Symmetry in 3D shapes - analysis and applications to model synthesis

Abstract

Symmetry is an essential property of a shapes' appearance and presents a source of information for structure-aware deformation and model synthesis. This thesis proposes feature-based methods to detect symmetry and regularity in 3D shapes and demonstrates the utilization of symmetry information for content generation. First, we will introduce two novel feature detection techniques that extract salient keypoints and feature lines for a 3D shape respectively. Further, we will propose a randomized, feature-based approach to detect symmetries and decompose the shape into recurring building blocks. Then, we will present the concept of docking sites that allows us to derive a set of shape operations from an exemplar and will produce similar shapes. This is a key insight of this thesis and opens up a new perspective on inverse procedural modeling. Finally, we will present an interactive, structure-aware deformation technique based entirely on regular patterns.

Symmetrie ist eine essentielle Eigenschaft für das Aussehen eines Objekts und bietet eine Informationsquelle für strukturerhaltende Deformation und Modellsynthese. Diese Arbeit beschäftigt sich mit merkmalsbasierter Symmetrieerkennung in 3D-Objekten und der Synthese von 3D-Modellen mittels Symmetrieinformationen. Zunächst stellen wir zwei neue Verfahren zur Merkmalserkennung vor, die hervorstechende Punkte bzw. Linien in 3D-Objekten erkennen. Darauf aufbauend beschreiben wir einen randomisierten, merkmalsbasierten Ansatz zur Symmetrieerkennung, der ein Objekt in sich wiederholende Bausteine zerlegt. Des Weiteren führen wir ein Konzept zur Modifikation von Objekten ein, welches Andockstellen in Geometrie berechnet und zur Generierung von ähnlichen Objekten eingesetzt werden kann. Dieses Konzept eröffnet völlig neue Möglichkeiten für die Ermittlung von prozeduralen Regeln aus Beispielen. Zum Schluss präsentieren wir eine interaktive Technik zur strukturerhaltenden Deformation, welche komplett auf regulären Strukturen basiert.