著作权，培养了多位相关领域的研究生，顺利完成了预期目标。该项目的研究成果解决了三维草图创建，以及三维模型生成相关的一系列问题。这些成果不仅存在极大的实际应用价值，同时，为相关领域的后续研究提供了参考和基础，具有重大的科学意义。