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人類臉部彩妝即時顯像技術之研究
(2012)
莊榮宏
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CHUANG JUNG-HONG
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國立交通大學資訊工程學系（所）
模擬逼真的彩妝效果在3D臉部動畫以及化妝品產業中都是一個相當重要的問題。目前的方法使用影像扭曲技術，把化妝效果從一個人臉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、臉型以及打光才能夠使用，且沒有考慮皮膚與彩妝整合之顯像效果。在此計畫中我們將提出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模型及發展更複雜更適合的多層次顯像模型來表示。此外，我們還需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。我們也將發展一彩妝設計系統，讓使用者方便的作彩妝設計。
人類臉部彩妝即時顯像技術之研究
(2013)
莊榮宏
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CHUANG JUNG-HONG
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國立交通大學資訊工程學系（所）
模擬逼真的彩妝效果在3D臉部動畫以及化妝品產業中都是一個相當重要的問題。目前的方法使用影像扭曲技術，把化妝效果從一個人臉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、臉型以及打光才能夠使用，且沒有考慮皮膚與彩妝整合之顯像效果。在此計畫中我們將提出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模型及發展更複雜更適合的多層次顯像模型來表示。此外，我們還需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。我們也將發展一彩妝設計系統，讓使用者方便的作彩妝設計。
利用位移貼圖表示幾何細節之網格表示法及其在形變網格的應用
(2007)
莊榮宏
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CHUANG JUNG-HONG
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國立交通大學資訊工程學系(所)
本計劃之目的在於發展一個利用位移貼圖的新網格表示方式, 利用簡化過之基底網格(base mesh) 來表示原始模型外觀, 並利用位移貼圖(displacement map)儲存該基底網格與原始模型之間的幾何誤差。在顯像階段則透過可程式化繪圖硬體進行顯像。由於繪圖之對像為基底網格, 因此可大幅提高顯像速度, 且位移貼圖可彌補模型簡化之幾何誤差, 使得成像品質接近於原始模型。為了實現此一架構, 我們將在網格簡化機制上加入額外的限制來達到位移貼圖之需求, 且提出新的簡化誤差評量方法來降低基底網格可能產生之誤差。貼圖品質也是影響成像之重要關鍵, 因此我們也將提出新的階層式網格架構下的參數化最佳化技術, 並將模型表面幾何訊號與使用者權重列入參數化考量。此外, 我們也將克服目前利用繪圖硬體顯像位移貼圖之方法用於所提出之表示法架構的問題。我們將更進一步把所提出之網格表示法應用於具有動作(animated)之模型上。在模型簡化階層考量物體動作以建立對動作最佳化之基底網格, 並在執行階層修正位移貼圖可能產生之表面扭曲與穿刺現象。本計劃為期三年。第一年之目標為建立該網格表示法的模型簡化架構, 並提出一新的簡化誤差評量機制來進一步提升基底網格的品質, 且同時強化位移貼圖之即時顯像機制。第二年將針對適用於位移貼圖的基底網格之簡化機制與參數化進行最佳化。在網格簡化上將以位移貼圖之品質最佳化為目標發展網格簡化的機制。而參數化上將透過所提出之階層式網格參數化技術來建立合理的參數化。並針對原始模型表面上之幾何訊號與使用者主觀之權重資訊進行參數化的加強。第三年將把所提出之表示法延伸至處理具有動作之模型上。針對模型之動作進行基底網格之最佳化, 且提出方法以避免位移貼圖在模型動態改變過程中可能對表面產生之扭曲與穿刺現象。
利用位移貼圖表示幾何細節之網格表示法及其在形變網格的應用
(2009)
莊榮宏
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CHUANG JUNG-HONG
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國立交通大學資訊工程學系(所)
本計劃之目的在於發展一個利用位移貼圖的新網格表示方式, 利用簡化過之基底網格(base mesh) 來表示原始模型外觀, 並利用位移貼圖(displacement map)儲存該基底網格與原始模型之間的幾何誤差。在顯像階段則透過可程式化繪圖硬體進行顯像。由於繪圖之對像為基底網格, 因此可大幅提高顯像速度, 且位移貼圖可彌補模型簡化之幾何誤差, 使得成像品質接近於原始模型。為了實現此一架構, 我們將在網格簡化機制上加入額外的限制來達到位移貼圖之需求, 且提出新的簡化誤差評量方法來降低基底網格可能產生之誤差。貼圖品質也是影響成像之重要關鍵, 因此我們也將提出新的階層式網格架構下的參數化最佳化技術, 並將模型表面幾何訊號與使用者權重列入參數化考量。此外, 我們也將克服目前利用繪圖硬體顯像位移貼圖之方法用於所提出之表示法架構的問題。我們將更進一步把所提出之網格表示法應用於具有動作(animated)之模型上。在模型簡化階層考量物體動作以建立對動作最佳化之基底網格, 並在執行階層修正位移貼圖可能產生之表面扭曲與穿刺現象。本計劃為期三年。第一年之目標為建立該網格表示法的模型簡化架構, 並提出一新的簡化誤差評量機制來進一步提升基底網格的品質, 且同時強化位移貼圖之即時顯像機制。第二年將針對適用於位移貼圖的基底網格之簡化機制與參數化進行最佳化。在網格簡化上將以位移貼圖之品質最佳化為目標發展網格簡化的機制。而參數化上將透過所提出之階層式網格參數化技術來建立合理的參數化。並針對原始模型表面上之幾何訊號與使用者主觀之權重資訊進行參數化的加強。第三年將把所提出之表示法延伸至處理具有動作之模型上。針對模型之動作進行基底網格之最佳化, 且提出方法以避免位移貼圖在模型動態改變過程中可能對表面產生之扭曲與穿刺現象。
利用位移貼圖表示幾何細節之網格表示法及其在形變網格的應用
(2008)
莊榮宏
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CHUANG JUNG-HONG
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國立交通大學資訊工程學系(所)
本計劃之目的在於發展一個利用位移貼圖的新網格表示方式, 利用簡化過之基底網格(base mesh) 來表示原始模型外觀, 並利用位移貼圖(displacement map)儲存該基底網格與原始模型之間的幾何誤差。在顯像階段則透過可程式化繪圖硬體進行顯像。由於繪圖之對像為基底網格, 因此可大幅提高顯像速度, 且位移貼圖可彌補模型簡化之幾何誤差, 使得成像品質接近於原始模型。為了實現此一架構, 我們將在網格簡化機制上加入額外的限制來達到位移貼圖之需求, 且提出新的簡化誤差評量方法來降低基底網格可能產生之誤差。貼圖品質也是影響成像之重要關鍵, 因此我們也將提出新的階層式網格架構下的參數化最佳化技術, 並將模型表面幾何訊號與使用者權重列入參數化考量。此外, 我們也將克服目前利用繪圖硬體顯像位移貼圖之方法用於所提出之表示法架構的問題。我們將更進一步把所提出之網格表示法應用於具有動作(animated)之模型上。在模型簡化階層考量物體動作以建立對動作最佳化之基底網格, 並在執行階層修正位移貼圖可能產生之表面扭曲與穿刺現象。本計劃為期三年。第一年之目標為建立該網格表示法的模型簡化架構, 並提出一新的簡化誤差評量機制來進一步提升基底網格的品質, 且同時強化位移貼圖之即時顯像機制。第二年將針對適用於位移貼圖的基底網格之簡化機制與參數化進行最佳化。在網格簡化上將以位移貼圖之品質最佳化為目標發展網格簡化的機制。而參數化上將透過所提出之階層式網格參數化技術來建立合理的參數化。並針對原始模型表面上之幾何訊號與使用者主觀之權重資訊進行參數化的加強。第三年將把所提出之表示法延伸至處理具有動作之模型上。針對模型之動作進行基底網格之最佳化, 且提出方法以避免位移貼圖在模型動態改變過程中可能對表面產生之扭曲與穿刺現象。
含霧場景之打光與介質設計
(2016)
莊榮宏
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CHUANG JUNG-HONG
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國立交通大學資訊工程學系（所）
含霧場景之打光與介質設計
(2015)
莊榮宏
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CHUANG JUNG-HONG
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國立交通大學資訊工程學系（所）
多邊形網格分割轉換
(2010)
莊榮宏
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CHUANG JUNG-HONG
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國立交通大學資訊工程學系（所）
物體網格分割(mesh segmentation )為一重要的三維模型技術，為許多圖學演算法與應用的前置處理，如碰撞偵測、網格參數化、物體骨架、紙模型切割等等。目前的全自動物體網格分割演算法有諸多的問題，例如，類似的物體分割結果可能不一致，分割的結果也常不是使用者所預期。我們將發展一個創新的全自動物體網格分割演算法，稱為物體網格分割轉換(segmentation transfer)，對使用者提供的一個已經分割完成的範例物體，將此分割的樣式轉換到另一個目標物體上，使兩個物體擁有一致的物體分割結果。本計畫預期將提出一個以物體外型對應（shape correspondence）為基礎的網格分割轉換系統。而物體外型的對應將以骨架對應為基礎，透過參數化及其他骨架對應之表面幾何資料而得。本計畫將首先發展骨架對應的方法，期待此結果能比過去的方法快而且可靠。然後，以骨架對應的結果發展物體之外形對應，並以此對應將範例物體上的分割轉換到目標物體上。
應用於大規模人群移動之視覺化與分析及建模技術之研究---總計畫暨子計畫一：大量動態資料視覺化中時變特徵之分析與表述
(2015)
莊榮宏
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CHUANG JUNG-HONG
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國立交通大學資訊工程學系（所）
隨著數位感測裝置的普及，加上網際網路與雲端科技的運用，數位裝置造就了大量的資訊流。這些資料不只容量上非常巨大，内容與形式也相當多元，產生的速度快。如何運用這龐大的資料流找出有用信息將對現代企業決策分析、災難管理、國家安全產生重要影響。傳統的資料探勘與統計分析可以由演算法分析出巨量資料中所含的有用的隱含訊息，但資料過於龐大與複雜且是時變資料流，傳統的方法將力有未逮或耗時過多、或無法精確的分析出有用的訊息。本整合型計晝針對巨量人群移動資料難以全自動化方法分析的問題，從資料互動視覺化(Visualization)的角度出發，希望以視覺化及互動方式協助使用者作特徵與樣板分析、移動動態分析、與模擬建構與驗證，並發展視覺化技術將巨量資料中有用的信息呈現給使用者。本整合型計晝共有下列四個子計晝： 1.子計晝一『大量動態資料視覺化中時變特徵分析與表述』結合自動化與互動視覺化的方法，以用於樣板分析、資訊標記與動態臆測；並將人群移動路線的地理拓樸結合入分析資訊中。 2.子計晝二『結合互動式視覺化技術之交通與人群動態分析』將以人群在道路或大眾運輸系統移動之視覺化動態分析為主，並探討人群移動與車輛交通的互動關係。針對現今車輛交通及人群移動資料的大資料特性，利用互動式可視化技術來協助專家有效呈現及分析交通及人群移動資料。 3.子計晝三『基於資料及模型混合驅動之人群與交通電腦模擬』將建立人群與交通電腦動晝模擬系統，參考現有資料中擷取出的車輛軌跡、速度和人群等資訊，使用三維動晝和視覺化技術呈現。 4. 子計晝四『人群移動網路視覺化』將透過視覺方法來分析、内插、及歸納人群移動的資料。透過人類對視覺資料強大的理解能力，經由不同的角度來觀察及探索資料，以期發現全自動的資料探勘技術所無法發現的珍貴訊息。總計晝將負責使用者需求收集與資料庫服務架設，發展巨量資料視覺化顯像架構與介面，並作使用者調查與回饋驗證分析。
應用於大規模人群移動之視覺化與分析及建模技術之研究---總計畫暨子計畫一：大量動態資料視覺化中時變特徵之分析與表述
(2014)
莊榮宏
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CHUANG JUNG-HONG
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國立交通大學資訊工程學系（所）
應用於大規模人群移動之視覺化與分析及建模技術之研究-總計畫暨子計畫一：大量動態資料視覺化中時變特徵之分析與表述
(2013)
莊榮宏
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CHUANG JUNG-HONG
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國立交通大學資訊工程學系（所）
擬真人物角色之動作，肌膚與衣著合成技術之研究---子計畫一：人物角色皮膚與衣著即時顯像技術之研究
(2006)
莊榮宏
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CHUANG JUNG-HONG
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國立交通大學資訊工程學系(所)
一款成功動人的動畫或遊戲包含許多重要要素，其中人物角色便有著相當舉足輕重的地位。因此如何塑造出一位能夠深植人心的人物角色來吸引玩家注目，是相關產業工業重要的目標。為了達到這個目標，企劃時常費盡心思設計人物的整體造型，並且繪製出真實且細緻的人物靜態外觀。在目前即時人物顯像應用方面，為了考量效率問題，多採用美工彩色貼圖方式顯像人物造型，導致在人物快速動作之下貼圖無法隨之動態變化，使得人物角色顯像整體效果大為降低。本計劃將發展一套適用於人物快速動作下之擬真人物角色即時顯像模組，針對人物顯像三個重要的成分進行研究，分別為自體陰影效果、皮膚顯像及衣著顯像。本計畫為期三年，第一年重點在於針對自體陰影效果以及即時皮膚顯像方法，發展適用於人物快速動作下之環境光遮擋技術與人物皮膚即時顯像的貼圖空間擴散技術。接著第二年根據皮膚顯像的物理模型，設計一個擬真的即時皮膚顯像架構，並提出一套即時皮膚顯像模組。最後第三年著重在研究擬真的即時衣服顯像，並提出一套即時衣服顯像模組。
擬真人物角色之動作，肌膚與衣著合成技術之研究---子計畫一：人物角色皮膚與衣著即時顯像技術之研究
(2007)
莊榮宏
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CHUANG JUNG-HONG
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國立交通大學資訊工程學系(所)
一款成功動人的動畫或遊戲包含許多重要要素，其中人物角色便有著相當舉足輕重的地位。因此如何塑造出一位能夠深植人心的人物角色來吸引玩家注目，是相關產業工業重要的目標。為了達到這個目標，企劃時常費盡心思設計人物的整體造型，並且繪製出真實且細緻的人物靜態外觀。在目前即時人物顯像應用方面，為了考量效率問題，多採用美工彩色貼圖方式顯像人物造型，導致在人物快速動作之下貼圖無法隨之動態變化，使得人物角色顯像整體效果大為降低。本計劃將發展一套適用於人物快速動作下之擬真人物角色即時顯像模組，針對人物顯像三個重要的成分進行研究，分別為自體陰影效果、皮膚顯像及衣著顯像。本計畫為期三年，第一年重點在於針對自體陰影效果以及即時皮膚顯像方法，發展適用於人物快速動作下之環境光遮擋技術與人物皮膚即時顯像的貼圖空間擴散技術。接著第二年根據皮膚顯像的物理模型，設計一個擬真的即時皮膚顯像架構，並提出一套即時皮膚顯像模組。最後第三年著重在研究擬真的即時衣服顯像，並提出一套即時衣服顯像模組。
擬真人物角色之動作、皮膚與衣著合成技術之研究---擬真人物角色之動作、皮膚與衣著合成技術之研究---總計畫
(2006)
莊榮宏
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CHUANG JUNG-HONG
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國立交通大學資訊工程學系(所)
在遊戲產業中，人物角色扮演了重要的環節，少了遊戲主角，整個遊戲便無法進行。因此，知名的動畫、遊戲公司，如Electronic Art(EA)等，紛紛投入人物角色動畫系統的研發，期望在遊戲中呈現擬真的人物角色，例如著名的遊戲「Half-Life 2」、「NBA Live」中，皆有生動精采的人物角色動畫，讓玩家樂在其中。另一方面，擬真的人物角色合成，不論是流暢的人物動作、逼真的肌膚及衣服形變與顯像，皆是極具挑戰性的問題，也吸引頂尖的學術團隊發展相關之研究。本計畫的主要目的便是針對此重要方向發展一套擬真人物角色動畫系統，根據研究之內容分為三項子計畫，「人物角色動作與臉部表情合成技術之研究」主要研究人物表情合成以及人物動作合成；「人物角色肌膚與衣著形變之研究」主要研究合乎物理性質的皮膚肌肉動畫與衣服動畫；「人物角色肌膚與衣著即時顯像技術之研究」則研究擬真的皮膚與衣服顯像，並且加上自體陰影效果，提升真實感。而總計畫『擬真人物角色之動作、肌膚與衣著合成技術之研究』則負責規劃與整合各分項子計畫之技術元件。其工作包括：溝通介面與資料結構之規劃、整合平台之設計與實作、系統測試調整等等。本計畫為期三年，為國際上少見具完整人物角色研究之團隊。除預期在學術上能有突破，所研發之成果將提昇國內動畫、遊戲產業之國際競爭力。
擬真人物角色之動作、皮膚與衣著合成技術之研究---總計畫
(2007)
莊榮宏
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CHUANG JUNG-HONG
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國立交通大學資訊工程學系(所)
在遊戲產業中，人物角色扮演了重要的環節，少了遊戲主角，整個遊戲便無法進行。因此，知名的動畫、遊戲公司，如Electronic Art(EA)等，紛紛投入人物角色動畫系統的研發，期望在遊戲中呈現擬真的人物角色，例如著名的遊戲「Half-Life 2」、「NBA Live」中，皆有生動精采的人物角色動畫，讓玩家樂在其中。另一方面，擬真的人物角色合成，不論是流暢的人物動作、逼真的肌膚及衣服形變與顯像，皆是極具挑戰性的問題，也吸引頂尖的學術團隊發展相關之研究。本計畫的主要目的便是針對此重要方向發展一套擬真人物角色動畫系統，根據研究之內容分為三項子計畫，「人物角色動作與臉部表情合成技術之研究」主要研究人物表情合成以及人物動作合成；「人物角色肌膚與衣著形變之研究」主要研究合乎物理性質的皮膚肌肉動畫與衣服動畫；「人物角色肌膚與衣著即時顯像技術之研究」則研究擬真的皮膚與衣服顯像，並且加上自體陰影效果，提升真實感。而總計畫『擬真人物角色之動作、肌膚與衣著合成技術之研究』則負責規劃與整合各分項子計畫之技術元件。其工作包括：溝通介面與資料結構之規劃、整合平台之設計與實作、系統測試調整等等。本計畫為期三年，為國際上少見具完整人物角色研究之團隊。除預期在學術上能有突破，所研發之成果將提昇國內動畫、遊戲產業之國際競爭力。
擬真人物角色之動作、皮膚與衣著合成技術之研究---總計畫
(2008)
莊榮宏
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CHUANG JUNG-HONG
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國立交通大學資訊工程學系(所)
在遊戲產業中，人物角色扮演了重要的環節，少了遊戲主角，整個遊戲便無法進行。因此，知名的動畫、遊戲公司，如Electronic Art(EA)等，紛紛投入人物角色動畫系統的研發，期望在遊戲中呈現擬真的人物角色，例如著名的遊戲「Half-Life 2」、「NBA Live」中，皆有生動精采的人物角色動畫，讓玩家樂在其中。另一方面，擬真的人物角色合成，不論是流暢的人物動作、逼真的肌膚及衣服形變與顯像，皆是極具挑戰性的問題，也吸引頂尖的學術團隊發展相關之研究。本計畫的主要目的便是針對此重要方向發展一套擬真人物角色動畫系統，根據研究之內容分為三項子計畫，「人物角色動作與臉部表情合成技術之研究」主要研究人物表情合成以及人物動作合成；「人物角色肌膚與衣著形變之研究」主要研究合乎物理性質的皮膚肌肉動畫與衣服動畫；「人物角色肌膚與衣著即時顯像技術之研究」則研究擬真的皮膚與衣服顯像，並且加上自體陰影效果，提升真實感。而總計畫『擬真人物角色之動作、肌膚與衣著合成技術之研究』則負責規劃與整合各分項子計畫之技術元件。其工作包括：溝通介面與資料結構之規劃、整合平台之設計與實作、系統測試調整等等。本計畫為期三年，為國際上少見具完整人物角色研究之團隊。除預期在學術上能有突破，所研發之成果將提昇國內動畫、遊戲產業之國際競爭力。
擬真人物角色之動作、肌膚與衣著合成技術之研究---子計畫一：人物角色皮膚與衣著即時顯像技術之研究
(2008)
莊榮宏
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國立交通大學資訊工程學系(所)
一款成功動人的動畫或遊戲包含許多重要要素，其中人物角色便有著相當舉足輕重的地位。因此如何塑造出一位能夠深植人心的人物角色來吸引玩家注目，是相關產業工業重要的目標。為了達到這個目標，企劃時常費盡心思設計人物的整體造型，並且繪製出真實且細緻的人物靜態外觀。在目前即時人物顯像應用方面，為了考量效率問題，多採用美工彩色貼圖方式顯像人物造型，導致在人物快速動作之下貼圖無法隨之動態變化，使得人物角色顯像整體效果大為降低。本計劃將發展一套適用於人物快速動作下之擬真人物角色即時顯像模組，針對人物顯像三個重要的成分進行研究，分別為自體陰影效果、皮膚顯像及衣著顯像。本計畫為期三年，第一年重點在於針對自體陰影效果以及即時皮膚顯像方法，發展適用於人物快速動作下之環境光遮擋技術與人物皮膚即時顯像的貼圖空間擴散技術。接著第二年根據皮膚顯像的物理模型，設計一個擬真的即時皮膚顯像架構，並提出一套即時皮膚顯像模組。最後第三年著重在研究擬真的即時衣服顯像，並提出一套即時衣服顯像模組。
物體多邊形網格骨架萃取及分割計算與其在紙模型的應用
(2009)
莊榮宏
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國立交通大學資訊工程學系(所)
物體多邊形網格骨架萃取及分割計算與其在紙模型的應用
(2011)
莊榮宏
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國立交通大學資訊工程學系（所）
物體多邊形網格骨架萃取及分割計算與其在紙模型的應用
(2010)
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國立交通大學資訊工程學系（所）