Upload
duongtram
View
232
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
11
CS597D:Geometric Analysis
of 3D Models
CS597D:Geometric Analysis
of 3D Models
Thomas Funkhouser
Princeton University
CS597D, Fall 2003
Thomas Funkhouser
Princeton University
CS597D, Fall 2003
Introduction
���������������������� ��������������������������� ������������
Call me Ishmael. Some years ago --never mind how long precisely --having little or no money in my purse, and nothing particular to interest me on shore, I thought I would sail about a little and see the watery part of the world. It is a way I have of driving off the spleen, and regulating the circulation. Whenever I find myself growing grim about the mouth; whenever it is a damp, drizzly November in my soul; whenever I find myself involuntarily pausing before coffin warehouses, and bringing up the rear of every funeral I meet; and especially whenever my hypos get such an upper hand of me, …
2D Images
Text
Audio
What about 3D data?
Image courtesy ofwww.dreamhorse.com
22
Introduction
�������� ���������������������������������
Someday 3D models will be as common as images are today
Someday 3D models will be as common as images are today
Cheap Scanners World Wide Web3D CafeCyberware
Fast Graphics CardsATI
Images courtesy ofCyberware, ATI, & 3Dcafe
Motivation
������������� ������ ����������������� ��������� ���������
Future research will ask:“How do we find 3D data?” Future research will ask:
“How do we find 3D data?”
Utah VW Bug Utah Teapot Stanford Bunny
Images courtesy ofStanford & Utah
Previous research has asked:“How do we acquire 3D data?”Previous research has asked:“How do we acquire 3D data?”
33
Introduction
���������������������������������������������� ���������� ������������������
Images courtesy ofDe Espona & Utah
Utah VW Bug
Analysis algorithms also are needed to create “useful” 3D models from “raw” 3D data
Analysis algorithms also are needed to create “useful” 3D models from “raw” 3D data
Introduction
�� ������������������������� � ��������� ����������� ����� ������������������������
ObjectRecognition
ObjectRetrieval
ObjectClassification
ObjectSynthesis
MatchingObject
SimilarObjects
MatchingClass
NovelObjects
ShapeIndex
ShapeDescriptor
ShapeAnalysis
IndexConstruction
ShapeAnalysis
Clustering &Learning
ClassSpecification
Databaseof
3D Models
GeometricQuery
44
Introduction
������� ��������������� �!
2D Image3D Model
Images courtesy ofGeorgia Tech and
www.dreamhorse.com
Lecture Outline
"��������
#������
$���������
%�� ����������
& '����
& %�� ����(
& �� ����
������
55
Shape Analysis Problems
)*����� +
& ,������������
& -���������
& '�������
& ���� �����
& .������
& ����������
& %�� ��������
& %� �����
& ��������
Shape Analysis Problems
)*����� +
Ø ,������������
& -���������
& '�������
& ���� �����
& .������
& ��������
& ����������
& %�� ��������
& %� �����
“How can we find significant geometric features robustly?”“How can we find significant geometric features robustly?”
Images courtesy of Bill Regli,
Drexel University
66
Shape Analysis Problems
)*����� +
& ,������������
Ø -���������
& '�������
& ���� �����
& .������
& ��������
& ����������
& %�� ��������
& %� �����
“How can we decompose a 3D model into its parts?”“How can we decompose a 3D model into its parts?”
Images courtesy of Ayellet Tal, Technion &
Princeton University
Shape Analysis Problems
)*����� +
& ,������������
& -���������
Ø '�������
& ���� �����
& .������
& ��������
& ����������
& %�� ��������
& %� �����
“How can we decompose a 3D model into its parts?”“How can we decompose a 3D model into its parts?”
Images courtesy of Ayellet Tal, Technion &
Princeton University
Handle
Cup
77
Shape Analysis Problems
)*����� +
& ,������������
& -���������
& '�������
Ø ���� �����
& .������
& ��������
& ����������
& %�� ��������
& %� �����
“How can we align features of 3D models?”“How can we align features of 3D models?”
Images courtesy of Emil Praun
Shape Analysis Problems
)*����� +
& ,������������
& -���������
& '�������
& ���� �����
Ø .������
& ��������
& ����������
& %�� ��������
& %� �����
“How can we compute a measure of geometric similarity?”“How can we compute a measure of geometric similarity?”
Image courtesy of Ilya Vakser, GRAMM
88
Shape Analysis Problems
)*����� +
& ,������������
& -���������
& '�������
& ���� �����
& .������
Ø ��������
& ����������
& %�� ��������
& %� �����
“How can we find 3D models best matching a query?”“How can we find 3D models best matching a query?”
1)
2)
3)
4)
Query
Ranked Matches
Shape Analysis Problems
)*����� +
& ,������������
& -���������
& '�������
& ���� �����
& .������
& ��������
Ø ����������
& %�� ��������
& %� �����
“How can we find a given 3D model in a large database?”“How can we find a given 3D model in a large database?”
Images courtesy of Florida State Univ.
99
Shape Analysis Problems
)*����� +
& ,������������
& -���������
& '�������
& ���� �����
& .������
& ��������
& ����������
Ø %�� ��������
& %� �����
“How can we determine the class of a 3D model?”“How can we determine the class of a 3D model?”
Images courtesy of Darpa E3D Project
Query
Classes
Shape Analysis Problems
)*����� +
& ,������������
& -���������
& '�������
& ���� �����
& .������
& ��������
& ����������
& %�� ��������
Ø %� �����
“How can we learn classes of 3D models automatically?”“How can we learn classes of 3D models automatically?”
Images courtesy of Viewpoint
1010
Lecture Outline
"��������
#������
$���������
%�� ����������
& '����
& %�� ����(
& �� ����
������
Shape Analysis Applications
)*����� +
& /����������
& $�������
& .����������%$�
& %���� ��
& .������
& #����������
& .�����������
& .�������
& ,���� ��
& $�
1111
Shape Analysis Applications
)*����� +
Ø /����������
& $�������
& .����������%$�
& %���� ��
& .������
& #����������
& .�����������
& .�������
& ,���� ��
& $�
vp41620.wrl
Shape Analysis Applications
)*����� +
& /����������
Ø $�������
& .����������%$�
& %���� ��
& .������
& #����������
& .�����������
& .�������
& ,���� ��
& $�
Image courtesy of Ayellet Tal, Technion &
Princeton University
1212
Shape Analysis Applications
)*����� +
& /����������
Ø $�������
& .����������%$�
& %���� ��
& .������
& #����������
& .�����������
& .�������
& ,���� ��
& $�
Movie courtesy of Ayellet Tal, Technion &
Princeton University
Shape Analysis Applications
)*����� +
& /����������
& $�������
Ø .����������%$�
& %���� ��
& .������
& #����������
& .�����������
& .�������
& ,���� ��
& $�
Images courtesy of Bill Regli,
Drexel University
1313
Shape Analysis Applications
)*����� +
& /����������
& $�������
& .����������%$�
Ø %���� ��
& .������
& #����������
& .�����������
& .�������
& ,���� ��
& $�
Morphine
Shape Analysis Applications
)*����� +
& /����������
& $�������
& .����������%$�
& %���� ��
Ø .������
& #����������
& .�����������
& .�������
& ,���� ��
& $�
Images courtesy of Darpa E3D Project
1414
Shape Analysis Applications
)*����� +
& /����������
& $�������
& .����������%$�
& %���� ��
& .������
Ø #����������
& .�����������
& .�������
& ,���� ��
& $�
Images courtesy of Delson & Freiss
Shape Analysis Applications
)*����� +
& /����������
& $�������
& .����������%$�
& %���� ��
& .������
& #����������
Ø .�����������
& .�������
& ,���� ��
& $�
Image courtesy of Ilya Vakser, GRAMM
1515
Shape Analysis Applications
)*����� +
& /����������
& $�������
& .����������%$�
& %���� ��
& .������
& #����������
& .�����������
Ø .�������
& ,���� ��
& $�
Image courtesy of Polina Golland, MIT
Hippocampus-amygdala study in schizophrenia
Shape Analysis Applications
)*����� +
& /����������
& $�������
& .����������%$�
& %���� ��
& .������
& #����������
& .�����������
& .�������
Ø ,���� ��
& $�
Images courtesy of Boeing
1616
Shape Analysis Applications
)*����� +
& /����������
& $�������
& .����������%$�
& %���� ��
& .������
& #����������
& .�����������
& .�������
& ,���� ��
Ø $�
Images courtesy of Stanford University
Lecture Outline
"��������
#������
$���������
%�� ����������
& '����
& %�� ����(
& �� ����
������
1717
Lectures
0���� +
& .���� �12345
& $��������� �16345
-���(�� +
& #���� ��
& -���
& 7�
Coursework
"����� +
& #�� ��������
& '������ � ���
�������� +
& 0������ �����8�� �19:����( �����5
& #���� �����( ������������� ����� ������
& $�������1 5������������� �
1818
Course Projects
-���������� +
& ;�������� ������
& ;�����������
& %������������
& < �������
& ����������
& ;�������������
& ;���%-�����������
Course Projects
-���������� +
Ø ;�������� ������
& ;�����������
& %������������
& < �������
& ����������
& ;�������������
& ;���%-����������� Reflective symmetry descriptors
Images courtesy of Misha Kazhdan
1919
Course Projects
-���������� +
& ;�������� ������
Ø ;�����������
& %������������
& < �������
& ����������
& ;�������������
& ;���%-�����������
Images courtesy of Katz & Tal
Hierarchical Mesh Decomposition using Fuzzy Clustering and Cuts
[Katz & Tal, 2003]
Course Projects
-���������� +
& ;�������� ������
& ;�����������
Ø %������������
& < �������
& ����������
& ;�������������
& ;���%-�����������
Harmonic Descriptor
Spin Image
Shape Context
Images courtesy of Kazhdan, Johnson, & Belongie
2020
Course Projects
-���������� +
& ;�������� ������
& ;�����������
& %������������
Ø < �������
& ����������
& ;�������������
& ;���%-�����������
Reflective symmetry descriptor
Mesh simplification
Images courtesy of Hoppe & Kazhdan
Course Projects
-���������� +
& ;�������� ������
& ;�����������
& %������������
& < �������
Ø ����������
& ;�������������
& ;���%-�����������
Text
Shape
Appearance
2121
Course Projects
-���������� +
& ;�������� ������
& ;�����������
& %������������
& < �������
& ����������
Ø ;�������������
& ;���%-�����������
Modeling by Example
Course Projects
-���������� +
& ;�������� ������
& ;�����������
& %������������
& < �������
& ����������
& ;�������������
Ø ;���%-�����������
Mechanical CAD1
Paleontology
Chemistry
MolecularBiology
Ilya Vakser (GRAMM)
National Design Repository