Strokes2Surface: Recovering Curve Networks From 4D Architectural Design Sketches

要約

建築設計を対象とした 4D スケッチ インターフェイス、MR.Sketch 上に構築されたオフライン ジオメトリ再構築パイプラインである Strokes2Surface を紹介します。
このパイプラインは、デザイナーが描いたストロークから曲線ネットワークを復元し、建築設計におけるコンセプト設計段階とデジタル モデリング段階の間の橋渡しをします。
パイプラインへの入力は、3D ストロークのポリライン頂点とそれに対応するタイムスタンプ (4 次元時点)、および追加の幾何学的およびスタイラス関連の記録されたプロパティで構成されます。
スケッチの統合とスケッチベースのモデリング手法からインスピレーションを得た当社のパイプラインは、そのようなデータを活用し、3 つの機械学習 (ML) モデルを組み合わせます。
1 つの分類子と 2 つのクラスタリング モデル。
特に、設計者が建築設計のスケッチで通常使用する手法の観察に基づいて、ストロークが境界とエッジを描写しているのか、それとも意図した建築オブジェクトの囲い領域や面を埋めるために使用されているのかを認識するための二項分類問題を解決します。
2 つのクラスタリング モデルに続いて、各タイプのストロークがさらにグループに解析され、それぞれが単一のエッジまたは単一の面を表します。
次に、エッジを表すグループが B スプライン曲線で近似され、その後、トポロジ回復プロセスが行われ、適切に接続された曲線ネットワークを形成する曲線間の望ましい接続性が特定および修正されます。
次に、面を表すグループを使用して曲線ネットワーク内のパッチを境界付けるサイクルを検出し、その結果、建築オブジェクトの最終的な表面メッシュ ジオメトリが得られます。
ユーザー調査を通じて Strokes2Surface の使いやすさを確認し、結果をさらに検証し、代替手法を使用して計算されたさまざまな再構成と比較します。
また、コミュニティでさらに使用できるように、手動でラベル付けされた 4D 建築設計スケッチのデータセットも紹介します。

要約(オリジナル)

We present Strokes2Surface, an offline geometry-reconstruction pipeline built upon a 4D Sketching Interface, MR.Sketch, targeted at architectural design. The pipeline recovers a curve network from designer-drawn strokes, thus bridging between concept design and digital modeling stages in architectural design. The input to our pipeline consists of 3D strokes’ polyline vertices and their corresponding timestamps (as of the fourth dimension), along with additional geometric and stylus-related recorded properties. Inspired by sketch consolidation and sketch-based modeling methods, our pipeline leverages such data and combines three Machine Learning (ML) models; a classifier and two clustering models. In particular, based on observations of practices designers typically employ in architectural design sketches, we solve a binary classification problem to recognize whether a stroke depicts a boundary and edge or is used to fill in the enclosing areas and faces of the intended architectural object. Followed by the two clustering models, strokes of each type are further parsed into groups, each representing either a single edge or a single face. Next, groups representing edges are approximated with B-spline curves, followed by a topology-recovering process identifying and fixing desired connectivities between the curves forming a well-connected curve network. Next, groups representing the faces are employed to detect the cycles bounding patches in the curve network, resulting in the final surface mesh geometry of the architectural object. We confirm the usability of Strokes2Surface via a user study and further validate and compare our results against a range of reconstructions computed using alternative methods. We also introduce our manually labeled dataset of 4D architectural design sketches for further use in the community.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google