The Office of the Future:
A Unified Approach to Image-Based Modeling and
Spatially Immersive Displays
Ramesh Raskar, Greg Welch, Matt Cutts, Adam Lake, Lev
Stesin, Henry Fuchs
Student: Markus Lupert
Betreuer: Thomas Sprenger
Abstract
In diesem Paper werden Ideen und Techniken vorgestellt, um ein Office
of the Future implementieren zu koennen. Ein elementares Verfahren ist
die dynamische Extraktion von Tiefen- und Reflectanceinformationen der
sichtbaren Oberflaechen im Buero, sodass diese Flaechen als spatially
immersive Displays benutzt werden koennen. Weiter werden Methoden
praesentiert, um image-based Modelle mit nicht wahrnehmbaren Licht zu
erfassen, und um Bilder auf willkuerliche Oberflaechen zu projizieren. |
Point Sample Rendering
J. P. Grossman, William J. Dally
Student: A. Desboeufs
Betreuer: Matthias Zwicker
Abstract
Point Sample Rendering is an algorithm which features the speed of
image based graphics with quality, flexibility and memory requirements
approaching those traditional polygon graphics. Objects are represented
as a dense set of point samples which can be rendered extremely
quickly. These point samples contain precise depth and reflectance
information, allowing objects to be rendered in dynamically lit
environments with no geometric artifacts. Because the point samples are
view-independent, point sample representations contain very little
redundancy, allowing memory to be used efficiently. |
The VoxelBlaster Real-Time Ray-Casting
System
Hanspeter Pfister et al.
Student: Stephan Würmlin
Betreuer: Matthias Zwicker
Abstract
Real-time volume rendering is an enabling technology for medical
applications including diagnosis, surgical training, and surgical
simulation. This paper describes the Mitsubishi VolumePro Board, the
world's first high-quality real-time volume rendering system for PC
class computers. VolumePro implements object-space ray-casting with
parallel slice-by-slice processing similar to shear-warp rendering. The
discussion of the architecture focuses on the rendering pipeline, the
memory organization, and sectioning. The paper describes several
features of VolumePro, such as supersampling, supervolumes, and crop
and cut planes. The system renders about 533 million interpolated,
Phong illuminated, composited samples per second. This is sufficient to
render a 256x256x256 volume at 30 frames per second. |
Robust Mesh Watermarking
Emil Praun, Hugues Hoppe, Adam Finkelstein
Student: Donat Hauser
Betreuer: Oliver Staadt
Abstract
In dieser Arbeit wird ein Watermark-Verfahren für
Dreieckmesh-Modelle vorgestellt. Das Verfahren dient dem Schutz von
Urheberrechten und ist robust gegenüber diversen Angriffen.
Bewährte Watermarking-Verfahren verwenden einen
"spread-spectrum"-Ansatz indem sie das Dokument in den
Frequenzbereich transformieren und dort die Koeffizienten der
energiereichsten Basisfunktionen perturbieren. Eine mögliche
Verallgemeinerung des "spread-spectrum"-Verfahrens auf
Flächen wird in dieser Arbeit vorgestellt. In einem ersten Schritt
wird das Dreieckmesh in ein progressives Mesh konvertiert. Die
Konstruktion geeigneter Basisfunktionen erlaubt das Lokalisieren
visuell ausgeprägtesten Bereiche des Modells. Es folgt das
Einfügen der Watermark durch leichte Perturbierung der Knoten.
Für die Detektion der Watermark eines verdächtigen Meshs wird
das Modell optional registriert und/oder mittels einem Resampling
Prozess vorverarbeitet. Die Watermark lässt sich anschliessend mit
der Methode der kleinsten Quadrate aus dem Modell extrahieren. Zum
Schluss wird durch Vergleich der eingefügten und extrahierten
Watermark die Wahrscheinlichkeit berechnet, ob das verdächtige
Modell unabhängig vom Originalmodell entstanden ist.
Das vorgestellte Verfahren hat sich als robust gegenüber einer
Vielzahl von Angriffen erwiesen Dazu gehören das Umordnen von
Knoten, Hinzufügen von Noise, Ähnlichkeitstransformationen,
Cropping, Glättungsfilter, Vereinfachung und Einfügen einer
zweiten Watermark. |
Progressive Forest Split Compression
Gabriel Taubin, André Guéziec, William
Horn, Francis Lazarus
Student: Philipp Kramer
Betreuer: Andreas Hubeli
Abstract
Progressive Forest Split Compression ist ein Algorithmus zum
Komprimieren von geometrischen Objekten. Die Komprimierung ist so
gewählt, dass beim Entkomprimieren das Objekt stufenweise
detailierter (progressive) dargestellt werden kann. Das Verfahren baut
auf der Methode der Topological Surgery auf. |
An Anthropometric Face Model using
Variational Techniques
Douglas DeCarlo, Dimitris Metaxas, Matthew Stone
Student: Remo Ziegler
Betreuer: S. H. Martin Roth
Abstract
Die Motivation dieses Papers ist die automatische Generierung von
Gesichtern an Hand von gewissen Messwerten und constraints, welche die
Modellierung von virtuellen Gesellschaften ermöglichen soll. Die
Initialmesswerte werden einer anthropometrischen Statistik für
Gesichtsmasse entnommen. Mit Hilfe bestimmter Proportionen werden alle
weiter benötigten Messwerte zufällig berechnet. Um aus diesem
geometrischen Modell eine eindeutige Oberfläche zu erhalten,
benutzt man die Eigenschaften der Krümmung und der Dehnung der
Haut an bestimmten Stellen im Gesicht. Zur Modellierung der
Oberfläche wird eine B-Spline-Funktion verwendet, was eine glatte
Oberflächendarstellung ermöglicht. Durch Variationenrechnung
verknüpft man alle diese Bedingungen mit einer mathematischen
Form, die es zu minimieren gilt. |
Large Steps in Cloth Simulation
David Baraff, Andrew Witkin
Student: Martin Hauser
Betreuer: Daniel Bielser
Abstract
Seit mehr als einem Jahrzehnt bildet die physikalisch-basierte
Kleideranimation eines Herausforderung für die Computer-Graphik.
Im Allgemeinen verwendeten bisherige Systeme zur Stoffsimulation zur
Lösung der zu Grunde liegenden Differentialgleichung (siehe
Physikalisches Model) explizite Methoden wie Euler oder Runge-Kutta.
Der Flaschenhals dieser Methoden sind die kleinen Zeitschritte, die zur
Vermeidung von numerischen Instabilitäten verwendet werden
müssen. Das Paper von David Baraff und Andrew Witkin beschreibt
nun ein Stoffsimulationssystem, das numerische Stabilität auch bei
grossen Schrittweiten bietet. Der Titel "Large Steps in Cloth
Simulation" darf deshalb sowohl wörtlich als auch im
übertragenen Sinn verstanden werden: Die grossen Schrittweiten bei
der Lösung der Differential-gleichung sind ein grosser Schritt in
der Stoffsimulation. |
NeuroAnimator:
Fast Neural Network Emulation and Control of
Physics-Based Models
Radek Grzeszczuk, Demetri Terzopoulos, Geoffrey Hinton
Student: Martin Spengler
Betreuer: Rolf Koch
Abstract
Beim NeuroAnimator handelt es sich um eine Methode, Animationen
physikbasierter Modelle zu emulieren. Dank gewisser Eigenschaften der
dazu eingesetzten künstlichen neuronalen Netzwerke, ist diese
Emulation um ein Vielfaches schneller als die klassische numerische
Simulation der Modelle mit Integrationsvefahren wie dem
Runge-Kutta-Algorithmus. Weiter eignet sich der NeuroAnimator dazu,
realistische Kontrollfunktionen für die Animationsberechnung zu
erzeugen. Neben dem Einsatz im Bereich der artificial lifeforms
gewinnen solche physikbasierten Animationsverfahren auch zunehmend in
der Unterhaltungsbranche an Bedeutung. |
Real-Time Techniques For 3D Flow
Visualization
Anton Fuhrmann, Eduard Gröller
Student: Stefan Berger
Betreuer: Ronny Peikert
Abstract
Strömungen spielen in vielen Ingenieur-Entwicklungsgebieten eine
wichtige Rolle. Im Fahrzeugbau zum Beispiel entscheidet die Aerodynamik
einer Karosserie weitgehend über den Treibstoffverbrauch und die
Geräuschentwicklung eines zukünftigen Fahrzeuges. Der
Computer stellt eine sehr komfortable Plattform dar, solche
Strömungen zu simulieren und verschiedene Parameter der
Strömung rasch und einfach zu verändern. Doch bereits bei der
Darstellung 2-dimensionaler Strömungen muss stark abstrahiert
werden, wenn nur schon Richtung und Geschwindigkeit des
Strömungsfeldes dargestellt werden sollen. Erweitert man das Feld
um eine weitere Dimension, scheint dies aufgrund der grossen
Informationsdichte eine schier unlösbare Aufgabe zu werden. Die
Ausarbeitung von A.Fuhrmann und E.Gröller beschreibt eine
faszinierende Möglichkeit der Visualisierung wie auch der
Interaktion bezüglich stehenden, 3-dimensionalen Strömungen
in Echtzeit. |
Recovering Photometric Properties
Of Architectural Scenes From Photographs
Yizhou Yu, Jitendra Malik
Student: Anton Schultschik
Betreuer: Reto Lütolf
Abstract
Die vorgestellte Methode erweitert den bildbasierten Ansatz zur
Rekonstruktion von Gebäuden aus mehreren Photos durch ein
Beleuchtungsmodell. Ausgehend von einem hybriden geometrischen und
bildbasierten Renderingsystem werden die durch die Photos gesammelten
Bilddaten zur Modellierung von Lichtquellen und Reflexionsfunktionen
für das Gebäude verwendet. So kann eine Entkopplung der
Oberflächeneigenschaften von den Lichtquellen für den bisher
rein bildbasierten Teil erreicht werden. Dadurch können neue,
synthetische Bilder unter verschiedenen Beleuchtungsbedingungen
generiert werden. |
H3: Laying Out Large Directed Graphs in
3D Hyperbolic Space
Tamara Munzner
Student: Pascal Glardon
Betreuer: Thomas Sprenger
Abstract
H3 ist eine Methode für die Darstellung grosser gerichteter
Graphen - wie zum Beispiel eine Web Struktur - im drei dimensionalen
Raum. Diese Methode ist eine Erweiterung schon existierender Methoden
für solche Darstellungen. H3 hat mehrere Vorteile verglichen mit
den bisherigen Ideen:
(1) Dank der Benutzung der natürlichen Hierarchie der gegebenen
Daten können grössere Strukturen dargestellt werden.
(2) Durch die Benützung des hyperbolischen statt des euklidischen
Raumes, verfügt man über einen unendlichen Raum für die
Daten.
(3) Es entsteht eine Verbesserung der traditionellen Darstellung im 3D
hyperbolischen Raum.
Anstatt die Kinder auf dem Umkreis der Basis eines Kegels einzusetzen,
legt man eine Hemisphäre auf die Öffnung des Kegels und setzt
dann alle Kinder auf die Oberfläche der Kalotte. |
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