Sketch-based interactive shape deformation using shading isophotes

Abstract

De plus en plus d'importance est accordée à la création d'objets 3D en raison des récents essors technologiques. Il est donc crucial de fournir des outils appropriés et accessibles aux utilisateurs de tous les horizons. Malheureusement, les outils traditionnellement utilisés en création 3D sont conçus pour des professionnels, exigent des formations complexes et de longue durée, et ne sont pas adaptés à ceux inexperimentés qui forment la vaste majorité des utilisateurs potentiels. Nous proposons un outil de création simplifié qui utilise des méthodes inspirées d'esquisses. Dans un premier temps, le maillage désiré est créé à partir d'un contour tracé. L'intérieur est gonflé suivant la méthode de Dvoroznak et al. Dans un deuxième temps, la hauteur des sommets du maillage est manipulée en modifiant les courbes formées par l'ombrage. Cet ombrage provient d'un modèle de réflexion Lambertien pour une lumière directionnelle donnée. Notre méthode consiste à utiliser les courbes formées par la méthode des charactéristiques associée au problème de figure dérivée de l'ombre (Shape-From-Shading). Avec les courbes, nous identifions les régions affectées par la modification de l'ombrage. L'une de ces régions sera utilisée pour interpoler l'ombrage d'après la nouvelle isophote. À partir de ce nouvel ombrage, les courbes de la méthode des characteristiques seront utilisées afin de trouver le nouveau déplacement en s'assurant d'altérer uniquement la région affectée par le changement dans l'ombrage. Les maillages créés peuvent ensuite être combinés suivant la méthode proposée par Dvoroznak et al. afin de former un maillage unique et complexe. Notre outil se veut plus intuitif que les outils traditionnels de création. Nos résultats en illustrent le potentiel.

Due to recent technological advances, the creation of 3D objects is becoming more important. It is critical to offer appropriate and accessible tools to users from diverse backgrounds. Unfortunately, the tools traditionally used in 3D creation are designed for professionals, require complex and time-consuming training, and are unsuitable for inexperienced users who form the vast majority of potential users.

We propose a simplified creation tool that uses sketch-based methods. First, the desired mesh is created from a traced outline. The interior is inflated following the method of Dvoroznak et al. Second, the height (displacement) of the mesh is achieved by altering the strips created by shading. Shading is the result of a Lambertian reflection model for a given directional light.

Our method consists of using the strips from the method of characteristics applied to solve Shape-From-Shading. Using the strips, we identify the regions affected by the change in shading. One of these regions will be used to interpolate the shading according to the new isophote. From this new shading, the characteristic strips will be used to find the new height, ensuring that only the region affected by the change in shading is altered. The meshes created can then be combined, inspired by the method proposed by Dvoroznak et al. to form a single, complex mesh. Our tool is designed to be more intuitive than the ones provided by professional 3D software. Our results illustrate its potential.