In this paper, we present a new workflow for the computer-aided generation of physicalizations, addressing nested configurations in anatomical and biological structures. Physicalizations are an important component of anatomical and biological education and edutainment. However, existing approaches have mainly revolved around creating data sculptures through digital fabrication. Only a few recent works proposed computer-aided pipelines for generating sculptures, such as papercrafts, with affordable and readily available materials. Papercraft generation remains a challenging topic by itself. Yet, anatomical and biological applications pose additional challenges, such as reconstruction complexity and insufficiency to account for multiple, nested structures--often present in anatomical and biological structures. Our workflow comprises the following steps: (i) define the nested configuration of the model and detect its levels, (ii) calculate the viewpoint that provides optimal, unobstructed views on inner levels, (iii) perform cuts on the outer levels to reveal the inner ones based on the viewpoint selection, (iv) estimate the stability of the cut papercraft to ensure a reliable outcome, (v) generate textures at each level, as a smart visibility mechanism that provides additional information on the inner structures, and (vi) unfold each textured mesh guaranteeing reconstruction. Our novel approach exploits the interactivity of nested papercraft models for edutainment purposes.


翻译:在本文中,我们为计算机辅助的物理生成提供了一个新的工作流程,涉及解剖和生物结构中的嵌套配置。物理是解剖和生物教育与适应的重要组成部分。但是,现有方法主要围绕通过数字制造创建数据雕塑。只有最近一些工程提议了计算机辅助的管道,用于生成雕塑,如纸工艺品,有价格可承受和现成的材料。纸工艺品生成本身仍是一个具有挑战性的专题。然而,解剖和生物应用带来了额外的挑战,如重建复杂性和无法充分计及解剖和生物结构中经常存在的多种嵌套结构。我们的工作流程包括以下步骤:(一) 界定模型的嵌套配置并检测其水平;(二) 计算为内层提供最佳、不受阻碍观点的计算机辅助管道的观点;(三) 在外层进行削减,以根据观点选择揭示内层内容。 (四) 估计切割纸工艺的稳定性,以确保可靠的结果;(五) 生成每层的嵌套结构结构,作为我们内部结构的可见性,每个层次的智能结构,提供我们内部结构的可见度的可视性。

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