2015年5月26日
郑长喜，北京大学计算机科学学院助理教授欧洲杯线上买球哥伦比亚大学工程他与中国浙江大学的研究人员一起发明了一种方法，使水纹印刷能够精确对齐。水纹印刷是一种著名的工业工艺，它将薄膜上的彩色油墨转移到3D结构的表面，从而精确地给它们上色。
计算水文印刷(SIGGRAPH 2015)
(视频信贷。Changxi郑)
研究人员现在创造了一种新的计算方法来优化打印过程，并创建了一个模型来预测彩色胶片在水浸过程中的失真。此外，使用这个模型，他们已经开发了一种彩色胶片，以确保表面纹理的精确对齐。
“在复杂表面的物体表面上，无论是摩托车头盔还是3d打印设备，获得颜色纹理的精确对齐几乎是不可能的，直到现在。通过首次在传统的水文打印过程中加入计算模型，我们使得任何人都可以轻松地用自己定制的颜色纹理来装饰3D表面。”郑说。
水纹印刷是一种大规模生产技术，用于将重复的彩色图案转移到3D物体表面。它可以应用于任何类型的材料，包括瓷器，木材，塑料和金属。它利用聚乙烯醇薄膜与印刷的彩色图案，放置在水。
在薄膜上涂上化学活化剂后，薄膜变软，很容易拉伸。接着，一个物体通过漂浮的薄膜逐渐浸入水中。薄膜在接触物体时被拉伸，从而覆盖物体表面并粘在上面。
因此，彩色油墨在PVA膜上被涂布在表面上。然而，这一过程的一个主要限制是在拉伸彩色胶片时，不能在物体表面上精确地对齐彩色图案。在复杂表面的情况下，薄膜可能被严重拉伸，撕裂薄膜。
“所以目前的水纹印刷仅限于转移重复的彩色图案。但很多时候，用户想要用特定的颜色图案给物体表面上色，想要用特定的个性化图像装饰3d打印杯子，或者只是给玩具上色。”郑解释道。
作为哥伦比亚计算机图形集团之前流体和粘性片模拟研究的延续，郑创造了一种新的粘性片模拟方法，用于模拟水文印刷时期的彩色薄膜拉伸。该模型可以识别彩色胶片的拉伸和变形，并生成表面位置和胶片位置之间的映射。利用该地图，可以计算彩色图像打印在PVA薄膜上，该薄膜经过水文浸渍后，在表面形成所需的彩色图案。
郑和他的同事使用现成的硬件创建了一个校准系统，并证明了这种仿真的效率。在一个校准系统内的机械设备可以用来精确地调整物体浸入过程，一个3d系统用来测量物体的方向和它的倾斜位置。
在此基础上，结合郑的仿真模型，计算出彩色图像并将其输入到水文系统中，以实现精确的纹理配准。为了避免严重的胶片失真和胶片撕裂，采用了多重浸没设计，对象可以以不同的方向和使用不同颜色图案的胶片多次浸没。色彩图案的计算也将从个人沉浸中转移的颜色与期望的“最终”表面装饰相结合。
“这个系统很容易安装，供个人使用，而且非常便宜，每次打印不到40美分。它适用于各种复杂的表面几何形状和材料。”欧洲杯足球竞彩郑说。
他补充说,“这是一个具有挑战性但很有趣的项目。我对虚拟世界和现实世界之间的互动非常感兴趣，这项研究是一个很好的例子，说明虚拟世界的计算如何与现实世界的制造过程携手并进，并显著提高生产质量。”
这项研究将于8月9日至13日在洛杉矶举行的2015年SIGGRAPH上展示。这项研究得到了美国和中国国家科学基金会(National Science Foundation)的部欧洲杯线上买球分支持，还得到了英特尔(Intel)的馈赠。