Sobre la percepción de indicios en bocetos de ingeniería y su aplicación al modelado basado en bocetos

Abstract

<p>Los bocetos de ingeniería son un tipo importante de gráficos, porque ayudan a los diseñadores de productos industriales durante la fase más creativa del diseño conceptual. A tal fin, las aplicaciones informáticas de bocetado asistido por ordenador (CAS, por Computer-Aided Sketching) deberían proveer a los usuarios del entorno de bocetado que éstos necesitan para sacar el máximo provecho a su talento natural para el diseño y la innovación. Dichas aplicaciones deberían proveer, además, una integración completa con las fases subsiguientes del proceso de diseño asistido por ordenador. <p>Los métodos propuestos en esta tesis para interpretar bocetos se enmarcan en el modelado basado en bocetos (SBM, por su acrónimo en inglés). Obtener modelos 3D a partir de bocetos requiere completar diversas etapas: La etapa de reconocimiento del boceto, dirigida a obtener dibujos lineales a partir de bocetos; la etapa de reconocimiento de indicios en la que se extrae información del dibujo lineal 2D (tal como vértices, líneas paralelas, caras, etc.), y la etapa de reconstrucción, dirigida a producir las formas 3D representadas en el boceto a partir de la información extraída en la etapa anterior. <p>En todo este proceso de modelado basado en bocetos hay diferentes problemas abiertos, alguno de los cuales se han abordado en esta tesis. <p>Primero, en la sub-etapa del reconocimiento de bocetos que denominamos vectorización, que consiste en reconocer líneas (primitivas geométricas 2D) a partir de los trazos del boceto. La información de salida de esta sub-etapa es un dibujo lineal representado internamente como un grafo, donde los nodos representan los vértices del boceto y las líneas que unen dichos nodos, representan las aristas del boceto. La contribución de esta tesis en la sub-etapa de vectorización ha consistido en desarrollar e implementar un método para ajustar líneas rectas y arcos de elipse mediante criterios perceptuales. <p>El segundo problema abordado está en la etapa de reconocimiento de indicios. Se ha comprobado que los métodos existentes para determinar los grupos de líneas del dibujo que representan grupos de aristas paralelas en el modelo 3D no resuelven parte de los casos más comunes. Se ha desarrollado e implementado un método, también mediante criterios perceptuales, para agrupar líneas que representan aristas paralelas que es tolerante a errores de bocetado y que detecta el paralelismo de las aristas incluso cuando las líneas que los representan convergen a puntos de fuga. <p>Tercero, en el proceso de reconstrucción, asumiendo las limitaciones conocidas del método dominante de inflado (que es poco tolerante a las imperfecciones de los bocetos, y que sólo permite obtener modelos B-Rep), se ha propuesto un método de reconstrucción alternativo basado en obtener el árbol CSG (Geometría constructiva de sólidos, en sus siglas en inglés), para ello una de las sub-etapas críticas es el reconocimiento de elementos característicos 2D. En la tesis se han desarrollado algoritmos de reconocimiento para diferentes elementos característicos, y se ha propuesto un método para ordenar los elementos característicos reconocidos en un árbol del modelo. <p>Por último, pero no menos importante, hay que destacar que todos los métodos propuestos están basados en criterios perceptuales. Hasta ahora, los métodos empleados en SBM están basados generalmente en consideraciones puramente geométricas, aunque algunas de ellas emplean criterios perceptuales de manera aislada y como estrategia secundaria para desambiguar información geométrica contradictoria. Esta tesis plantea que, puesto que los humanos son capaces de interpretar bocetos a pesar de sus imperfecciones geométricas, la mejor estrategia a seguir es tratar de replicar la percepción humana desde el principio y de forma sistemática. Esta estrategia no es evidente, ya que los mecanismos de la percepción humana no se conocen en su totalidad. Por ello, un objetivo general de la presente tesis es explorar y desarrollar métodos basados en criterios perceptuales.