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Stylized image triangulation

  • Die stilisierte Triangulierung ist ein beliebtes Stilmittel bei der Abstraktion von Bildern. Ergebnisse sind auf Covern von Magazinen zu finden oder als Kunstwerk zu kaufen. Eingesetzt wird diese Stilisierung auch bei mobilen Anwendungen oder gar bei Programmen, die sich ausschließlich mit der automatisierten Triangulation befassen. Diese Arbeit basiert auf einer Veröffentlichung, die die adaptive dynamische Triangulierung als Optimierungsproblem versteht und damit, hinsichtlich der visuellen und technischen Qualität, neue Ergebnisse erzielt. Ziel dieser Arbeit ist es, dieses Verfahren möglichst vielen Nutzern zugänglich zu machen. Dazu wird eine mobile Anwendung - Mesh - entworfen und umgesetzt. Ein Host-Client System wird entwickelt, um die ressourcenbedürftige Berechnung nicht auf dem mobilen Endgerät ausführen zu müssen. Im Zuge dessen wird das Verfahren für die CPU portiert und zusätzlich ein Webserver entwickelt, der die Kommunikation zwischen dem Triangulierungsverfahren und der mobilen Anwendung herstellt. Die App «Mesh» bietet die Möglichkeit, ein beliebiges Bild zu dem Server zu senden, das nach der Bearbeitung heruntergeladen werden kann. Ein Forschungsaspekt der Arbeit thematisiert die Optimierung des Verfahrens. Dafür wird der Gradientenabstieg, der die Energieminimierung durchführt, anhand verschiedener Ansätze untersucht. Die Einschränkung der Schrittmöglichkeiten, diagonale Schrittrichtungen und eine dynamische Neupositionierung werden getestet. Es zeigt sich, dass sich bei diagonaler Schrittrichtung, anstatt horizontaler und vertikaler, keine Verbesserung verzeichnen lässt. Die Einschränkung der Schrittrichtung, dass ein Punkt seine vorherige Position nicht erneut einnehmen kann, verursacht einen Verlust an optischer Qualität. Jedoch wird der globale angestrebte Approximationsfehler in kürzerer Zeit erreicht. Die vektorbasierte Variante der flexiblen Schrittrichtung resultiert mit längerer Berechnungszeit in qualitativ hochwertigeren Ergebnissen, sodass ästhetischere Resultate erzielt werden. Ein weiterer Bestandteil dieser Arbeit setzt sich mit der Imitation eines Kunststils auseinander. Die Werke von Josh Bryan dienen als Inspiration. Mittels eines GLSL-Shaders soll durch die Verwendung von Pseudozufälligkeit ein natürlicheres Aussehen einer schraffierten Triangulierung erreicht werden. Ergebnisse zeigen, dass der Ansatz Möglichkeiten der Verbesserung aufweist, dass jedoch eine präzisere Triangulierung für eine hochwertige Imitation notwendig ist. Als letzter Bestandteil wird ein Renderstil präsentiert, der ausgehend von einem beliebigen Ausgangspunkt, die Dreiecke der Triangulation versetzt, sodass Lücken entstehen. Durch die freie Wahl des Zentrums des Effekts, ist ein Einsatz bei Animationen denkbar.
  • Stylized image triangulation is a popular tool of image processing. Results can be found on magazine covers or bought as a piece of art. Common use cases are filters by mobile apps or programs dedicated to automated triangulation. This thesis is based upon a paper that achieves new results formulating the adaptive dynamic triangulation as optimization problem. With this approach, new results concerning visual and technical quality are accomplished. One aim of this thesis is to make this approach accessible to as many users as possible. To reach users, a mobile app called Mesh is designed and implemented. A client-host-system is presented which relieves the app from computing the result requiring a lot of resources. Therefore, transferring the approach to a CPU based solution is part of the thesis. Also, a webserver is implemented that handles the communication between app and algorithm. “Mesh” enables the user to send a arbitrary image to the server whose result can be downloaded. Part of the research deals with optimizing the method. As the main step, the gradient descent method, which minimizes an approximation error, is examined with three different approaches re-defining the movement of a point: The limitation of the directions of movement in a meaningful manner, diagonal directions and a dynamically repositioning of points are analyzed. Results show no improvement of visual quality using diagonal instead of horizontal and vertical steps. Disallowing a point to take its last position, the limitation of step opportunities results in a loss of visual quality but reaches an intended global error earlier. The dynamically repositioning rests upon a vectorbased solution that weights the directions and applies a factor to each of them. This results in a longer computational time but also in a higher visual quality. Inspired by the work of Josh Bryan, another part of research aims at imitating an artists style. With the use of pseudo-random events combined with a geometryshader, a more natural look shall be achieved. This method illustrates a way of adding minor details to a rendering. To imitate an artist's work, a more complex and more precise triangulation is needed. As the last aspect, a renderstyle is presented. The style uses a center for its effect moving the triangles of a triangulation apart. The arbitrary choice of placing the centrum enables the renderstyle to be used in animations.

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    Masterarbeit von Christoph Moritz Löhne

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Metadaten
Author:Christoph Moritz Löhne
URN:urn:nbn:de:kola-18995
Referee:Kai Lawonn, Nils Lichtenberg
Document Type:Master's Thesis
Language:German
Date of completion:2019/07/23
Date of publication:2019/07/24
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Koblenz, Fachbereich 4
Date of final exam:2019/07/23
Release Date:2019/07/24
Number of pages:iv, 93
Institutes:Fachbereich 4 / Institut für Computervisualistik
Licence (German):License LogoEs gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG