Canal 곡면의 투시 윤곽곡선의 매개변수화 및 구조 분석

The Parametrization and Structure Analysis for a Perspective Silhouette of a Canal Surface

본 논문에서는 canal 곡면의 투시 윤곽곡선 (perspective silhouette)에 대한 매개변수화 (parametrization) 방법과 윤곽곡선을 이루는 모든 연결된 구성요소 (connected component)를 발견하는 효율적이고 안정성 있는 알고리즘을 제시한다. Canal 곡면은 반경이 변화하면서 이동하는 구 (moving sphere)의 외곽곡면 (envelope surface)이며, 구의 중심점의 궤적을 나타내는 곡선 C(t)와 구의 반경 함수 r(t)에 의해 정의된다. 이동 구는 canal 곡면과 원에서 교차한다. Canal 곡면을 원의 집합으로 분할함으로써, 각각의 원 위에서 주어진 관측점에 대한 투시적 윤곽곡선을 구성하는 점을 계산하여 매개변수화하는 방법을 제시한다. 고정된 중심점 $C(t_*)$와 반경 $r(t_*)$를 갖는 이동 구는 canal 곡면과 하나의 원 $K(t_*)$에서 교차한다. 또한 이동 구를 관측점에서 볼 때의 윤곽곡선도 다른 하나의 원 $Q(t_*)$을 구성한다. 두 원 $K(t_*)$와 $Q(t_*)$가 한 점에서 접하게 되는 t의 값을 구함으로써 canal 곡면에 대한 윤곽곡선을 이루는 모든 연결된 구성요소를 발견하는 효율적인 방법을 제시한다.

We present an efficient and robust algorithm to parametrize a perspective silhouette curve of a canal surface. We also detect each connected component of the silhouette. A canal surface is an envelope surface of a moving sphere with varying radii, which is defined by the center trajectory C(t) and radius function r(t) of the moving sphere. A canal surface can be decomposed to a set of characteristic circles. We derive the equations for the silhouette points on each characteristic circle, then parameterize the silhouette curve by using the equation. The sphere $S(t_*)$ with center point $C(t_*)$ and radius $r(t_*)$ intersects with the canal surface at a characteristic circle $K(t_*)$. The perspective silhouette of the sphere $S(t_*)$ from given view point consists of a circle $Q(t_*)$. By finding the values of t at which K(t) and Q(t) tangentially intersect, we detect each connected component of the silhouette curve.