Geometric Surface Processing and Virtual Modeling

Abstract

In this work we focus on two main topics "Geometric Surface Processing" and "Virtual Modeling". The inspiration and coordination for most of the research work contained in the thesis has been driven by the project New Interactive and Innovative Technologies for CAD (NIIT4CAD), funded by the European Eurostars Programme. NIIT4CAD has the ambitious aim of overcoming the limitations of the traditional approach to surface modeling of current 3D CAD systems by introducing new methodologies and technologies based on subdivision surfaces in a new virtual modeling framework. These innovations will allow designers and engineers to transform quickly and intuitively an idea of shape in a high-quality geometrical model suited for engineering and manufacturing purposes. One of the objective of the thesis is indeed the reconstruction and modeling of surfaces, representing arbitrary topology objects, starting from 3D irregular curve networks acquired through an ad-hoc smart-pen device. The thesis is organized in two main parts: "Geometric Surface Processing" and "Virtual Modeling". During the development of the geometric pipeline in our Virtual Modeling system, we faced many challenges that captured our interest and opened new areas of research and experimentation. In the first part, we present these theories and some applications to Geometric Surface Processing. This allowed us to better formalize and give a broader understanding on some of the techniques used in our latest advancements on virtual modeling and surface reconstruction. The research on both topics led to important results that have been published and presented in articles and conferences of international relevance.In questa tesi sono trattati due argomenti principali "Geometric Surface Processing" e "Virtual Modeling". L'ispirazione e la coordinazione di gran parte del lavoro di ricerca contenuto nella tesi e' dovuta al progetto New Interactive and Innovative Technologies for CAD (NIIT4CAD), finanziato dall'European Eurostars Programme. NIIT4CAD ha l'ambizioso obiettivo di superare le limitazioni degli approcci tradizionali alla modellazione di superfici dei moderni sistemi di progettazione assistita al calcolatore, introducendo nuove metodologie e tecnologie basate su superfici di suddivisione in un nuovo framework virtuale di modellazione. Tali innovazioni permetteranno progettisti ed ingegneri a trasformare velocemente ed intuitivamente l'idea di una forma in un modello geometrico ad alta qualita' adatto per scopi ingegneristici e di produzione. Uno degli obiettivi della tesi e' proprio la ricostruzione e modellazione di superfici, rappresentanti oggetti a topologia arbitraria, partendo da curve 3D irregolari acquisite tramite un dispositivo smart-pen sviluppato ad-hoc. La tesi e' organizzata in due parti: "Geometric Surface Processing" e "Virtual Modeling". Durante lo sviluppo della pipeline geometrica del nostro sistema di modellazione virtuale, abbiamo affrontato diverse problematiche che hanno attratto il nostro interesse ed aperto nuove aree di ricerca e sperimentazione. Nella prima parte, presentiamo tali teorie ed alcune applicazioni nell'ambito di Geometric Surface Processing. Questo ci permette di formalizzare meglio e dare una visione piu' ampia ad alcune delle tecniche usate nelle ultime versioni del nostro sistema ricostruzione di superfici e modellazione virtuale. Il lavoro di ricerca per entrambi gli argomenti ha portato al raggiungimento di importanti risultati che sono stati pubblicati e presentati in articoli e conferenze di rilevanza internazionale