Measured bidirectional reflectance distribution function (BRDF) data have been used to represent complex interaction between lights and surface materials for photorealistic rendering. However, their massive size makes it hard to adopt them in practical rendering applications. In this paper, we propose an adaptive method for B-spline volume representation of measured BRDF data. It basically performs approximate B-spline volume lofting, which decomposes the problem into three sub-problems of multiple B-spline curve fitting along u-, v-, and w-parametric directions. Especially, it makes the efficient use of knots in the multiple B-spline curve fitting and thereby accomplishes adaptive knot placement along each parametric direction of a resulting B-spline volume. The proposed method is quite useful to realize efficient data reduction while smoothing out the noises and keeping the overall features of BRDF data well. By applying the B-spline volume models of real materials for rendering, we show that the B-spline volume models are effective in preserving the features of material appearance and are suitable for representing BRDF data.
International Journal of Ocean Engineering and Technology Speciallssue:Selected Papers
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v.5
no.1
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pp.40-45
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2002
The calculation of earthwork plays a major role in the planning and design phases of many civil engineering projects, such as seashore reclamation; thus, improving the accuracy of earthwork calculation has become very important. In this paper, we propose an algorithm for finding a cubic spline surface with the free boundary conditions, which interpolates the given three-dimensional data, by using B-spline and an accurate method to estimate pit-excavation volume. The proposed method should be of interest to surveyors, especially those concerned with accuracy of volume computations. The mathematical models of the conventional methods have a common drawback: the modeling curves form peak points at the joints. To avoid this drawback, the cubic spline polynomial is chosen as the mathematical model of the new method. In this paper, we propose an algorithm of finding a spline surface, which interpolates the given data, and an appropriate method to calculate the earthwork. We present some computational results that show the proposed method, of the Maple program, provides better accuracy than the method presented by Chen and Lin.
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.13
no.6
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pp.469-477
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2008
Physically-based rendering is an image synthesis technique based on simulation of physical interactions between light and surface materials. Since generated images are highly photorealistic, physically-based rendering has become an indispensable tool in advanced design visualization for manufacturing and architecture as well as in film VFX and animations. Especially, BRDF (bidirectional reflectance distribution function) is critical in realistic visualization of materials since it models how an incoming light is reflected on the surface in terms of intensity and outgoing angles. In this paper, we introduce techniques to represent BRDF as B-spline volumes and to utilize them in physically-based rendering. We show that B-spline volume BRDF (BVB) representation is suitable for measured BRDFs due to its compact size without quality loss in rendering. Moreover, various CAGD techniques can be applied to B-spline volume BRDFs for further controls such as refinement and blending.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.40
no.4
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pp.373-379
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2016
It is known that it is expedient to represent the distribution of the properties of a bone with complex heterogeneity as B-spline volume functions. For B-spline-based representation, the pixel values of CT images are interpolated by B-spline volume functions. However, the CT images of a bone are three-dimensional and very large, and hence a large amount of memory and long computation time for the interpolation are required. In this study, a method for resolving these problems is proposed. In the proposed method, the B-spline volume interpolation problem is simplified by using the uniformity of pixel spacing of the image and the properties of B-spline basis functions. This results in a reduction in computation time and the amount of memory used. The proposed method was implemented and it was verified that the computation time and the amount of memory used were reduced.
Proceedings of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry, and Cartography Conference
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2002.04a
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pp.229-238
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2002
The calculation of earthwork plays a major role in plan or design of many civil engineering projects, and thus it has become very important to improve the accuracy of earthwork calculation. In this paper, we propose an algorithm of finding a cubic spline surface with the free boundary conditions, which interpolates the given three dimensional data, by using B-spline and an accurate method to estimate pit-excavation volume. The proposed method should be of interest to surveyors especially concerned with accuracy of volume computations. We present some computational results showing that our proposed method provides good accuracy.
The calculation of earthwork plays a major role in plan or design of many civil engineering projects, and thus it has become very important to improve the accuracy of earthwork calculation. In this paper, we propose an algorithm for finding a cubic spline surface with the free boundary conditions, which interpolates the given three dimensional data, by using B-spline and an accurate method to estimate pit-excavation volume. The proposed method should be of interest to surveyors especially concerned with accuracy of volume computations. We present some computational results showing that our proposed method provides good accuracy.
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.3
no.2
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pp.87-102
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1998
Given a sequence of cross-sectional curves, the skinning method generates a freeform surface that interpolates the given curves in that sequence. This thesis presents a construction method of a B-spline skinning surface that is fair and satisfies volume constraints. The fairness metric is based on the parametric energy functional of a surface. The degrees of freedom in surface control are closely related lo control points in the skinning direction. The algorithm fur finding a skinning surface consists of two step. In the first step, an initial fair surface is generated without volume constraints and one coordinate of each control point is fixed. In the second step, a final surface that meets all constraints is constucted by rearranging the other coordinates of each control point that defines the initial surface A variational Lagrange optimization method produces a system of nonlinear equations, which can be solved numerically. Moreover, the reparametrization of given sectional curves is important for the construction of a reasonable skinning surface. This thesis also presents an intuitive metric for reparametrization and gives some examples that are optimized with respect to that metric.
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.2
no.1
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pp.11-18
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1997
Scientific volume visualization addresses the representation, manipulation, and rendering of volumetric data sets, providing mechanisms for looking closely into structures and understanding their complexity and dynamics. In the past several years, a tremendous amount of research and development has been directed toward algorithms and data modeling methods for a scientific data visualization. But there has been very little work on developing a mathematical volume model that feeds this visualization. Especially, in flow visualization, the volume model has long been required as a guidance to display the very large amounts of data resulting from numerical simulations. In this paper, we focus on the mathematical representation of volumetric data sets and the method of extracting meaningful information from the derived volume model. For this purpose, a B-spline volume is extended to a high dimensional trivariate model which is called as a flow visualization model in this paper. Two three-dimensional examples are presented to demonstrate the capabilities of this model.
Linear interpolation is a basic sampling method for volume visualization. This method generates good images but sometimes it is inferior to our high expectation because it is encouraged to produce high quality images in the medical applications. In this paper, B spline based tri-cubic interpolation is used for the re-sampling step. The conventional B spline is an approximation method which does not cross control points so that we moved the control points and the curve crosses the original control points. In the rendering step, the empty space leaping is applicable to increase rendering speed. We have to calculate the maximum and minimum values for each block to detect empty space. The convex hull property of B spline enables the values of control points to be used as the maximum and minimum values. As a result, tri-cubic interpolated volume rendering is possible in interactive speed.
항만공사같은 대규모의 매립공사에서 토공작업은 총공사비의 상당한 비중을 차지하므로 경제적인 시공을 위하여 절.성토량은 정확하게 계산되어야 한다. 따라서 본 연구는 주어진 3차원 표고데이터를 지나는 스플라인 곡면을 구하는 알고리즘을 제시함으로써 좀더 정확한 토공량 계산식의 결정을 목표로 한다. 스플라인에 대한 흥미로운 수학적 결과는 무척 많지만 본 연구에서는 스플라인 곡면을 기술하고 또, 그것을 이용하여 토공량 계산을 위한 알고리즘개발을 목표로 하기 때문에 알고리즘과 프로그래밍에 필요한 수학적 내용을 기술하며 그 수치적 계산결과는 Maple 프로그램을 이용하였다. 그리고 정확도를 비교하기 위하여 기존의 방법인 선형점고법, Chamber법, Chen과 Lin의 이론을 컴퓨터프로그램하여 본 연구에서 제시된 방법과 정확도를 비교, 분석한다. 아울러 각 이론식의 결과에 대한 보다 정확한 검사를 위하여 x, y 함수식을 이용한 실험지형을 인위적으로 만들었으며 그 때의 값을 기준값으로 하였다. 따라서 실험수치지형에 대한 기준값이 절대값에 가까우므로 각 토공량식들의 오차규명을 보다 명확하고 확실하게 비교할 수 있도록 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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