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Inverse ¡Toon ¡Shading: Interactive ¡Normal ¡Field ¡Modeling ¡with ¡Isophotes
Qiuying ¡Xu1, ¡Yotam ¡Gingold2, ¡Karan ¡Singh1 ¡
1 ¡University ¡of ¡Toronto ¡ ¡ ¡ ¡2 ¡George ¡Mason ¡University
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Presentation ¡Renderings
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Inverse Toon Shading: Interactive Normal Field Modeling with - - PowerPoint PPT Presentation
Inverse Toon Shading: Interactive Normal Field Modeling with - - PowerPoint PPT Presentation
Inverse Toon Shading: Interactive Normal Field Modeling with Isophotes Qiuying Xu 1 , Yotam Gingold 2 , Karan Singh 1 1 University of Toronto 2 George
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Cross-‑section ¡sketch ¡>
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Cross-‑section ¡sketch ¡>
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3D ¡normals ¡> ¡
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Presentation ¡Renderings!
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Related ¡Work
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Lumo ¡ ¡ NPAR ¡2002. CrossShade ¡ SIGGRAPH ¡2012.
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Blocking-‑in ¡light ¡and ¡shade ¡
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Design ¡Principles
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- Sketched ¡curves ¡are ¡descriptive ¡of ¡3D: ¡2D ¡shape ¡≈ ¡3D ¡shape. ¡
- Surface ¡is ¡artistically ¡imagined ¡by ¡massing: ¡local ¡primitives. ¡
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Inverse ¡Toon ¡Shading
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Inverse ¡Toon ¡Shading
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Inverse ¡Toon ¡Shading
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Assumptions
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- Smooth ¡3D ¡shapes ¡(tangent ¡continuity). ¡
- Directional ¡front ¡lighting. ¡
- Diffuse ¡Lambertian ¡Reflection ¡with ¡Specular ¡hot-‑spots. ¡
- No ¡cast ¡shadows. ¡
- No ¡internal ¡occluding ¡contours. ¡
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Light ¡and ¡Value
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Light ¡and ¡Value
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Light ¡and ¡Value
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Light ¡and ¡Value
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Light ¡and ¡Value
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SLIDE 21
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Well ¡defined ¡normals
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- Silhouettes ¡and ¡internal ¡contours. ¡
- Intersecting ¡isophotes ¡from ¡different ¡lights. ¡
- Specular ¡hot-‑spots. ¡
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2D ¡arc-‑length ¡interpolation
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2D ¡arc-‑length ¡interpolation
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Curvature ¡segmentation
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Curvature ¡segmentation
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Curvature ¡segmentation
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Curvature ¡segmentation
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Massing ¡Primitives
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- Even ¡3D ¡ellipsoids ¡have ¡complex ¡non-‑planar ¡3D ¡isophotes. ¡☹ ¡
- Linear ¡3D ¡isophote ¡=> ¡constant ¡normal ¡line ¡on ¡ruled ¡surface. ¡ ¡
- Circular ¡3D ¡isophote ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡=> ¡3D ¡normal ¡
¡ ¡ ¡ aspect ¡and ¡tilt ¡angle ¡of ¡2D ¡ellipse ¡defines ¡3D ¡transform ¡M ¡to ¡image. ¡ ¡ If ¡light ¡l ¡is ¡l’= ¡M-‑1l, ¡ ¡ ¡
¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡solve ¡for ¡x!
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2D ¡ellipse ¡fitting
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Fit ¡a ¡minimal ¡number ¡of ¡2D ¡ellipses ¡to ¡each ¡convex/concave ¡isophote ¡segment. ¡ Each ¡ellipse ¡segment ¡maps ¡to ¡4 ¡normal ¡choices ¡(2 ¡tilt ¡directions, ¡and ¡convex/concave). ¡ ¡ ¡ Globally ¡optimize ¡the ¡choices ¡for: ¡ ¡ ¡ matching ¡normals ¡at ¡shared ¡point ¡between ¡adjacent ¡segments; ¡ ¡ minimal ¡ ¡normal ¡variation ¡within ¡each ¡segment; ¡ ¡ normals ¡that ¡have ¡positive ¡z ¡components; ¡ ¡
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- Estimate ¡3D ¡isophote ¡tangent ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡from ¡3D ¡normal ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡. ¡
- Iteratively ¡re-‑interpolate ¡3D ¡normal ¡based ¡on ¡3D ¡arc-‑length.
3D ¡arc-‑length ¡interpolation
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Diffuse ¡and ¡Project ¡3D ¡normals
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Evaluation
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Evaluation
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Perceptual ¡Study ¡#1 ¡
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Perceptual ¡Study ¡#2
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Results
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Results
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Future ¡work
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Message
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¡ Isophotes ¡can ¡be ¡imagined, ¡drawn ¡and ¡exploited ¡for ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡3D ¡presentation ¡renderings!
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…teşekkür ¡ederim
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Diffuse ¡and ¡Project ¡3D ¡normals
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Diffuse ¡and ¡Project ¡3D ¡normals
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