Décimation de maillages multiples sensible à la proximité et utilisant une métrique d’erreur quadrique

Proximity-aware multiple meshes decimation using quadric error metric

• Auteur / Autrice : Anahid Ghazanfarpour
• Direction : Jean-Pierre Jessel, Nicolas Mellado
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Image, information, hypermedia
• Date : Soutenance le 22/11/2019
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, informatique et télécommunications (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Informatique de Toulouse (1995-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Infographie

Calcul adaptatif

Mots clés libres

Informatique graphique

Traitement de maillage

Décimation de maillage

Métrique d'erreur quadrique

Démontage virtuel

Computer graphics

Mesh processing

Mesh decimation

Quadric error metric

Virtual disassembly

Résumé

La décimation progressive de maillage par l'application successive d'opérateurs topologiques est un outil standard de traitement de la géométrie. Un élément clé de tels algorithmes est la métrique d'erreur, qui donne la priorité aux opérateurs minimisant l'erreur de décimation. La plupart des travaux précédents se concentrent sur la préservation des propriétés locales du maillage lors du processus de décimation, le plus notable étant la métrique d'erreur quadrique qui utilise l'opérateur d'effondrement d'arête. Toutefois, les maillages obtenus à partir de scènes issues de CAO et décrivant des systèmes complexes requièrent souvent une décimation significative pour la visualisation et l'interaction sur des terminaux bas de gamme. Par conséquent, la préservation de la disposition des objets est nécessaire dans de tels cas, afin de préserver la lisibilité globale du système pour des applications telles que la réparation sur site, l'inspection, la formation, les jeux sérieux, etc. Dans ce contexte, cette thèse a trait à préserver la lisibilité des relations de proximité entre maillages lors de la décimation, en introduisant une nouvelle approche pour la décimation conjointe de multiples maillages triangulaires présentant des proximités. Les travaux présentés dans cette thèse se décomposent en trois contributions. Tout d'abord, nous proposons un mécanisme pour la décimation simultanée de multiples maillages. Ensuite, nous introduisons une métrique d'erreur sensible à la proximité, combinant l'erreur locale de l'arête (i.e. la métrique d'erreur quadrique) avec une fonction pénalisant la proximité, ce qui augmente l'erreur des effondrements d'arête là où les maillages sont proches les uns des autres. Enfin, nous élaborons une détection automatique des zones de proximité. Pour finir, nous démontrons les performances de notre approche sur plusieurs modèles générés à partir de scènes issues de CAO.

Progressive mesh decimation by successively applying topological operators is a standard tool in geometry processing. A key element of such algorithms is the error metric, which allows to prioritize operators minimizing the decimation error. Most previous work focus on preserving local properties of the mesh during the decimation process, with the most notable being the Quadric Error Metric which uses the edge collapse operator. However, meshes obtained from CAD scenes and describing complex systems often require significant decimation for visualization and interaction on low-end terminals. Hence preserving the arrangement of objects is required in such cases, in order to maintain the overall system readability for applications such as on-site repair, inspection, training, serious games, etc. In this context, this thesis focuses on preserving the readability of proximity relations between meshes during decimation, by introducing a novel approach for the joint decimation of multiple triangular meshes with proximities. The works presented in this thesis consist in three contributions. First, we propose a mechanism for the simultaneous decimation of multiple meshes. Second, we introduce a proximity-aware error metric, combining the local edge error (i.e. Quadric Error Metric) with a proximity penalty function, which increases the error of edge collapses modifying the geometry where meshes are close to each other. Last, we devise an automatic detection of proximity areas. Finally, we demonstrate the performances of our approach on several models generated from CAD scenes.