出國訪問研究成果報告
計畫編號 NSC 99-2221-E-009-118 執行期間 2010/08/01 ~ 2012/7/31 計畫名稱 多邊形網格分割轉換(2/2)
出國人員姓名 服務機關及職稱
莊榮宏/交大資訊工程系教授
出國時間地點 3/25/2012~4/1/2012 UC Davis, CA, USA
訪問研究主題
（中文）網格分割轉換，人臉彩妝模型與即時顯像技術，與巨量視訊資料 分析與應用之研究
（英文）Mesh Segmentation Transfer, Facial Cosmetic modeling and real-time rendering, analysis of large video data and its applications
一、出國訪問經過
計畫主持人安排 3/25/2012~4/1/2012 到 University of California at Davis 作訪問研究。
UC Davis 電腦系在圖學(graphics)與視算(visualization)有堅強的研究團隊，有兩個相關研究 中心： Institute for Data Analysis and Visualization (IDAV) 及 Institute for Ultra-Scale
Visualization。我此次訪問是與 Institute for Ultra-Scale Visualization 的馬匡六教授合作，透 過參與馬教授的實驗室研討與討論做了很豐富的交流。
二、訪問研究成果
此次訪問討論的方向是討論網格分割轉換，人臉彩妝模型與即時顯像技術，巨量視訊 資料之分析與應用之技術交流與未來合作規劃。頭兩項是進行中的研究，最後一項則是新的 合作方向。
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特徵或幾何運算之轉換在幾何處理是一個重要的研究課題。此研究之動機是現今網格 分割的諸多方法各有其優缺點，各有其適合的網格型態，通常一個方法無法對所有物體產出 好的分割結果，而且分割的結果常與人為分割結果有所差距。我們的方法可以將一個好的網 格分割結果轉換到一個類似的物體。目前我們的作法比較是以幾何出發，藉由骨架對應的方 法先將來源網格分割的邊界儘量對應到目標網格上，再根據幾何的細節去調整目標網格的分 割邊界，使目標網格的幾何細節能夠和對應到的來源分割邊界相似。此方法對肢體動物之測 試成果不錯，但對形體拓樸差異較大者之效果表現不太穩定，這次與馬教授討論的方向是希 望可以應用機器學習的觀念到網格分割轉換，。
模擬逼真的彩妝效果在3D 臉部動畫以及化妝品產業都是一個相當重要的問題。目前 的方法都是使用影像扭曲技術，把化妝效果從一個人臉的化妝影像轉移到另外一個人臉影像 上。然而，這些方法有形狀變形失真的問題，且要求輸入的影像必須要有相似的拍攝角度、
臉型以及打光參數才能夠使用，而且沒有考慮皮膚與彩妝整合之顯像效果。我們正發展一個 整合人類皮膚顯像以及彩妝模擬的即時顯像方法。人類皮膚顯像將會使用螢幕空間的半透明 材質顯像技術，而彩妝模擬將會使用Kubelka-Munk 模型來表示。此外，我們還設計如何量 測化妝品，包含粉底、腮紅、唇膏等，的材質資訊，再從量測的材質光譜資料推導出符合 Kubelka-Munk模型或其他多層次半透明散射模型的顯像相關參數。此成果能顯像蠻逼真的 人臉彩妝效果，但我們希望能更精進的發展出更複雜更適合的人臉彩妝的多層次顯像模型，
這包涵在具微幾何(Microfacet)的人臉皮膚擦上液態及粉狀粉底後對折、反射及半透明散射 之影響為何，推導出精確的光反射顯像模型，及光線對多層化妝品後折、反射及半透明散射 之影響。我們在這些部份也做了深入的討論。
最後的討論項目是巨量視訊資料之分析與應用。隨著資訊時代的進步，先進的計算、
圖像與感測技術使科學家得以更精確的研究自然與物理現象，但同時也創造急速增加的資 料，而網路與行動裝置所傳送或收集的資料則更為巨量。將這些巨量資料之分析應用於決策 及知識探索已是目前資訊學界的一個重要研究問題。 我們討論的對象是目前在很多地方，
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如在高速公路、大遊樂園、校園或是博物館，已廣設的監視攝影機所產生的巨量streaming 資料。討論的技術主題包涵
1. Streaming data processing and management， 如streaming data extraction, summarization, redundant data removal, similarity matching等
2. Movement data analysis， 如路線分析
3. Visualization， 如人群行動或路線之視覺化，Multi-resolution viewing等
4. Simulation，如人群行動模擬、火災模擬等
我們將持續討論這些主題，期待能成為交大圖學同仁與馬教授合作的一個整合型計畫。