Co-analysis and parameterization of 3D shape collections for shape synthesis

Abstract

Dank täglich wachsender Online-Datenbanken für 3D Models eröffnen sich sowohl für erfahrene, als auch für unerfahrene Benutzer neue Möglichkeiten zur Erstellung von neuen Inhalten. Eine solche Möglichkeit ist die Erstellung von neuen Formen durch das Kombinieren von Teilen bereits existierender Formen. Zu den Vorteilen dieser Methode der Formsynthese gehören einerseits, dass sie weniger Zeit beansprucht als herkömmliche Modeling Methoden, andererseits, dass sie ebenfalls von unerfahrenen Benutzern verwendet werden kann. Diese Diplomarbeit präsentiert ein Grundgerüst für diesen Typ der Formsynthese, das aus 4 Schritten besteht und eine neue Art der Parametrisierung und Erkundung von Formkollektionen beinhaltet. Mithilfe einer modularen und erweiterbaren Vorgehensweise werden im Co-Analyse-Schritt Teile von Formen basierend auf ihrer Funktion zu Kategorien gruppiert und dadurch eine Korrespondenz zwischen Teilen verschiedener Formen erstellt. Indem Relationen zwischen Teilen und die Art und Weise, wie deren räumliche Verteilungen innerhalb der Kollektion variieren, anaylsiert werden, kann im Parametrisierungs-Schritt eine kleine Anzahl an Parametern gefunden werden. Beginnend mit einer existierenden Form als Startpunkt können diese Parameter im Erkundungs-Schritt dazu genutzt werden, die Kollektion zu durchsuchen, entweder indem die Parameter direkt geändert werden, oder durch Interaktion mit der Form selbst. Schließlich können im Formsynthese-Schritt neue Formen erstellt werden, indem Teile der Start-Form durch korrespondierende Teile von anderen Formen ausgetauscht werden, die während der Erkundung gefunden wurden.

With online model repositories growing larger every day, both experienced and inexperienced modelers are presented with new possibilities for content creation. One such possibility is the creation of new shapes by combining parts of already existing shapes. The advantages of this shape synthesis method are that it takes less time than traditional modeling approaches and that it can be used even by inexperienced users. This thesis introduces a framework for this type of shape synthesis that consists of four stages, incorporating a new way for parameterization and exploration of shape collections. Using a modular and extensible approach, the co-analysis stage groups parts of shapes into categories based on their function, creating a correspondence between parts of different shapes. By analyzing relations between pairs of parts and how their spatial arrangements vary across the collection, a small number of parameters is found in the parameterization stage. Starting with an initial shape, these parameters can then be used to browse the collection in the exploration stage, either by altering the parameters directly or by interacting with the shape itself. Finally, in the synthesis stage a new shape can be created by exchanging parts of the initial shape with corresponding parts of the shapes found during the exploration.