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Dokume entation: Ca aren-Maria Jörß 29.01.2012

Textu ureMan (Freak--Client V V1) Progra ammentwickler: Chrristian Ton nn

1. Einlleitung zu um Ziel von v Textu ureMan eMan ermög glicht die Sy ynthese versschiedener Texturen. Mithilfe M eineer Bildvorlag ge wird eine e Texture Textur e erzeugt, die e vom Origin nal kaum zu u untersche eiden ist. Te extureMan eerzeugt die Texturen mit m Hilfe verschiedener Verfahren n. Dadurch iist es möglich aus eine er kleineren Struktur eine größere zu synthetiisieren.

2. Programmob berfläche e

TextureMan n Programm moberfläche e Abb.1 T Fensterr oben links: Fensterr Mitte:

Anzeige efenster derr Bildvorlag ge Ausgabe efenster

3. Tuto orial In diese em Tutorial werden Sie e die versch hieden Textu ursynthesev verfahre ke nnenlernen n und jeweilss auf eine e Struktur anwenden. Starten S Sie TextureMan n. Die auszuführendenn Schritte sind im Program mmfenster durch d „Step p 1“ bis „Ste p 4“ gekenn nzeichnet.


3.1. Ste ep 1 – Deffine Sourc ce Image Um eine e neue Texttur zu synth hetisieren m muss zuerst eine Bildvo orlage geladden werden. Drücken Sie S dazu de en Button „L Load Image e“ und laden n dann die Datei D „stein..jpg“. Das B Bild ist nun im Fenster oben lin nks zu sehe en. Über de em Ausgabe efenster ers scheint auß ßerdem für je edes geöffn nete oder errzeugte Bild d ein Tab. Mit M diesen T Tabs könne en Sie dann n zwischen d den einzeln nen Synthes seergebnisssen navigieren. Dort istt auch die e Größe jed des einzelne en Bildes a blesbar. In diesem Beispiel ist diee Bildgröße des geladen nen Ausgan nsbildes 200 0 x 200 Pixe el. Mit dem m Button „Lo oad Feature e Image“ kö nne Sie ein n Bild („stein nSW.jpg“) hhinzuladen, durch das die d Synthesse verbesse ert werden kann. k Bitte beachten Sie S hierbei, dass d nur deer Synthese e Algorithmu us „Tonn (2 2007)“ in Sttep 2.5 dies se Funktion unterstütztt. Das „Fe eature Imag ge“ ist ein Schwarz-We eiß-Bild, in dem d die Bes sonderheiteen der Struk ktur gekennzzeichnet sin nd. Für das Tutorial wu urde ein Fea ature Image e erzeugt, inndem die Steine schwa arz und die Fugen weiß dargestellt sind.

Abb.2 F Feature Ima age „Capturre Camera Image“ lade et die Bilderr einer ange eschlossene en Kamera in das Prog gramm. Sie können das Au usgansbild mit m dem Buttton „Delete e Source Ta ab“ aus dem m Programm m löschen.

3.2. Ste ep 2 – Deffine Sourc ce Area Wollen Sie nur eine en Teil der geladenen Struktur fürr die Synthe ese nutzen, drücken sie e den Butto on „Define Source Are ea“ und marrkieren im A Ausgabefen nster den Be ereich ihress gewünschten Ausschnitts. Vorein ngestellt ist die Nutzun ng des komp pletten Bildb bereichs.

3.3. Ste ep 2.5 – Synthesis Parameter P r Als nächstes müsssen Sie eine en Synthese e Algorithmus und die Ausgabegrö A öße definieren. Das Me enü für diese en Schritt befindet b sich h rechts neb ben dem Au usgabefenstter. 1. „Syntthesis Algorrithm“ Durcch die verscchiedenen Berechnung B smethoden n können Sie e unterschieedliche End dergebnisse e erzeu ugen: Imag ge Tilling: Das Ausgans sbild wird d upliziert und d aneinandergesetzt. Mirro ored Tilling: Das Ausga ansbild wird d gespiegeltt aneinande ergesetzt. Efos et al. (1999 9) 1: Die Tex xtur wird na ach außen hin h erweiterrt. Es ist einn sehr langw wieriges Verfa ahren. Der Algorithmus A s sucht in de er Vorlage Pixel die äh hnliche Umggebungen aufweisen, a legt d diese in einer Liste ab und fügt ein n neues Pix xel, das zufä ällig aus deer Liste gewählt wird, ein.


Der Output Parameter „Compare Window“ definiert den Größenbereich, in dem nach passenden Pixeln gesucht wird. Ashikhmin (2001) 2: Am Anfang wird das Bild mit einem Zufallsrauschen initialisiert. Danach wird für jedes Pixel geschaut welches am besten passt. Unterstützt auch die Funktion „Compare Window“. Lefebvre et al. (2006) 3: Zuerst wird eine Vorberechnung durchgeführt, um Pixelgruppen zu erzeugen, die auch im Original vorkommen. Die folgenden Berechnungen werden dann in mehreren Schichten durchgeführt: von kleiner bis großer Auflösung. Dieses Verfahren unterstützt die automatische „Feature Detection“ und „Compare Window“. Tonn (2007): dieses Verfahren erweitert den Synthese Algorithmus von Lefebvre um eine weitere Funktion. Das Feature Images kann auch manuell hinzugefügt werden. Durch manuelles Anlegen eines Feature Images erhöht sich die Synthesegenauigkeit.

2. „Output Parameter“ Output Resolution: Ausgabegröße der synthetisierten Textur (z.B. 400 x 400 Pixel) Compare Window: Fenstergröße für Pixelvergleich (z.B. 15 x 15 Pixel) Initial Random Number: Definiert einen Startwert für den verwendeten Zufallszahlengenerator

3. „Feature Detection“ Diese Funktion erkennt automatisch die Strukturbesonderheiten in der Bildvorlage.

3.4. Step 3 – Run Texture Synthesis „Run Texture Synthesis“ startet die Textursynthese. Anhand der Statusleiste unter dem Ausgabefenster können Sie erkennen, wann der Syntheseprozess beendet ist. Nachfolgend sind die Verschiedenen Ausgabeergebnisse der einzelnen Synthese Algorithmen anhand der Beispielvorlage aufgelistet:


Abb.3 IImage Tillin ng

Abb.4 M Mirrored Tilling


Abb.5 E Efos et al. (1999)

Abb.6 A Ashikhmin (2001) (


Abb.7 L Lefebvre et al. (2006)

Abb.8 T Tonn (2007 7)

3.5. Ste ep 4 – Res sult


Die fertig berechnete Textur könne Sie über den „Save“ Button speichern (Bildformat: jpg oder bmp). Durch betätigen des Buttons „Delete Result Tab“ entfernen Sie die einzelnen Ausgabefenster. Mit dem Button „Done“ beenden Sie das Programm.

4. Quellenangabe 1

ASHIKHMIN, M., 2001. Synthesizing Natural Textures. In: J.F. Hughes and C. H. Séquin, eds. The proceedings of 2001 ACM Symposium on Interactive 3D Graphics, New York: ACM Press, 217-226 or http://www.cs.utah.edu/~michael/ts : July 2007. 2

EFROS, A.A. and LEUNG, T.K., 1999. Texture Synthesis by Non-parametric Sampling. In: John K. Tsotsos, ed. IEEE International Conference on Computer Vision. Corfu: IEEE Computer Society, 1033-1038. 3

LEFEBVRE, S. AND HOPPE, H., 2006. Appearance-space texture synthesis. In: Proceedings of ACM SIGGRAPH 2006, New York: ACM Press, 544-548 or http://research.microsoft.com/~hoppe: July 2007.

Texture Man Tutorial  

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