Rõivaste tekstureerimine kasutades Kinect V2.0

This thesis describes three new garment retexturing methods for FitsMe virtual fitting room applications using data from Microsoft Kinect II RGB-D camera. The first method, which is introduced, is an automatic technique for garment retexturing using a single RGB-D image and infrared information obtained from Kinect II. First, the garment is segmented out from the image using GrabCut or depth segmentation. Then texture domain coordinates are computed for each pixel belonging to the garment using normalized 3D information. Afterwards, shading is applied to the new colors from the texture image. The second method proposed in this work is about 2D to 3D garment retexturing where a segmented garment of a manikin or person is matched to a new source garment and retextured, resulting in augmented images in which the new source garment is transferred to the manikin or person. The problem is divided into garment boundary matching based on point set registration which uses Gaussian mixture models and then interpolate inner points using surface topology extracted through geodesic paths, which leads to a more realistic result than standard approaches. The final contribution of this thesis is by introducing another novel method which is used for increasing the texture quality of a 3D model of a garment, by using the same Kinect frame sequence which was used in the model creation. Firstly, a structured mesh must be created from the 3D model, therefore the 3D model is wrapped to a base model with defined seams and texture map. Afterwards frames are matched to the newly created model and by process of ray casting the color values of the Kinect frames are mapped to the UV map of the 3D model

Lightmap Generation Tool

Bakalářská práce se zabývá návrhem a implementací nástroje pro výpočet světelných map. Cílem práce je popsat a demonstrovat všechny kroky, které jsou nutné při tvorbě světelných map, zejména proces rozbalování geometrie trojrozměrných objektů pro získání mapování a následný výpočet stínování pomocí metody sledování paprsků. Části návrhu a implementace aplikace se zaměřují na popis scény a použitý zobrazovací engine. Práci uzavírá několik experimentů, které jsou doloženy obrázky a shrnutí práce s námětem pro další vývoj.This bachelor's thesis deals the design and implementation of a Lightmap Generation Tool. The aim of this thesis is to describe and demonstrate all steps which are necessary for lightmap creation, specifically unwrapping 3D object geometry process and consequently shading it by the ray-tracing method. The scene system and the used engine are also described in this thesis. This work is concluded by a several experiments, along with image documentation, followed by the possibilities of the future work.

Surface Deformation Potentials on Meshes for Computer Graphics and Visualization

Shape deformation models have been used in computer graphics primarily to describe the dynamics of physical deformations like cloth draping, collisions of elastic bodies, fracture, or animation of hair. Less frequent is their application to problems not directly related to a physical process. In this thesis we apply deformations to three problems in computer graphics that do not correspond to physical deformations. To this end, we generalize the physical model by modifying the energy potential. Originally, the energy potential amounts to the physical work needed to deform a body from its rest state into a given configuration and relates material strain to internal restoring forces that act to restore the original shape. For each of the three problems considered, this potential is adapted to reflect an application specific notion of shape. Under the influence of further constraints, our generalized deformation results in shapes that balance preservation of certain shape properties and application specific objectives similar to physical equilibrium states. The applications discussed in this thesis are surface parameterization, interactive shape editing and automatic design of panorama maps. For surface parameterization, we interpret parameterizations over a planar domain as deformations from a flat initial configuration onto a given surface. In this setting, we review existing parameterization methods by analyzing properties of their potential functions and derive potentials accounting for distortion of geometric properties. Interactive shape editing allows an untrained user to modify complex surfaces, be simply grabbing and moving parts of interest. A deformation model interactively extrapolates the transformation from those parts to the rest of the surface. This thesis proposes a differential shape representation for triangle meshes leading to a potential that can be optimized interactively with a simple, tailored algorithm. Although the potential is not physically accurate, it results in intuitive deformation behavior and can be parameterized to account for different material properties. Panorama maps are blends between landscape illustrations and geographic maps that are traditionally painted by an artist to convey geographic surveyknowledge on public places like ski resorts or national parks. While panorama maps are not drawn to scale, the shown landscape remains recognizable and the observer can easily recover details necessary for self location and orientation. At the same time, important features as trails or ski slopes appear not occluded and well visible. This thesis proposes the first automatic panorama generation method. Its basis is again a surface deformation, that establishes the necessary compromise between shape preservation and feature visibility.Potentiale zur Flächendeformation auf Dreiecksnetzen für Anwendungen in der Computergrafik und Visualisierung Deformationsmodelle werden in der Computergrafik bislang hauptsächlich eingesetzt, um die Dynamik physikalischer Deformationsprozesse zu modellieren. Gängige Beispiele sind Bekleidungssimulationen, Kollisionen elastischer Körper oder Animation von Haaren und Frisuren. Deutlich seltener ist ihre Anwendung auf Probleme, die nicht direkt physikalischen Prozessen entsprechen. In der vorliegenden Arbeit werden Deformationsmodelle auf drei Probleme der Computergrafik angewandt, die nicht unmittelbar einem physikalischen Deformationsprozess entsprechen. Zu diesem Zweck wird das physikalische Modell durch eine passende Änderung der potentiellen Energie verallgemeinert. Die potentielle Energie entspricht normalerweise der physikalischen Arbeit, die aufgewendet werden muss, um einen Körper aus dem Ruhezustand in eine bestimmte Konfiguration zu verformen. Darüber hinaus setzt sie die aktuelle Verformung in Beziehung zu internen Spannungskräften, die wirken um die ursprüngliche Form wiederherzustellen. In dieser Arbeit passen wir für jedes der drei betrachteten Problemfelder die potentielle Energie jeweils so an, dass sie eine anwendungsspezifische Definition von Form widerspiegelt. Unter dem Einfluss weiterer Randbedingungen führt die so verallgemeinerte Deformation zu einer Fläche, die eine Balance zwischen der Erhaltung gewisser Formeigenschaften und Zielvorgaben der Anwendung findet. Diese Balance entspricht dem Equilibrium einer physikalischen Deformation. Die drei in dieser Arbeit diskutierten Anwendungen sind Oberflächenparameterisierung, interaktives Bearbeiten von Flächen und das vollautomatische Erzeugen von Panoramakarten im Stile von Heinrich Berann. Zur Oberflächenparameterisierung interpretieren wir Parameterisierungen über einem flachen Parametergebiet als Deformationen, die ein ursprünglich ebenes Flächenstück in eine gegebene Oberfläche verformen. Innerhalb dieses Szenarios vergleichen wir dann existierende Methoden zur planaren Parameterisierung, indem wir die resultierenden potentiellen Energien analysieren, und leiten weitere Potentiale her, die die Störung geometrischer Eigenschaften wie Fläche und Winkel erfassen. Verfahren zur interaktiven Flächenbearbeitung ermöglichen schnelle und intuitive Änderungen an einer komplexen Oberfläche. Dazu wählt der Benutzer Teile der Fläche und bewegt diese durch den Raum. Ein Deformationsmodell extrapoliert interaktiv die Transformation der gewählten Teile auf die restliche Fläche. Diese Arbeit stellt eine neue differentielle Flächenrepräsentation für diskrete Flächen vor, die zu einem einfach und interaktiv zu optimierendem Potential führt. Obwohl das vorgeschlagene Potential nicht physikalisch korrekt ist, sind die resultierenden Deformationen intuitiv. Mittels eines Parameters lassen sich außerdem bestimmte Materialeigenschaften einstellen. Panoramakarten im Stile von Heinrich Berann sind eine Verschmelzung von Landschaftsillustration und geographischer Karte. Traditionell werden sie so von Hand gezeichnet, dass bestimmt Merkmale wie beispielsweise Skipisten oder Wanderwege in einem Gebiet unverdeckt und gut sichtbar bleiben, was große Kunstfertigkeit verlangt. Obwohl diese Art der Darstellung nicht maßstabsgetreu ist, sind Abweichungen auf den ersten Blick meistens nicht zu erkennen. Dadurch kann der Betrachter markante Details schnell wiederfinden und sich so innerhalb des Gebietes orientieren. Diese Arbeit stellt das erste, vollautomatische Verfahren zur Erzeugung von Panoramakarten vor. Grundlage ist wiederum eine verallgemeinerte Oberflächendeformation, die sowohl auf Formerhaltung als auch auf die Sichtbarkeit vorgegebener geographischer Merkmale abzielt

Modélisation de la propagation des incertitudes des mesures sur l'aube d'une turbine hydraulique par Krigeage et simulations stochastiques

Ce projet de recherche est une contribution pour estimer la propagation des incertitudes des mesures expérimentales. Le krigeage, une méthode d’interpolation spatiale utilisée en géostatistique, a été exploité pour prédire les mesures manquantes d’une part et pour conditionner les simulations stochastiques d’autre part. Les simulations stochastiques conditionnelles ont réussi à franchir l’effet de lissage causé par le krigeage et ont abouti à une cartographie des estimations des mesures manquantes et des incertitudes de mesure qui y sont associées. L’interpolation spatiale des mesures expérimentales a pour but d’ajuster (calibrer) les calculs réalisés suite à des simulations par des éléments finis ÉFs. Les codes actuels permettent une simple estimation de la charge statique appliquée sur l’aube de la turbine, mais ils sont incapables de quantifier la charge dynamique. L’objectif est de prédire à partir de quelques mesures localisées spatialement le reste des contraintes ainsi que la propagation spatiale des incertitudes. Le travail repose sur une analyse variographique, à partir des résultats des simulations par des ÉFs. L’hypothèse majeure du présent projet stipule que la « vraie » mesure aura la même structure (morphologie) de variabilité spatiale que les résultats des simulations par des ÉFs. On a réussi à estimer adéquatement l’incertitude spatiale sur une éprouvette à encoches, puis sur une zone de l’aube d’une turbine hydraulique. On est parvenu à prédire la totalité des mesures manquantes à partir d’un échantillon de l’ordre de 1% du domaine d’étude. Les tests statistiques ont confirmé la validité de nos résultats avec des coefficients de corrélation ajustés qui dépassent les 90% pour les deux cas d’études. Finalement, l’approche utilisée a démontré sa capacité pour des domaines d’étude 2D ainsi que 3D. Dans une perspective de recherche ultérieure, on pourra procéder, d’une part, à une optimisation d’échantillonnage en analysant le nombre optimal ainsi que les localisations idéales des mesures et d’autre part à l’approche bayésienne qui utilisera nos résultats comme des données primaires à priori

Peinture numérique sur modèles 3D en usage récréatif

Creating digital 3D scenes is attractive for the general public. However, even if hardware and financial constraints tend to disappear, the creation of 3D content remains a difficult task for novice users. Indeed, 3D modeling software is complex and requires a long learning process that is not suitable for recreational use. The purpose of this work is to contribute to the democratization of digital 3D creation by the study and design of human-computer interactions that are appropriate to novice users.We focus on the 3D painting task: digital painting on 3D models. We analyze the problem according to three axes: stylus interaction, navigation inside the 3D scene, and the combination of both painting and navigation. We first present a state of the art regarding the techniques of 3D painting and 3D navigation as well as their possible combinations. We also survey the existing input devices for 3D painting.We then present our three main contributions. A first experiment allows us to evaluate the effect of the directness of interaction on the 3D painting task. The study reveals that direct interaction leads to the drawing of higher quality line segments than indirect interaction. Next, we propose new interaction techniques for rotating around 3D objects. They are evaluated through another experiment that reveals the importance of a new criterion that we introduce: surjection. Finally, we present an evaluation of various combinations of 3D navigation and 3D painting interaction techniques. This study reveals that a bimanual interaction combining touch and stylus is the most appropriate for digital painting on 3D models by novice users.Our work, considered with other efforts that aim at simplifying 3D modeling, indicates that digital 3D creation for the general public is within reach.La création de scènes numériques 3D exerce un attrait important auprès du grand public. Cependant, même si les contraintes matérielles ou financières tendent à disparaître, créer du contenu numérique 3D reste une tâche difficile pour le débutant. Les logiciels de modélisation 3D sont complexes, et nécessitent un apprentissage long qui n'est pas adapté à un usage récréatif. L'objectif des travaux présentés dans ce mémoire est de contribuer à la démocratisation de la création numérique 3D par l'étude et la conception d'interactions homme-machine adaptées aux utilisateurs novices.Nous focalisons sur la tâche de peinture sur modèles 3D. Le problème est analysé selon trois axes : interaction avec le pinceau numérique, navigation dans la scène, et combinaison de la peinture et de la navigation. Nous établissons un état de l'art des différentes techniques de peinture 3D et de navigation 3D ainsi que de leurs possibilités de combinaison. Nous passons également en revue les différents types de dispositifs existant pour la peinture 3D.Nous présentons ensuite nos trois principales contributions. Une première étude expérimentale permet d'évaluer l'influence de l'aspect direct de l'interaction sur la peinture numérique 3D. L'étude révèle que l'interaction directe permet aux participants de produire des lignes de meilleure qualité que l'interaction indirecte. Nous proposons ensuite de nouvelles techniques de rotation autours d'un objet 3D. Leur efficacité est évaluée de manière qualitative et quantitative, et permet de montrer le rôle joué par un nouveau critère que nous introduisons: la surjection. Enfin, nous proposons une étude expérimentale des combinaisons d'interactions de navigation et de peinture 3D. Cette étude nous permet d'identifier une interaction bi-manuelle, au touché et au stylet, comme l'interaction la mieux adaptée pour la peinture de modèles 3D par des utilisateurs novices.Nos travaux, vus en parallèle d'autres efforts qui visent à simplifier les tâches de modélisation, indiquent que la création numérique 3D accessible au plus grand nombre n'est plus une utopie

Two-Part Texture Mappings

Most published techniques for mapping two-dimensional texture patterns onto three-dimensional curved surfaces assume that either the texture pattern has been predistorted to compensate for the distortion of the mapping or the curved surfaces are represented parametrically. The authors address the problem of mapping undistorted planar textures onto arbitrarily represented surfaces. Their mapping technique is done in two parts. First the texture pattern is embedded in 3- space on an intermediate surface. Then the pattern is projected onto the target surface in a way that depends only on the geometry of the target object (not on its parametrization). Both steps have relatively low distortion, so the original texture need not be predistorted. The authors also discuss interactive techniques that make two-part mapping practica