3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció -...
Transcript of 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció -...
![Page 1: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/1.jpg)
1
3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció
Dr. Várady Tamás, Dr. Salvi PéterBME, Villamosmérnöki és Informatikai KarIrányítástechnika és Informatika Tanszék
1a. Bevezetés
http://cg.iit.bme.hu/portal/node/312
https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/VIIIMA01
![Page 2: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/2.jpg)
3D - geometriai modellezés, alakzatrekonstrukció, nyomtatás 2
Tartalom
• Bevezetés
• Számítógépes tervezés és alakzatrekonstrukció
• A tárgy oktatása és a követelményrendszer
![Page 3: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/3.jpg)
Bevezetés 3
Bevezetés
• Két tudományág:
(i) Computer Aided Geometric Design (CAGD)Számítógéppel segített geometriai tervezés
(ii) Digital Shape Reconstruction (DSR)Számítógépes alak(zat)-rekonstrukció
(Reverse Engineering – Mérnöki visszafejtés)
• 3D-s geometria
- digitális reprezentáció- számítógépes algoritmusok- alkalmazások
![Page 4: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/4.jpg)
Bevezetés 4
Számítógéppel segített geometriai tervezés
koncepció, mérnöki dokumentációműszaki rajz, formatervezői vázlat
tervezés
számítógépes modell
alkalmazások:• megjelenítés, virtuális valóság• paraméterek számítása• újratervezés, módosítás, variánsok
• végeselem-analízis (FEA) -szilárdságtan, termodinamika, áramlástan
• numerikusan vezérelt (NC) megmunkálás fizikai objektum
absztrakt, pontosgeometriai elemek
![Page 5: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/5.jpg)
Bevezetés 5
Számítógépes tervezés:input-output
paraméterek módosítása,
alkatrész családok
végeselemes
analízisautomatikus
megmunkálás
műszaki rajzformatervezői vázlatok
![Page 6: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/6.jpg)
Bevezetés 6
Digitális alakzat rekonstrukció
létező fizikai objektum
3D mérés, szkennelés
nagyméretű ponthalmazok
alakzat rekonstrukció
számítógépes modell alkalmazások
mért, zajos, strukturálatlan elemek
![Page 7: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/7.jpg)
7Bevezetés
Digitális informatika
Digital Signal
Processing
1970
Digital Image
Processing
1980-90
Digital Shape
Processing
2000
Fő technológiai komponensek:
• érintésmentes 3D-s szkennerek• nagyteljesítményű grafikus számítógépek• digitális alakrekonstrukciós szoftver rendszerek• 3D nyomtatás
![Page 8: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/8.jpg)
3D_SzGA 8
Rekonstrukció - alkalmazások1� nem létezik digitális modell, viszont rendelkezésre áll egy
mért ponthalmaz� mérnöki alkalmazások- nincs gyártási dokumentáció- az alkatrész nem CAD
technológiával készült� orvosi alkalmazások
- egyéni organikus felületek- “testre kell szabni”- illeszkedő felületek: térdprotézis, fogsor, hallókészülék, bukósisak stb.
� a kulturális örökség megőrzése� minőségellenőrzés- a digitális referencia modell
és a legyártott alkatrész összehasonlítása
![Page 9: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/9.jpg)
3D_SzGA 9
Rekonstrukció - alkalmazások2� nem létezik digitális modell, viszont rendelkezésre áll egy
mért ponthalmaz� mérnöki alkalmazások- nincs gyártási dokumentáció- az alkatrész nem CAD
technológiával készült� orvosi alkalmazások
- egyéni organikus felületek- “testre kell szabni”- illeszkedő felületek: térdprotézis, fogsor, hallókészülék, bukósisak stb.
� a kulturális örökség megőrzése� minőségellenőrzés- a digitális referencia modell
és a legyártott alkatrész összehasonlítása
![Page 10: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/10.jpg)
3D_SzGA 10
Rekonstrukció - alkalmazások3� nem létezik digitális modell, viszont rendelkezésre áll egy
mért ponthalmaz� mérnöki alkalmazások- nincs gyártási dokumentáció- az alkatrész nem CAD
technológiával készült� orvosi alkalmazások
- egyéni organikus felületek- “testre kell szabni”- illeszkedő felületek: térdprotézis, fogsor, hallókészülék, bukósisak stb.
� a kulturális örökség megőrzése� minőségellenőrzés- a digitális referencia modell
és a legyártott alkatrész összehasonlítása
![Page 11: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/11.jpg)
3D_SzGA 11
Rekonstrukció - alkalmazások4� nem létezik digitális modell, viszont rendelkezésre áll egy
mért ponthalmaz� mérnöki alkalmazások- nincs gyártási dokumentáció- az alkatrész nem CAD
technológiával készült� orvosi alkalmazások
- egyéni organikus felületek- “testre kell szabni”- illeszkedő felületek: térdprotézis, fogsor, hallókészülék, bukósisak stb.
� a kulturális örökség megőrzése� minőségellenőrzés- a digitális referencia modell
és a legyártott alkatrész összehasonlítása
![Page 12: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/12.jpg)
3D_SzGA 12
Rekonstrukció - alkalmazások5� nem létezik digitális modell, viszont rendelkezésre áll egy
mért ponthalmaz� mérnöki alkalmazások- nincs gyártási dokumentáció- az alkatrész nem CAD
technológiával készült� orvosi alkalmazások
- egyéni organikus felületek- “testre kell szabni”- illeszkedő felületek: térdprotézis, fogsor, hallókészülék, bukósisak stb.
� a kulturális örökség megőrzése� minőségellenőrzés- a digitális referencia modell
és a legyártott alkatrész összehasonlítása
![Page 13: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/13.jpg)
13
A New York-i SzabadságszoborGeomagic, Inc. : 16 millió adatpont → digitális modella szobor rekonstruálása lehetővé vált
![Page 14: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/14.jpg)
14Bevezetés
Az űrsikló biztonságos visszatérése
Geomagic, Inc. : minőségellenőrzés → a hőálló csempék esetleges károsodásának felismerése
![Page 15: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/15.jpg)
Bevezetés 15
3D nyomtatás
![Page 16: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/16.jpg)
16Bevezetés
Tervezés és alakzat rekonstrukció
TERVEZÉSKONCEPCIÓSZÁMÍTÓGÉPES
MODELL
ALKALMAZÁSOK
GYÁRTÁS
FIZIKAI OBJEKTUM3D-s MÉRÉS
DIGITÁLISALAKZAT REKONSTRUKCIÓ
![Page 17: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/17.jpg)
Reprezentációk 17
Digitális reprezentációk
• pontok, pontfelhők
• háromszögek, háromszöghálók
• görbék, görbehálózatok, drótvázak• felületek, felület-csoportok
• tömör (merev) testek
![Page 18: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/18.jpg)
Reprezentációk 18
Digitális reprezentációk1
Pontok, pontfelhők
Háromszöghálók,(poligonok)
Görbék,görbehálózatok Felületek
Tömör testek
1. pontfelhők egyesítése, szűrése, egyszerűsítése...2. háromszögelés (háló generálás)3. görbe interpoláció és approximáció4. felület interpoláció és approximáció5. celluláris (voxel) reprezentáció
1
2
3
4
5
![Page 19: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/19.jpg)
Reprezentációk 19
Digitális reprezentációk2
Pontok, pontfelhők
Háromszöghálók,(poligonok)
Görbék,görbehálózatok Felületek
Tömör testek
1. decimálás, simítás, újraháromszögelés, deformálás 2. szegmentálás, jellegzetes görbék kiemelése3. felület approximáció, rekurzív felosztásos felületek4. digitális alakzat rekonstrukció5. mintavételezés
1
2 3
4
5
![Page 20: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/20.jpg)
Reprezentációk 20
Digitális reprezentációk3
Pontok, pontfelhők
Háromszöghálók,(poligonok)
Görbék,görbehálózatok Felületek
Tömör testek
1. görbehálózat építés, speciális műveletek, simítás...2. felületek létrehozása profilgörbékből (eltolás, forgatás), görbeháló interpoláció,...3. testek él struktúrája4. mintavételezés5. törött vonalak, poligonok
1 2
3
4
5
![Page 21: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/21.jpg)
Reprezentációk 21
Digitális reprezentációk4
Pontok, pontfelhők
Háromszöghálók,(poligonok)
Görbék,görbehálózatok
Felületek
Tömör testek
1. speciális műveletek – offszet, lekerekítő felületek, simítás,...2. metszések, trimmelt lapok (felületdarabok), primitív testek... 3. mintavételezés4. tesszelláció (poligonközelítés)5. felület-felület metszés, felületen futó görbék,...
1
2
3
4
5
![Page 22: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/22.jpg)
Reprezentációk 22
Digitális reprezentációk5
Pontok, pontfelhők
Háromszöghálók,(poligonok)
Görbék,görbehálózatok
Felületek
Tömör testek
1. Bool műveletek, primitív testek... 2. mintavételezés3. tesszelláció (poligon közelítés)4.-5. határolóelem-reprezentációelőállítása, élek, hurkok, trimmelt lapok
1
2
3
4
5
![Page 23: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/23.jpg)
A tárgy felépítése 23
A tárgy felépítése
Tematika: http://cg.iit.bme.hu/portal/node/312
https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/VIIIMA01
Oktatás:
▪ Elméleti órák:
- slide-ok, ujjgyakorlatok, - applet-ek, demó videók
▪ Két gyakorlati blokk (4.- 5. hét, 10.-11. hét):
- 3D modellezés (public domain rendszerek)- grafikus keretrendszer ismertetése- algoritmusok fejlesztése (háromszöghálók, görbék és felületek)- demók (ipari és prototípus rendszerek)
![Page 24: 3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció - cg.iit.bme.hucg.iit.bme.hu/portal/sites/default/files/oktatott... · 2015-02-12 · 3D_SzGA 10 Rekonstrukció-alkalmazások](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040718/5e27a15724007f07540c5f5e/html5/thumbnails/24.jpg)
Követelmények 24
Követelményrendszer
▪ 2 kis házi feladat (kötelező, kb. 6-10 óra)
C++ tesztkörnyezet, egyszerű számítási feladatoka) háromszöghálók, b) görbék-felületek
▪ vizsga - szóbeli: 2 tétel
▪ önálló projektek → megajánlott jegy:
szakirodalom feldolgozásaprogramfejlesztés - demórövid szeminárium (10-15 perc)
utolsó vállalási lehetőség: 10. hét