Mesh parameterization for feature-based mesh editing applications

Abstract

Mesh morphing is a technique for computing a smooth transition between two (or more) objects. Animation using deforming objects is frequently used in computer graphics for entertainment. Furthermore, smooth animation of nonrigid objects (e.g. articulated objects) can be accomplished by mesh morphing on a set of object snapshots.In recent years, mesh morphing along with cut-and-paste techniques have started to find their way in the product design and optimization process. Nevertheless, new problems arise from the use of these techniques on these new fields. Unlike computer graphics were the primary objective is only the rendering of the results, these new applications requirethe intermediate results of the deformed models to be robust and respect form-features.Therefore, in this thesis we devise robust and fast techniques for the deformation of meshes which are based on mesh parameterization and respect form features. In a nutshell, we treat the problems of feature-based morphing, mesh segmentation and cut-and-paste design. Our final goal is to incorporate these techniques in real-time applications, therefore great emphasis is given on exploiting the power of modern graphic processing units and massively parallel systems.

3Δ Μετασχηματισμός Μορφών (Morphing) είναι μία τεχνική μεταβολής του σχήματος ενός μοντέλου σε ένα διαφορετικό, μέσω διαδοχικών μεταβάσεων. Αυτή η τεχνική έχει χρησιμοποιηθεί εκτεταμένα στον κινηματογράφο και στον τομέα των γραφικών, ιδιαίτερα κατά την προηγούμενη δεκαετία.Η εξέλιξη αυτή σε συνδυασμό με νέες τεχνικές που επιτρέπουν τον υπολογισμό του μετασχηματισμού μορφών σε σύντομο χρονικό διάστημα, επιτρέπει την εφαρμογή του morphing σε νέα πεδία όπως ο τομέας της Σχεδίασης με Υπολογιστή και Μηχανολογίας (CAD/CAM) και ο τομέας της ανακατασκευής αρχαιολογικών ευρημάτων.Στο πλαίσιο εφαρμογών στην μηχανολογία οι μέθοδοι μετασχηματισμού μορφών αντιμετωπίζουν μια σειρά από νέα προβλήματα. Σε αντίθεση με τις εφαρμογές στα γραφικά, ο πρωτεύων στόχος πλέον δεν είναι μόνο το τελικό οπτικό αποτέλεσμα, αλλά η ακρίβεια, η ευρωστία και το κατά πόσο είναι αξιοποιήσιμα τα ενδιάμεσα στάδια. Αυτό σκοπεύουμε να το επιτύχουμε στα πλαίσια της συγκεκριμένης διατριβής με την διατήρηση της συνέχειας και την τήρηση συγκεκριμένων γεωμετρικών χαρακτηριστικών. Πιο συγκεκριμένα, κατά την διάρκεια των μεταβάσεων πρέπει να ικανοποιούνται συγκεκριμένοι γεωμετρικοί περιορισμοί ώστε το ενδιάμεσο αποτέλεσμα να είναι αξιοποιήσιμο και έγκυρο. Αυτοί οι περιορισμοί μπορούν να αφορούν είτε την γενική γεωμετρική μορφή είτε στις διαστάσεις συγκεκριμένων χαρακτηριστικών