392130 Geometrische Modellierung mit Polygonnetzen (V+Ü) (WiSe 2011/2012)

In der Computergrafik stellen Dreiecksnetze, oder allgemein Polygonnetze, den de-facto Standard für die Repräsentation geometrischer Objekte dar. Aufgrund ihrer Einfachheit und der dadurch ermöglichten effizienten Verarbeitung werden Dreiecksnetze aber auch in anderen Anwendungsgebieten zunehmend eingesetzt (von Computerspielen bis zu numerischen Simulationen).

In dieser Vorlesung stellen wir die komplette Geometrieverarbeitungspipeline basierend auf Polygonnetzen vor. Wir beginnen mit der Digitalisierung dreidimensionaler Modelle (z.B. mit einem Laser-Scanner oder dem Kinect-Sensor), gefolgt von der Vernetzung der gewonnen Messpunkte. Die so erhaltenen Dreiecksnetze müssen dann bzgl. anwendungsabhängiger Kriterien weiter verbessert werden: So entfernt z.B. Netzglättung das Messrauschen, Netzdezimierung reduziert die Komplexität des Netzes bei möglichst guter Erhaltung der geometrischen Form und Remeshing verbessert die Form der Dreiecke, was für numerische Simulationen von Bedeutung ist. Netzkompression minimiert den benötigten Speicherplatz. Zum Ende des Semesters befassen wir uns auch noch mit der interaktiven Deformation und Animation.

Neben all diesen Techniken werden wir auch grundlegende Konzepte der Geometrieverarbeitung kennenlernen, welche in den meisten Algorithmen Anwendung finden (z.B. diskrete Differentialgeometrie oder das Lösen von Differentialgleichungen auf einem Dreiecksnetz).

Zum besseren Verständnis werden die meisten der in der Vorlesung besprochenen Techniken in den Übungen implementiert. Diese bestehen aus drei Mini-Projekten von jeweils 4-5 Wochen, welche in Gruppen von 2-4 Studierenden bearbeitet werden. Die Tutoren stehen in den wöchentlichen Sprechstunden mit Rat und Tat zur Seite. Am Ende jedes Mini-Projektes stellen die Studierenden ihre Lösungen im Übungskurs vor.

Neu in diesem Jahr:

• Die Übungen bestehen aus drei Mini-Projekten anstatt aus zweiwöchentlichen kleinen Programmier-Aufgaben. Das ermöglicht interessante Übungen und ist bzgl. der Bearbeitungszeit flexibler.
• Das Bearbeiten der Übungsaufgaben ist nicht verpflichtend, wird aber dringend empfohlen, da sich die Prüfung auf Vorlesung und Übungen bezieht.
• Die Implementierung basieren nicht mehr auf der Netzbibliothek OpenMesh, da diese für einige Studierende eine zu hohe Einarbeitungszeit erforderte. Wir haben die neue Datenstruktur Surface_mesh entwickelt, welche deutlich einfacher zu benutzen ist.

Teilnahmevoraussetzungen, notwendige Vorkenntnisse

• Grundkenntnisse in linearer Algebra werden vorausgesetzt.
• Das Modul "Grundlagen der Computergrafik" ist notwendige Voraussetzung.
• Das Bearbeiten der praktischen Übungsaufgaben erfolgt in C++.

Literaturangaben

• Botsch, Kobbelt, Pauly, Alliez, Levy: Polygon Mesh Processing, AK Peters, 2010.

Externe Kommentarseite

http://graphics.uni-bielefeld.de/teaching/ws11/modeling/