Uma abordagem baseada em
texels para síntese de texturas que
variam progressivamente
Leandro Tonietto
Orientador Marcelo Walter
Mestrado em Computação Aplicada
Março/2005
Uma abordagem baseada em texels para síntese de
texturas que variam progressivamente
Introdução
Problema: custo/dificuldade de criar cenas com
realismo visual.
Mapeamento de texturas para incrementar realismo
visual das cenas sintetizadas. [Catmull1974].
Como adquirir texturas de boa qualidade visual?
Solução: sintetizar texturas a partir de amostras.
Texturas homogêneas x com variação progressiva.
Homogêneas
PVT
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Objetivo
Sintetizar texturas do tipo PVT a partir de
amostras
Uma abordagem baseada em texels para síntese de
texturas que variam progressivamente
Conceitos
Síntese de texturas a partir de amostras:
dada uma amostra de textura S, gerar
uma nova textura R, de tamanho
qualquer, que contenha o mesmo padrão
visual de S.
Texel: elemento característico
da textura que define o padrão
visual da mesma.
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texturas que variam progressivamente
Revisão
Classificamos os trabalhos em três
categorias:
Abordagem pixel-a-pixel
Efros e Leung 1999, Wei e Levoy 2000, Ashikhmin
2001, Tonietto e Walter 2002 e Zhang et al. 2003.
Abordagem por preenchimento de blocos
Liang et al. 2001, Efros e Freeman 2001
Síntese de PVT
Zhang et al. 2003
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Pixel-a-pixel
Wei e Levoy 2000
Tonietto e Walter 2002
Ashikhmin 2001
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Preenchimento por blocos
Liang et al. 2001
Efros e Freeman 2001
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PVT
PVT (progressively-variant textures): texturas que são
homogêneas numa pequena localidade, mas que no todo
variam progressivamente. Proposto por Zhang et al. 2003.
Máscara de textons: imagem em poucas cores (em geral
utilizaram binária) que destaca os texels da amostra.
Texton: representação de um texel na máscara.
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PVT
Algoritmo base: Parte de uma amostra, um conjunto de
orientações, um conjunto de escalas e uma máscara de
textons.
Algoritmo sintetiza um pixel
modificando o formato da
vizinhança para procura da
melhor combinação. Depois é
feita a validação com a máscara
de textons.
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PVT
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Modelo
Síntese de texturas tipo PVT com texels como
unidade de síntese (nem pixel, nem bloco
retangular).
Os texels não são “quebrados” e contêm somente
informações necessárias para combinação.
Síntese através de agrupamento de texels.
Operações e transformações sobre texels para
sintetizar PVT.
Usuário determina modelo alto nível de síntese
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Modelo – Unidade de síntese
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Modelo – Modelo Alto-Nível
O usuário informa amostra, a cor-de-fundo, as
escalas-chave, as orientações-chave, as
operações-chave e os texels-chave.
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Modelo – Identificação Texels
Identificação e formação do conjunto de texels
através da máscara de textons.
Alternativa com imagem auxiliar
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Modelo – Definição do
Conjunto de Texels
O conjunto de texels pode ser ampliado com
variações dos texels originais, por exemplo, com
texels espelhados.
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Modelo – Áreas de Conexão
Processo de identificação das áreas onde os
texels se conectam.
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Modelo – Conexão de Texels
Comparando apenas o
canal alfa das áreas de
conexão
Comparando os canais
RGB e o alfa das áreas de
conexão.
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Modelo – Processo
A textura é sintetizada a partir de um ou mais
texels-chave, conectando os novos texels nas
áreas de conexão do atual.
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Modelo – Seleção de Concorrentes
Texels concorrem por um posição com algum
outro texel-primo.
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Modelo – Sobreposição de Texels
Limite de tolerância à sobreposições
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Modelo – Orientações e Escalas
Orientações (Rotação e translação) e Escalas
sobre os texels
Orientação de 45°
Escala de 40%
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Modelo – Operadores
Uso de operadores reforçar características PVT
dilatação
erosão
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Modelo – Preenchimento de Falhas
Preenchimento de falhas com algoritmos pixel-apixel ou com cor única.
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Resumo do Algoritmo
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Sintetizador recebe um modelo contendo informaçõeschave, parâmetros e amostra.
Começa a síntese pelos texels-chaves. Conecta novos texels
nas áreas ainda não conectadas dos texels sintetizados no
passo anterior. Considera a escala que o texel deve ter,
caso ele esteja dentro do raio de ação de alguma escalachave.
Seleciona texels que concorrem a uma mesma vaga.
Aplica orientação para os texels que estejam dentro do raio
de ação de alguma orientação-chave.
Aplica operadores
Preenche falhas com pixel-a-pixel (WL) ou com cor única.
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Resultados – Não PVT Artificial
Levoy
Efros 1999
Levoy 2000
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Resultados – Não PVT Natural
Simoncelli
Levoy 2000
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Resultados – Não PVT Natural
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Resultados – PVT Artificial
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Resultados – PVT Natural
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Conclusão
1. Nova abordagem de síntese mostrou-se
muito boa para síntese PVT, garantindo
integridade dos texels.
2. Aplicação de transformações e operadores
garantem resultado PVT.
3. Fácil para o usuário estabelecer controle
sobre o resultado final.
4. Permite grande diversidade de resultados a
partir de uma mesma amostra.
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Trabalhos Futuros
Aplicação de outros operadores para
aumentar a diversidade de resultados
possíveis.
Um algoritmo mais eficiente para
segmentação dos texels.
Método de preenchimento de falhas com
texels.
Uso de outro algoritmo pixel-a-pixel para
melhorar a qualidade e a performance do
processo de preenchimento de falhas pixela-pixel