Netze und Punktwolken WS 2009/2010

Diskrete, stufige oder stückweise lineare Darstellungen von Flächen und Körpern haben sich dank verschiedener bildgebender Verfahren in den letzten 10 Jahren neben Darstellungen von höherem Grad und höherer Glattheitsordnung etabliert. Tomographen liefern Voxeldarstellungen und Laserscanner dicht nebeneinander liegende Oberflächenpunkte eines Körpers.

In der Vorlesung werden verschiedene Verfahren vorgestellt, mit denen sich aus solchen Voxeldarstellungen und Punktwolken Dreiecksnetze gewinnen lassen, also stetige Flächenbeschreibungen. Darüber hinaus werden Methoden zur Fehlerminimierung, Glättung, Netzminimierung und -optimierung besprochen und wie sich geeignete Parametrisierungen von Flächen finden lassen. Außerdem werden hierarchische Darstellungen vorgestellt und gezeigt, wie sich aus Dreiecksnetzen Aussagen über die Geometrie einer Fläche näherungsweise berechnen lassen.

 

Terminänderung:

Die Vorlesung am Mo. 23.11 (HS9) wird mit der Vorlesung Unterteilungsalgorithmen am Mi. 25.11 (NH) getauscht.

 

Literatur

1 Octrees für Punktwolken

2 Hierarchische Kugelwolken

  • Szymon Rusinkiewicz und Marc Levoy. QSplat: A Multiresolution Point Rendering System for Large Meshes. In Kurt Akeley (Hrsg.), Siggraph 2000, Computer Graphics Proceedings, S. 343–352. ACM Press / ACM SIGGRAPH / Addison Wesley Longman, 2000. http://citeseer.ist.psu.edu/rusinkiewicz00qsplat.html 

3 Darstellung implizit gegebener Flächen

  • [Lorensen & Cline ’87] William E. Lorensen und Harvey E. Cline. Marching cubes: A high resolution 3D surface construction algorithm. ACM SIGGRAPH Computer Graphics, 21, Nr. 4, S. 163–169, 1987. http://doi.acm.org/10.1145/37402.37422 
  • [Nielson & Hamann ’91] Gregory M. Nielson und Bernd Hamann. The asymptotic decider: resolving the ambiguity in marching cubes. In Proceedings of the 2nd conference on Visualization ’91, S. 83–91. IEEE Computer Society Press, 1991.http://portal.acm.org/citation.cfm?id=949621 
  • [Nielson ’03] Gregory M. Nielson. On Marching Cubes. IEEE Trans. Vis. Comput. Graph., 9, Nr. 3, S. 283–297, 2003.http://ieeexplore.ieee.org/search/wrapper.jsp?arnumber=1207437
  • [Kobbelt et al ’01] Leif Kobbelt, Mario Botsch, Ulrich Schwanecke, Hans-Peter Seidel. Feature-sensitive surface extraction from volume data. SIGGRAPH 2001. Computer Graphics Proc. (2001) 57-66.http://citeseer.ist.psu.edu/454093.html 

4 Delaunay-Triangulierungen

5 Delaunay-Netze / Triangulierung durch Kugeldrehungen

  • [Boissonnat ’84] Jean-Daniel Boissonnat. Geometric structures for three-dimensional shape representation. ACM Transactions on Graphics,3, Nr. 4 (1984) 266–286. http://doi.acm.org/10.1145/357346.357349 (gesehen 2004).
  • [Grabowski ’96] Hartwig Grabowski. Konsistente Oberflächenmodellierung medizinischer Bilddaten auf Basis der dreidimensionalen Delaunay-Triangulation. Diplomarbeit, Universität Karlsruhe (TH) (1996). 
  • [Edelsbrunner & Mücke ’94] Herbert Edelsbrunner und Ernst P. Mücke. Three-dimensional alpha shapes. ACM Transactions on Graphics, 13, Nr. 1 (1994) 43–72. http://doi.acm.org/10.1145/174462.156635 (gesehen 2007).
  • [Bernardini et al. ’99] F. Bernardini, J. Mittleman, H. Rushmeier, C. Silva und G. Taubin. The Ball-Pivoting Algorithm for Surface Reconstruction. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 53, Nr. 4 (1999) 349–359.http://citeseer.ist.psu.edu/article/bernardini99ballpivoting.html (gesehen 2007).

6 Dreiecksnetze aus Punktwolken ohne Normalen

7 Glättung

  • [Desbrun et al. ’99] Mathieu Desbrun, Mark Meyer, Peter Schröder und Alan H. Barr. Implicit fairing of irregular meshes using diffusion and curvature flow. In Proceedings of the 26th annual conference on Computer graphics and interactive techniques, S. 317–324. ACM Press / Addison-Wesley Publishing Co. (1999) 317-3. http://doi.acm.org/10.1145/311535.311576 (gesehen 2007).
  • [Taubin ’95] Gabriel Taubin. A signal processing approach to fair surface design. In Proceedings of the 22nd annual conference on Computer graphics and interactive techniques, S. 351–358. ACM Press, 1995. http://doi.acm.org/10.1145/218380.218473(gesehen 2007).

8 Reduktion

  • [Kobbelt et al. ’98] Leif Kobbelt, Swen Campagna und Hans-Peter Seidel. A General Framework for Mesh Decimation. In Graphics Interface, S. 43–50, 1998. http://citeseer.ist.psu.edu/kobbelt98general.html 
  • [Garland & Heckbert ’97] Michael Garland und Paul S. Heckbert. Surface simplification using quadric error metrics. In Proceedings of the 24th annual conference on Computer graphics and interactive techniques, S. 209–216, 1997.http://doi.acm.org/10.1145/258734.258849 (gesehen 2004).
  • [Garland & Heckbert ’98] Michael Garland und Paul S. Heckbert. Simplifying Surfaces with Color and Texture using Quadric Error Metrics.In IEEE Visualization ’98, S. 263–270, 1998. http://citeseer.ist.psu.edu/garland98simplifying.html
  • [Hoppe & Marschner ’00] Hugues Hoppe und Steve Marschner. Efficient minimization of new quadric metric for simplifying meshes with appearance attributes. Technical Report Microsoft Research Technical Report MSR-TR-2000-64, June 2000, Microsoft, 2000. http://research.microsoft.com/~hoppe/minqem.pdf  
  • [Hoppe ’99] Hugues Hoppe. New quadric metric for simplifiying meshes with appearance attributes. In Proceedings of the conference on Visualization ’99, S. 59–66. IEEE Computer Society Press, 1999.http://research.microsoft.com/~hoppe/newqem.pdf

9 Segmentierung

10 Bewegte Netze

11 Deformationstransfer

12 Physikalisch basierte Animation

13 Integrationsverfahren

14 Simulation volumetrischer Körper

15 Wassersimulation