Feature-aware and feature-driven editing of 3D surface meshes

Dekkers, Ellen Sandra; Kobbelt, Leif (Thesis advisor); Bommes, David (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2020, 2021)
Doktorarbeit

In: Selected topics in computer graphics 19
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource (xi, 179 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2020

Kurzfassung

Feature-berücksichtigendes und Feature-gesteuertes Editieren dreidimensionaler Oberflächennetze ist eine bedeutende Thematik in der Geometrieverarbeitung. Existierende Methoden lassen sich grob in zwei Kategorien einteilen. Allgemeine, elastische Deformationen streben die Erhaltung differentialer Eigenschaften von zwei-mannigfaltigen Flächen und damit von lokalen, geometrischen Flächen-Details niedriger Komplexität an. Struktur-berücksichtigende Verfahren hingegen konzentrieren sich auf die Erhaltung von Flächenstrukturen höherer Komplexität wie Feature-Kurven. In Kapitel I dokumentieren wir den Stand der Technik in beiden Forschungsbereichen und diskutieren die Ansätze hinsichtlich ihrer Fähigkeiten in der Erhaltung verschiedener Flächen-Features. In Kapitel II präsentieren wir einen neuen Ansatz zum Feature-berücksichtigenden Editieren von mannigfaltigen Netzen, der elastische, Laplace-basierte Deformationen mit diskreten, plastischen Modifikationen der Netz-Topologie kombiniert. Hierbei transferieren wir das Konzept des Seam Carvings von der Bildverarbeitung in den Kontext der Netz-Deformation. Während des Editierens werden vorberechnete Dreiecks-Streifen in Regionen geringer geometrischer Komplexität dynamisch gelöscht oder eingefügt. Dies verteilt den Deformationsfehler auf nicht-homogene Weise über die Fläche und führt zu einer deutlich besseren Feature-Erhaltung. In Kapitel III betrachten wir Feature-Kurven gesteuertes Editieren von nicht-mannigfaltigen Netzen. Zunächst stellen wir einen halb-automatischen Ansatz zur effizienten und robusten Extraktion charakteristischer Feature-Kurven aus Freiform-Flächen vor und präsentieren anschließend zwei praktische Anwendungen. Erstere nutzt die formbeschreibenden Eigenschaften der Kurven zur intuitiven Modellierung nicht-mannigfaltiger Netze. In der zweiten Anwendung erzeugen wir ein statistisches Formen-Modell für Automobil-Karosserien. Die Festlegung von Korrespondenzen zwischen einer Vielzahl von Eingabe-Modellen mit signifikanten Form-Variationen wird hierbei durch charakteristische Feature-Kurven gesteuert. Schließlich dienen diese Kurven als Modellierungs-Metaphern, die eine intuitive Untersuchung des aufgespannten Formen-Raumes sowie das Erzeugen neuer, semantisch sinnvoller Karosserie-Formen ermöglichen.

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