成果與項目的背景及主要用途：工業造型計算機輔助設計系統（IMDS1.0）

是在天津市應用基礎重點基金的資助下，根據工業設計領域的需求，將虛擬現實

技術、虛擬人技術、IBMR 技術和全局光照技術、協同工作等多項計算機圖形新

技術應用于工業造型設計領域。在對這些新技術進行創新性研究的基礎上，開發

了支持工業造型設計的新型工具軟件系統。作為支持工業造型設計的計算機輔助

軟件和工具，目前在國際上尚無專門的用于工業造型設計的軟件產品，大多借助

于機械、建筑、影視動畫等 CAD 軟件來完成設計。因此該項成果具有一定的創

新性和先進性，該項目所研究的技術不僅對提升我國的工業設計水平具有積極的

意義，并且在動畫、虛擬現實等其他領域有著廣泛的應用前景。

技術原理與工藝流程簡介：本項目面向工業造型設計領域的需求，對多項計

62天津大學科技成果選編

算機圖形學新技術進行了創新性研究。提出了適應工業設計特點的分布式虛擬現

實協同設計環境；通過對基于圖像的造型和繪制技術（IBMR）的關鍵環節研究，

實現了基于圖像的新型建模方法及全景圖拼接功能，并消除了紋理變形；提出了

逆向運動學和關鍵幀相結合的虛擬人底層運動控制手段，以及基于包容式結構和

專家系統技術的虛擬人高層運動控制手段，為人機工程仿真測試提供有效的人體

運動模擬手段。并利用整體光照算法，以實現幾何形體的真實顯示效果。

技術水平及專利與獲獎情況：目前正在申請軟件著作權。

應用前景分析及效益預測：目前，在國內外尚無專門為工業造型設計開發的

工具軟件系統,用戶多采用建筑、機械等 CAD 軟件作為支持工具，如 Pro/Engineer、

EDS Unigraphics、EUCLID、AutoCAD、SolidWorks 或直接應用它們的造型和繪制功

能或使用在這些軟件系統中含有的支持工業造型設計的模塊。這類軟件一般均具

有很強的造型能力，尤其是復雜曲面的造型。但在圖形生成的質量上，很難滿足

工業造型設計的要求。一些影視制作、動畫生成或圖象處理軟件系統也常被用來

進行工業造型設計，如 Alice Wavefront、MAYA、3DS Max、Photoshop 等。它們

雖在圖象效果和動畫生成上各有獨到之處，但在模型表示和數據結構上均未考慮

與造型設計相關的結構和功能設計以及之后的人機工程測試環節。

隨著改革開放的日益深入，尤其是面臨著加入 WTO，人們已開始逐步認識

到工業造型設計對產品的市場競爭力、企業形象的重要性，都將會把產品造型設

計放在非常重要的位置上來，相應的對工業造型設計工具的需求就會升高，將會

有很大的用戶群，因而將會有非常好的市場前景。

應用領域：工業產品造型設計、人機工程仿真測試、計算機動畫等領域。