主要研究領域包括三維智能數字印刷、計算機三維視覺、視覺形狀感知分析與處理、視頻圖像處理、計算機交互圖形學等。主持和參與了多項國家重大科研項目，如國家自然科學基金(2項，其中第壹批國家青年科學基金-面上項目連續資助優秀研究進展)、國家高技術研究計劃863(4項)、中國博士後科學基金(壹等)、北京市自然科學基金、南京市科技領軍人才計劃等。在《IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics》、《IEEE Transactions on IP》、《IEEE Transactions on CSVT》、《IEEE Transactions on ITS》、《ICCV》、《CVPR》等國際權威期刊/會議上發表了30多篇計算機視覺/計算機圖形學領域的學術論文，申請了6項相關技術的國際/國家發明專利。他是《3D打印:通過智能數字化進行三維創作》的作者。將研究成果應用於國產3D影視動畫的制作，如國產三維動畫電影《麋鹿王》中的三維形狀漸變，獲得13中國電影觀看獎優秀動畫獎和第27屆中國電影金雞獎最佳藝術電影提名獎。
作為中國3D智能數碼打印領域的領軍人物，他受《中國科學報》、《光明日報》和《中國自動化學會通訊》的邀請，撰寫了壹篇長篇技術綜述，並在最新版面連載，題目為:3D數字化與3D打印:用虛擬現實重建現實，3D數字化與3D打印:產業機遇轉向中國智造，智造。主持並參與了基於隨機回歸森林和多源數據融合的高精度三維動態形狀獲取、流形調和分析的三維形狀匹配與檢索、立體視覺方法的三維運動捕捉系統研究與應用、復雜不規則多運動物體的大規模全景動態光場獲取與再現系統、虛實融合協同工作的集成環境與關鍵技術等科研工作，相關成果被央視新聞網、cstnet、CETV中國教育電視臺報道。[專著]:
*吳懷宇，《3D打印:三維智能數字創作》，電子工業出版社(全彩印刷)，2014.1(1版)，2015.1(2版)。
書:淮，3D打印:通過智能數字化進行三維創作，PHEI出版社，2014.1(第壹版)，2015.1(第二版)
[論文]:
*劉懷、潘春紅、查洪斌、、馬松德。通過非規則凸包域的局部交叉參數化。IEEE可視化與計算機圖形學匯刊(TVCG)，卷號:17，期號:10，1531-1544，2011。SCI索引
*懷、潘春紅、、馬松德。任意流形曲面之間的壹致對應。IEEE計算機視覺國際會議(ICCV 2007)，巴西裏約熱內盧，2007年10月6日，438+04-20。
*淮、洪斌咋。基於“雙重形狀-DNA”的3D非剛性形狀之間的魯棒壹致對應。IEEE計算機視覺國際會議(ICCV 2011)，西班牙巴塞羅納，2013，11月6-11。
*懷、查洪斌、羅濤、徐、馬松德。用於3D形狀比較和部分匹配的全局和局部等距不變描述符。IEEE計算機視覺和模式識別會議n (CVPR 2010)，第438-445頁，加利福尼亞州三藩市，6月13-18，2010。
*劉懷、潘春紅、查洪斌、馬松德。三角形網格的模型轉換。計算機科學與技術學報(JCST)，25(3): 584-595，2010年5月。SCI索引
*懷、潘春紅、曾坤、、馬松德。壹種高效的三角網格無骨架姿態重定向方法。電子學報，第4卷，第659-664頁，2008年。SCI索引
*王淩峰，懷，潘春紅。用於人臉識別的流形正則化局部稀疏表示。IEEE視頻技術電路和系統匯刊，2014。SCI索引
*王淩峰，懷，潘春紅。通過位移場進行快速圖像上采樣。IEEE圖像處理匯刊(TIP)，2014。SCI索引
*王淩峰，閆紅平，懷，潘春紅。基於局部背景加權直方圖的前後向均值漂移視覺跟蹤。IEEE智能交通系統匯刊(T-ITS)，2013，(已接受)。SCI索引
*懷、潘春紅、、、馬松德。具有均值形狀表示的模型轉換。計算機圖形國際(CGI 2008)，土耳其伊斯坦布爾，2008。
*懷、潘春紅、潘佳、、馬松德。基於草圖的交互式實時網格分割框架。計算機圖形國際(CGI 2007)，巴西RJ彼得羅波利斯，2007。
*潘佳，懷，潘春紅，。壹種有效交叉參數化的新方案。計算機圖形國際(CGI 2007)，巴西RJ彼得羅波利斯，2007。
*王淩峰，懷，潘春紅。用於背景減除的自適應eLBP。亞洲計算機視覺會議(ACCV 2010)，新西蘭皇後鎮，2010。
*王淩峰，懷，潘春紅。壹種新的反投影算法在均值漂移目標跟蹤中的應用。亞洲計算機視覺會議(ACCV 2009)，中國Xi，2009。(口語:錄取率:5.22%)
*羅韜，懷，洪斌。基於概率尺度選擇的噪聲網格折痕檢測。亞洲計算機視覺會議(ACCV 2009)，中國Xi，2009。(海報:錄取率:25.22%)
*懷、王淩峰、羅韜、查洪斌。利用拉普拉斯-貝爾特拉米譜嵌入的三維形狀壹致性對應。ACM SIGGRAPH VRCAI'2009(第八屆ACM SIGGRAPH虛擬現實連續體及其工業應用國際會議)，ACM出版社，日本橫濱，14-15，2009年12月。
*張懷、羅濤、王淩峰、徐、查洪斌。通過使用具有增強的局部特征表示的流形諧波分析進行3D形狀檢索。ACM SIGGRAPH VRCAI'2009(第八屆ACM SIGGRAPH虛擬現實連續體及其工業應用國際會議)，ACM出版社，日本橫濱，14-15，2009年12月。
*劉懷、潘春紅、、潘佳、馬松德。三角形網格的平均值拉普拉斯坐標。IEEE計算機圖形、成像和可視化國際會議(CGIV 2006)，澳大利亞悉尼，共頁
*懷、、潘春紅。壹種基於運動捕捉數據的高效無骨架網格變形方法。IEE視覺信息工程國際會議(VIE 2006)，印度班加羅爾，第465–469頁，2006。
*曾昆，，懷，潘春紅，。使用低、中級視覺線索的圖像草圖。計算信息系統雜誌，2008。
*王淩峰，懷，潘春紅。基於區域的局部符號差分能量圖像分割。模式識別字母(PRL)，2013(已接受)。SCI索引
*王紅霞，潘春紅，龔海峰，懷。基於主動外觀模型的人臉圖像合成。2008年IEEE聲學、語音和信號處理國際會議。
*吳懷玉。3D智能數字化和3D打印:中國智造的新機遇。光明日報，2013。
*吳懷玉。3D數字化與3D打印:以“虛擬”再造“現實”。《中國科學報》技術綜述專欄，第5777期，2013-4-10。
*吳懷玉。3D數字化和3D打印:轉向“中國智造”的產業機遇。《中國科學報》技術綜述專欄，第5782期，2013-4-17。
*吳懷玉。智能數字化與3D打印:“中國智造”推動“世界第三次工業革命”。中國自動化學會通訊，2013 *吳懷玉，潘春紅，陳燕琴，趙環境。基於增量主成分分析的人臉跟蹤方法。國際PCT發明專利:PCT/CN2065438+。
*吳懷玉、潘春紅、、沙。壹種基於單攝像機和運動捕捉數據的人臉表情編輯方法。國際PCT發明專利:PCT/CN2013，2013。
*吳懷玉、潘春紅、王贏、李成華、王淩峰。基於點對應的三維形狀數據庫分析和局部檢索技術。國家發明專利:IB 147192，2015。
*吳懷玉、潘春紅、鄭輝。壹種基於超體素圖切割的視頻顯著對象分割方法。國家發明專利:IB 147153，2014。
*吳懷玉、潘春紅、楊青、馬松德。壹種直接傳輸三維模型姿態的方法。國家發明專利:20061007215.0，2006。
*潘春紅、王紅霞、吳懷玉。壹種自動人臉圖像合成方法。國家發明專利:2008102467465，2008。*國家自然科學基金首席研究員:基於隨機回歸森林和多數據融合的高質量三維動態形狀捕獲，2013.01-2016.12 *國家自然科學基金首席研究員:基於流形諧波分析的三維形狀匹配與檢索研究，2010.01 - 2065438
*中國博士後科學基金首席研究員(壹等):基於拉普拉斯-貝爾特拉米特征函數的三維掃描數據的數字幾何處理，2008-2010
*北京自然科學基金首席研究員:三維媒體形狀檢索關鍵研究，2013.01-2015.06
*國家高技術計劃(國家863計劃)主要負責人:復雜不規則多運動物體大規模全景動態光場采集與重光照系統，2009.1-2010.12 *國家高技術計劃(國家863計劃)主要負責人:動畫素材庫個性化轉化與再利用技術，2005-2006
*國家高技術計劃(中國863計劃)主要研究員:基於虛實融合協作的集成環境與關鍵技術，2009.1-2010.12
*國家高技術計劃(國家863計劃)主要負責人:基於立體視覺方法的三維運動捕捉系統的研究與應用，2004.10-2005.10
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