[논문]기술도해 생성을 위한 가시화 데이터 은선 제거 알고리즘

심현수; 최영; 양상욱

[국내논문] 기술도해 생성을 위한 가시화 데이터 은선 제거 알고리즘
Hidden Line Removal for Technical Illustration Based on Visualization Data 원문보기

한국CAD/CAM학회논문집 = Transactions of the Society of CAD/CAM Engineers, v.11 no.6, 2006년, pp.455 - 463

심현수 (중앙대학교 기계공학부) , 최영 (중앙대학교 기계공학부) , 양상욱 (중앙대학교 기계공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

Hidden line removal(HLR) algorithms can be devised either in the image space or in the object space. This paper describes a hidden line removal algorithm in the object space specifically for the CAD viewer data. The approach is based on the Appel's 'Quantitative Invisibility' algorithm and fundamental concept of 'back face culling'. Input data considered in this algorithm can be distinguished from those considered for HLR algorithm in general. The original QI algorithm can be applied for the polyhedron models. During preprocessing step of our proposed algorithm, the self intersecting surfaces in the view direction are divided along the silhouette curves so that the QI algorithm can be applied. By this way the algorithm can be used for any triangulated freeform surfaces. A major advantage of this algorithm is the applicability to general CAD models and surface-based visualization data.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

따라서 입력 데이터의 형태에 있어서 폴리곤 메쉬나자 자유곡면과는 또 다른 특성을 가지게 되며, 이 특성을 고려하여 각 곡면에 대해서는 기존 연구된 알고리즘을 활용하고, 곡면 경계 및 조립체를 이루고 있는 파트간의 실루엣 추출 및 은선을 검색하는 방법이 본 논문의 주제이다.
본 논문에서는 기존에 널리 연구된 은선 제거 알고리즘(HLR: Hidden Line Removal)과 실루엣 검색 알고리즘을 기반으로, 고전적인 폴리곤 메쉬 뿐 아니라 곡면 경계나 조립체 정보 등 가시화 데이터의 특성을 활용하여 CAD 모델 뷰어에서 기술 도해를 위한 은선이 제거된 이차원 벡터 데이터의 생성 알고리즘을 제안한다.
따라서 입력 데이터의 형태에 있어서 폴리곤 메쉬나 자유곡면과는 또 다른 특성을 가지게 되며, 이 특성을 고려하여 각 곡면에 대해서는 기존 연구된 알고리즘을 활용하고, 곡면 경계 및 조립체를 이루고 있는 파트간의 실루엣 추출 및 은선을 검색하는 방법이 본 논문의 주제이다.

가설 설정

(1) 각 곡면의 삼각형 법선 벡터를 이용하여, 보이는 삼각형과 보이지 않는 삼각형의 구분.
본 논문에서 다루고 있는 데이터 구조를 살펴보면, 곡면이 삼각망으로 구성된다는 점에서는 곡면 자체를 다면체로서 가정할 수 있고, 곡면의 요소 중 보이지 않는 면을 제거하는 과정과 곡면을 분할하는 과정을 거쳐서 QI 테스트를 수행한다. 이 과정에서 BP를 재구성하므로 입력 데이터에 BP가 없어도 도해 생성이 가능하다.

제안 방법

이처럼 다양한 실루엣 검색 알고리즘이 연구되었지만, 본 논문에서 대상으로 하는 데이터와 같이 곡면간 관계의 위상 정보가 없는 상태에 적용하기에 적합한 알고리즘을 찾기는 어렵다. 본 논문에서는 각 곡면의 내부에서 발생하는 실루엣을 찾아내기 위하여 후면제거기법을 이용하고, 주어진 경계 에지를 재생성하기 위하여 4.2절에서와 같이 곡면 분할을 수행한 후 은선 제거를 수행한다.
(2) 구분된 삼각형 정보를 이용하여 각 곡면을 완전 히 전방을 향하는 면, 완전히 후방을 향하는 면 또는 전/후방 삼각형이 동시에 존재하는 곡면으로 구분.
추출된 삼각망 곡면들에는 BP 정보가 완전하지 않기 때문에 삼각형의 연결 정보를 조사하여 삼각망의 최외곽 경계를 이루는 새로운 BP를 생성한다. 만일 BP 데이터를 지원하지 않는 모델의 경우에는 동일한 방법을 이용하여 BP 데이터를 생성할 수 있다.
곡면 분할을 통하여 , 전방을 향하는 모든 곡면을 추출하였다. 삼차원 모델을 현재 보고 있는 방향의 이차원 평면상에 투영하였을 때 각 곡면의 BP가 만날 가능성이 있는 곡면 검색을 곡면의 연결 관계 생성이라 한다.
곡면 분할을 통하여 , 전방을 향하는 모든 곡면을 추출하였다. 삼차원 모델을 현재 보고 있는 방향의 이차원 평면상에 투영하였을 때 각 곡면의 BP가 만날 가능성이 있는 곡면 검색을 곡면의 연결 관계 생성이라 한다.
교차 가능성이 있는 곡면 검색을 하는 이유는 추후 계산 단계에서 시간이 많이 소요되는 불필요한 교차 계산을 줄이기 위해서이다. 연결관계 생성을 효율적으로 수행하기 위해서 이차원 경계 박스 테스트를 선행한다.
이 경우는 p1이 투영 방향으로 두 면과 교차하는 점이다. 마지막으로 구해진 z1', z2' 좌표를 이용하여 4.3.2항에서 언급한 바와 같이 깊이 비교를 한다.
본 논문에서 제시한 알고리즘을 사용하여 몇 가지 모델에 대하여 테스트를 수행하였다. 구현에 사용한 프로그래밍 언어로는 C++를, 데이터 구조를 위해서는 STL을 사용하였고, 별도의 API는 사용하지 않았다.

대상 데이터

본 논문에서 다루는 가시화 데이터는 B-rep 솔리드 데이터에서의 곡면(face) 단위로 삼각형 데이터가 그룹화 되어있고, 이 곡면의 경계를 표현하는 삼차원 폴리라인 데이터가 주어지지만 다른 곡면과의 연결 관계가 생략되어 있다. 또한 곡면들간의 경계에서 중복된 삼각형 에지들이 존재하는데 이들은 메이트 관계를 가지고 있지 않다.

이론/모형

우선 삼각화된 자유곡면에서 실루엣 라인을 찾아낸다. 그리고 자유 곡면의 원래 BP와 실루엣 라인 으로 만들어지는 BP를 경계로 하는 분할된 삼각망 곡면들에 대해서 QI 알고리즘을 적용한다.
우선 삼각화된 자유곡면에서 실루엣 라인을 찾아낸다. 그리고 자유 곡면의 원래 BP와 실루엣 라인 으로 만들어지는 BP를 경계로 하는 분할된 삼각망 곡면들에 대해서 QI 알고리즘을 적용한다.
실루엣의 생성에는 후면제거기법^[5]을 사용한다. Fig.

후속연구

이 과정에서 BP를 재구성하므로 입력 데이터에 BP가 없어도 도해 생성이 가능하다. 따라서 본 알고리즘은 삼각화가 가능한 모든 자유곡면 기반의 데이터에도 적용 가능하다. CAD로부터 변환된 가시화 데이터에는 대부분 BP 데이터가 포함되어 있으므로 이 경우에는 곡면의 경계선 데이터의 생성에 사용되는 시간만큼 수행 시간이 단축 된다.
본 알고리즘을 구현한 프로그램은 기술도해 저작 도구의 입력으로 사용될 수 있는 이차원 벡터 그래픽 데이터를 출력한다. 제안된 알고리즘의 구현은 뷰어 응용프로그램의 기능으로 제공될 수 있다. 따라서 데이터 보안에 대한 걱정 없이 도해 데이터를 생성하여 제품의 기술 교범 및 사용자 매뉴얼 작성 등에 활용 될 수 있다.

참고문헌 (15)

Isenberg, T., Freudenberg, B., Halper, N., Schlechtweg, S. and Strothotte, T., 'A Developer's Guide to Silhouette Algorithms for Polygonal Models', IEEE Computer Graphics and Applications, pp. 28-37, July/August. 2003
Appel, A., 'The Notion of Quantitative Invisibility and the Machine Rendering of Solids', Proceedings of ACM National Conference, pp. 387-393, 1967
Sutherland, I. E., Sproull, R. F. and Schumacker, R. A., 'A Characerization of Ten Hidden-Surface Algorithms', Computing Surveys, Vol. 3, No. 1, pp. 1-55, 1974
Elber, G. and Cohen, E., 'Hidden Curve Removal for Free Form Surface', Computer Graphics, Vol. 24, pp. 95-104, Aug. 1990
Kumar, S., Manocha, D., Garrett, B. and Lin, M., 'Hierarchical Back-face Culling', 7th Eurographics Workshop on Rendering, pp. 231-240, 1996
Jerom, M. and Stam, J., 'A Unified subdivision Scheme for Polygonal Modeling', Proceedings of Eurographics 2001, Vol. 20, No. 3, pp. 471-479, Sep. 2001

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Lander, J., 'Images from Deep in the Programmer's Cave', Game Developer, Vol. 8, No. 5, pp. 23-28, May. 2001
Buchanan, J. W. and Sousa, M. C, 'The Edge Buffer: A Data Structure for Easy Silhouette Detection', Proceedings of the First International Symposium on Non Photorealistic Animation and Rendering, 2000
Gooch B., Sloan, P. J., Gooch, A., Shirley, P. and Riesenfeld, R., 'Interactive Technical Illustration', Proceedings of 1999 ACM Symposium, Interactive 3D Graphics, ACM Press, pp. 31-38, 1999
Benichou, F., and Elber, G, 'Output Sensitive Extraction of Silhouette from Polygonal Geometry', Proceedings of 7th Pacific Graphics Conference, IEEE CS Press, pp. 60-69, 1999
Markosian, L., Kowalski, M., Trychin, S. and Hughes, J., 'Real-Time Nonphotorealistic Rendering', Proceedings of SIGGRAPH 97, pp. 415-420, 1997
Sander P. V, Gu, X., Gortler, S. J., Hoppe, H. and Snyde, J., 'Silhouette Clipping', Proceedings of SIGGRAPH 2000, Computer Graphics, pp. 327-334, 2000
Greene, N., Kass, M. and Miller, G, 'Hierarchical Z-buffer visibility', Proceedings of the 20th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques, pp. 231-238, Sep. 1993
Glassner, A. S., 'Space Subdivision for Fast Ray Tracing', IEEE CG&A, Vol. 4, No. 10, pp. 15-22, Oct. 1984
Heger, W., 'Vector Hidden Line Removal and Fractional Quantitative Invisibility', http://wheger.tri-pod.com/vhl/vh-l.htm

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