序言：三维视觉与可视化

近年来，“元宇宙(Metaverse)”的概念再次火爆，Facebook 公司甚至改名为“Meta”，以拥抱元宇宙。Metaverse 是美国著名科幻作家尼尔·斯蒂芬森(Neal Stephenson)于 1992 年在小说《雪崩》(Snow Crash)里创造的概念，其核心是构建一个平行于现实物理世界的虚拟数字世界。从 2003 年美国 Linden 实验室推出的虚拟世界——第二人生(Second Life)，到近年来的另外一个热门话题——数字孪生(Digital Twin)，从数字城市到智慧城市再到数字孪生城市都可以认为是元宇宙的不同发展阶段。元宇宙既是虚拟的又是“真实”的，随着它的发展，现实世界中的一切都可以在虚拟世界中找到对应，虚拟世界成为现实世界的试验场，两者双向交互与融合，分界越来越模糊，最终融合在一起成为人类生存的新空间，从而实现人类社会的飞跃，我们称之为“第一人生”①。

如何构建现实物理世界的虚拟镜像，包括对现实世界中目标对象的几何、外观、物理、行为、状态、功能等属性的虚拟，是元宇宙能否实现的关键技术问题。而视觉是人类感知世界重要的途径之一，在现实世界中，三维信息能够直接反映物体和环境的状态，也更接近人类的感知模式。随着三维传感技术的不断进步、深度学习的飞速发展以及三维视觉数据的爆炸式增长，三维视觉数据的获取、分析、理解、表达、建模、呈现、交互与可视化技术成为构建现实世界虚拟镜像的核心研究问题。

本期三维视觉与可视化专题，报道国内学者在三维视觉与可视化技术方面的研究，包括 2D/3D内容生成、3D 打印、可视化与可视分析等 3 个方面。

在 2D/3D 内容生成方面，北京大学陈宝权教授团队综述了近年来在室内场景生成领域的国内外研究进展；山东大学汪云海教授团队综述了使用计算机进行拼贴画自动生成的研究进展；江南大学王映辉教授团队从光照模型、几何图元和深度学习的角度综述了基于单幅可见光图像的三维结构恢复研究进展；中科院深圳先进技术研究院程章林研究员团队针对建筑物和植物建模分别提出了一种基于线云的平面提取算法以及基于手绘草图的快速植物建模方法；中科院自动化所张晓鹏研究员团队提出了一种基于混合特征聚类和关键点检测的智能人脸搜索新方法。在 3D 打印方面，北京工业大学毋立芳教授团队提出了一种基于液体界面成型模型引导的分层与连续 3D 打印方法。在可视化与可视分析方面，中科院网络中心单桂华研究员团队提出了基于增强现实的多层次协同可视化系统，为沉浸式信息展示提供一种新的方案；深圳大学陆旻博士团队设计并开发了一种三维交互式校园数字沙盘，并应用于校园活动热力模拟；浙江大学巫英才教授团队综述了不同工业数据的可视化方法以及可视分析技术在工业场景下的应用。

目前，三维视觉与可视化技术在现实世界的虚拟构建与可视化方面取得重要进展，已在城市、交通、医疗、教育、安全、工业等各行各业广泛应用，但在虚拟世界与现实世界的仿真推演与反馈、虚实融合与交互等方面，仍存在大量值得深入研究的问题，相信三维视觉与可视化研究在不久的将来大有可为。