10.14489/vkit.2019.05.pp.022-027

DOI: 10.14489/vkit.2019.05.pp.022-027

Вяткин С. И., Долговесов Б. С.
МЕТОД СЖАТИЯ ОБЪЕМНЫХ ДАННЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ФУНКЦИЙ ВОЗМУЩЕНИЯ
(с. 22-27)

Аннотация. Предложен метод сжатия объемных данных с применением функций возмущения (преобразование воксельных массивов данных в функционально-базируемое описание поверхностей). При реализации метода использован обратный обход восьмеричного дерева деления пространства объекта. Преобразование происходит в результате строгого математического вычисления, а не с помощью итераций и приближений, которые приводят к частичной потере информации. Метод реализует решение системы уравнений для каждого уровня деления пространства объекта и минимизацию числа функций. Результаты моделирования подтвердили работоспособность и эффективность разработанного метода.

Ключевые слова: объемные данные; функции возмущения; восьмеричное дерево деления пространства объекта.

Vyatkin S. I., Dolgovesov B. S.
COMPRESSION OF VOLUME DATA WITH THE USE OF PERTURBATION FUNCTIONS
(pp. 22-27)

Abstract. The representation of geometric objects based on volumetric data has advantages in many geometry processing applications. However, surface based algorithms like shape fairing or freeform modeling need a topological manifold representation. Therefore, it is necessary to find effective conversion algorithms to generate surface descriptions for the geometry, which defined by a volumetric data set. There are two major classes of surface representations in computer graphics: parametric surfaces and implicit surfaces. Parametric surfaces are defined as the range of a function and implicit surfaces are defined as the kernel of a function. The concept behind volume representations for geometric models is that they characterize the whole space enclosing an object. By this, they are independent from the actual surface topology and this is why volume representations are preferred in applications where the topology of an object can be complicated or even changes during an operation. Conversion from parametric to implicit requires computing the surface’s distance field while conversion from implicit to parametric is usually done by finding surface samples and connecting them to a polygonal mesh. In this paper, a new technique for the conversion from the volume representation of an object to the function-based representation of its surface is proposed. The surface compression method is an octal-tree subdivision algorithm with an enhanced quality of the output function-based surfaces.

Keywords: Volumetric data; Perturbation functions; Octal-tree subdivision of the object space.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

С. И. Вяткин, Б. С. Долговесов (Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения РАН, Новосибирск, Россия) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Eng

S. I. Vyatkin, B. S. Dolgovesov (Institute of Automation and Electrometry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Volume Visualization / A. Kaufman et al. // ACM Computing Surveys. 1996. V. 28, Is. 1 P. 165 – 167.
2. Scientific Visualization Advances and Challenges / L. Rosenblum et al. // IEEE Computer Society Press. 1994. P. 143 – 157.
3. Sayood K. Introduction to Data Compression Inc., S. Francisco, CA. Morgan Kaufmann Publishers. 2012. 768 p.
4. Ning P., Hesselink. L. Fast Volume Rendering of Compressed Data // Proc. of Visualization'93, San Jose, California, October. 1993. P. 11 – 18.
5. Ghavamnin M. H., Yang X. D. Direct Rendering of Laplacian Pyramid Compressed Volume Data // Proc. of Visualization'95, Atlanta, October. 1995. P. 192 – 199.
6. Thoma G. R., Long L. R. Compressing and Transmitting Visible Human Images // IEEE Multi-Media, April – June 1997. V. 4, Is. 2. P. 36 – 45. doi: 10.1109/ 93.591160
7. Muraki S. Volume Data and Wavelet Transforms // IEEE Computer Graphics and Applications, July 1993. V. 13, Is. 4. P. 50 – 56.
8. Kaufman A. Efficient Algorithms for 3D Scan-Conversion of Parametric Curves, Surfaces, and Volumes // ACM SIGGRAPH Computer Graphics, July 1987, New York, NY, USA. V. 21, Is. 4. P. 171 – 179.
9. Vyatkin S. I. Polygonization Method for Functionally Defined Objects // Int. J. of Automation, Control and Inteligent Systems. 2015. V. 1, Is. 1. P. 1 – 8.
10. Bloomenthal J., Shoemake K. Convolution surfaces // ASM SIGGRAPH Computer Graphics. 1991. V. 25, Is. 4. P. 251 – 256. doi: 10.1145/127719.122757
11. Muraki S. Volumetric Shape Description of Range Data Using “Blobby Model” // ACM SIGGRAPH Computer Graphics. 1991. V. 25, Is. 4. P. 227 – 235.
12. Object Modelling by Distribution Function and a Method of Image Generation / H. Nishimura et al. // Transactions of the Institute of Electronics and Communication Engineers of Japan. 1985. V. J68-D, Is. 4.P. 718 – 725.
13. Wyvill G., McPheeters C., Wyvill B. Data Structure for Soft Objects // The Visual Computer. 1986. V. 2, Is. 4. P. 227 – 234. doi: 10.1007/BF01900346
14. Shirley P., Ashikhmin M., Marschner S. Fundamentals of Computer Graphics. Boca Raton: CRC Press, 2009. 804 p.
15. Вяткин С. И. Моделирование сложных поверхностей с применением функций возмущения // Автометрия. 2007. Т. 43, № 3. C. 40 – 47.

Eng

1. Kaufman A. et al. (Ed.) (1996). Volume Visualization. ACM Computing Surveys, 28(1), pp. 165-167.
2. Rosenblum L. et al. (Ed.) (1994). Scientific Visualization Advances and Challenges. IEEE Computer Society Press, pp. 143-157.
3. Sayood K. (2012). Introduction to Data Compression (4th Ed.) Incorporated, San Francisco, CA. Morgan Kaufmann Publishers.
4. Ning P., Hesselink. L. (1993). Fast Volume Rendering of Compressed Data, pp. 11-18. In Proceedings of Visualization'93, San Jose, California.
5. Ghavamnin M. H., Yang X. D. (1995). Direct Rendering of Laplacian Pyramid Compressed Volume Data, pp. 192-199. In Proceedings of Visualization'95, Atlanta.
6. Thoma G. R., Long L. R. (1997). Compressing and Transmitting Visible Human Images. IEEE MultiMedia, Vol. 4, (2), pp. 36-45. doi: 10.1109/ 93.591160
7. Muraki S. (1993). Volume Data and Wavelet Transforms. IEEE Computer Graphics and Applications, Vol. 13, (4), pp. 50-56.
8. Kaufman A. (1987). Efficient Algorithms for 3D Scan-Conversion of Parametric Curves, Surfaces, and Volumes. ACM SIGGRAPH Computer Graphics, Vol. 21, (4), pp. 171-179.
9. Vyatkin S. I. (2015). Polygonization Method for Functionally Defined Objects. International Journal of Automation, Control and Intelligent Systems, Vol. 1, (1), pp. 1-8.
10. Bloomenthal J., Shoemake K. (1991). Convolution surfaces. ASM SIGGRAPH, Computer Graphics, Vol. 25, (4), pp. 251-256. doi:10.1145/127719.122757
11. Muraki S. (1991). Volumetric Shape Description of Range Data Using “Blobby Model”. ACM SIGRAPH Computer Graphics, Vol. 25, (4), pp. 227-235.
12. Nishimura H. et al. (1985). Object Modelling by Distribution Function and a Method of Image Generation. Transactions of the Institute of Electronics and Communication Engineers of Japan, Vol. J68-D, (4), pp. 718-725.
13. Wyvill G., McPheeters C., Wyvill B. (1986). Data Structure for Soft Objects. The Visual Computer, Vol. 2, (4), pp. 2270234. doi:10.1007/BF01900346
14. Shirley P., Ashikhmin M., Marschner S. (2009). Fundamentals of Computer Graphics. Boca Raton: CRC Press.
15. Vyatkin S. I. (2007). Simulation of complex surfaces using perturbation functions. Avtometriya, 43(3), pp. 40047. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

DOI: 10.14489/vkit.2019.05.pp.022-027

Скопируйте DOI статьи и перейдите по ссылке https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-vestnik-kompyuternyh-i-informatsionnyh-tehnologiy

В комментарии к заказу обязательно укажите DOI статьи.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

DOI: 10.14489/vkit.2019.05.pp.022-027

Copy the article DOI and follow the link https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-vestnik-kompyuternyh-i-informatsionnyh-tehnologiy

Please specify the article DOI in the order comments.