Dissertations / Theses on the topic 'Informatique Graphique 3D'
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Merabti, Billal. "Style-driven virtual camera control in 3D environments." Thesis, Rennes 1, 2015. http://www.theses.fr/2015REN1S129/document.
Abstract:
Calculer automatiquement une séquence d'images cinématographiquement cohérente, sur un ensemble d'actions qui se produisent dans un monde 3D, est une tâche complexe. Elle nécessite non seulement le calcul des plans de caméra ( points de vue ) et les transitions appropriées entre ces plans (coupures), mais aussi la capacité d'encoder et de reproduire des éléments de style cinématographique. Les modèles proposés dans la littérature, fondés généralement sur des représentations à machines d'états finis (FSMs), fournissent des fonctionnalités limitées pour construire des séquences de plans et ne permettent pas d'effectuer d'importantes variations de style sur une même séquence d'actions. Dans cette thèse, nous proposons d'abord un modèle cinématographique expressif, basé données, qui peut calculer des variations significatives en termes de style, avec la possibilité de contrôler la durée des prises de vue et la possibilité d'ajouter des contraintes spécifiques à la séquence souhaitée. Le modèle est paramétré de manière à faciliter l'application de techniques d'apprentissage pour reproduire des éléments de style extraits de films réels en utilisant une représentation à base de modèle de Markov caché du processus de montage. Le modèle proposé est à la fois plus général que les représentations existantes, et se révèle être plus expressif dans sa capacité à encoder précisément des éléments de style cinématographique pour des scènes de dialogues. Ensuite, nous introduisons une extension plus générique pour généraliser notre système de montage afin de traiter des contenus cinématographique plus complexes (autres que les dialogues). Il s'agit d'utiliser des Réseaux bayésiens dynamiques à la place des modèles de Markov à états cachés. Enfin, nous avons conçu un outil d'annotation et un format de représentation de données cinématographiques afin de simplifier le processus de création et de manipulation de ses données. Les données collectées serviront comme bases d'apprentissage pour des techniques basées données, telles que les nôtres, ainsi que pour l'analyse de filmsAutomatically computing a cinematographically consistent sequence of shots, over a set of actions occurring in a 3D world, is a complex task which requires not only the computation of appropriate shots (viewpoints) and appropriate transitions between shots (cuts), but the ability to encode and reproduce elements of cinematographic style. The models proposed in the literature, generally rule-based, provide limited functionalities to build sequences of shots. These approaches are not designed in mind to easily learn elements of cinematographic style, nor do they allow to perform significant variations in style over the same sequence of actions. In this thesis, we first propose a data-driven model for automated cinematography (framing and editing) that can compute significant variations in terms of cinematographic style, with the ability to control the duration of shots and the possibility to add specific constraints to the desired sequence. By using a Hidden Markov Model representation of the editing process, we demonstrate the possibility of easily reproducing elements of style extracted from real movies. The proposed model is more elaborate in handling dialogue scenes than existing representations, and proves to be more expressive in its ability to precisely encode elements of cinematographic style. Then, we introduce an extension of this model to account for more complex environments (more than dialogues). To this end, we use a more general statistical model: Dynamic Bayesian Network, which enlarges considerably the possibilities in editing and film analysis. We finally designed a data annotation tool and a format to easily create film annotations that would be used for data-driven cinematography or film analysis
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Viguié, Guillaume. "Apport de la programmation graphique pour la reconstruction rapide d'images 3D en tomographie par émission monophotonique." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/410/.
Abstract:
La Tomographie par Emission Mono-Photonique (TEMP) est une modalité d'imagerie médicale qui a pour objectif la visualisation 3D de la fixation d'une molécule marquée par un isotope radioactif administrée à un patient. Les photons émis par le radioisotope sont détectés sous forme d'images planes selon différentes incidences par une caméra tournante munie d'un collimateur. Le problème de la reconstruction tomographique consiste à calculer le volume 3D de la concentration de la molécule radiomarquée à partir d'une série d'images de projection 2D. Deux phénomènes physiques principaux perturbent les données : une résolution limitée variable avec la distance du fait du collimateur, et une atténuation par les tissus du patient des photons émis. L'objectif de cette est de contribuer à l'amélioration de la prise en compte de ces phénomènes. Au sujet de la prise en compte de la résolution limitée, plusieurs méthodes ont été proposées. Les plus performantes, basées sur la modélisation de la réponse du collimateur au sein de méthodes de reconstruction itératives, sont très coûteuses en temps de calcul, ce qui limite leur utilisation en pratique. Dans ce travail nous présentons une technique informatique, basée sur la programmation des cartes graphiques " grand public ", permettant de diviser par 100 le temps de calcul pour ce type de méthode. Au sujet de la prise en compte de l'atténuation, nous avons mis en œuvre une méthode permettant de corriger l'atténuation non uniforme à partir des seules données d'émission. Mathématiquement, il s'agit d'un problème inverse non linéaire sous déterminé. Deux méthodes ont été testées, l'une par optimisation, l'autre par méthode itérative en estimant alternativement le volume de la concentration radioactive et le volume du coefficient d'atténuation. .Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT) is a non-invasive medical imaging modality which visualizes radioactively labeled molecules administered to a patient. Photons emitted by the radio-isotopes are detected by a rotating camera system equipped by a lead collimator. A mathematical inversion technique is used to reconstruct the unknown 3D distribution of radio-activity in the body from the series of 2D projection images recorded by the system. In this process, image quality may be affected by two major degrading phenomena, collimator blurring, and attenuation of photons via the photoelectric and the Compton effects. The aim of this thesis is to enhance the quality of SPECT reconstructed images by reducing these degrading effects. Several methods have been proposed to correct the effects of collimator blurring. The most efficient is to include a physical model of the collimator response function and to reconstruct images by an iterative method, which includes this model. Here we extend this line by improving convergence. The use of graphic cards can accelerate this process by a factor of 100. We have implemented non-uniform attenuation correction methods which do not need additional transmission measurements, but uses emission data only. Reconstruction of activity based on emission data is a difficult non-linear ill-posed inverse problem. Two approaches have been tested, one based on non-linear optimization techniques, a second based on iterative techniques similar to those currently in use. The iterative technique performed more stably and generally produced better results. In simulated studies we were able to demonstrate an improvement over existing techniques, while this rests to be established in the case of clinical data. .
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Guo, Jinjiang. "Contributions to objective and subjective visual quality assessment of 3d models." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI099.
Abstract:
Dans le domaine de l’informatique graphique, les données tridimensionnelles, généralement représentées par des maillages triangulaires, sont employées dans une grande variété d’applications (par exemple, le lissage, la compression, le remaillage, la simplification, le rendu, etc.). Cependant, ces procédés introduisent inévitablement des artefacts qui altèrent la qualité visuelle des données 3D rendues. Ainsi, afin de guider perceptuellement les algorithmes de traitement, il y a un besoin croissant d'évaluations subjectives et objectives de la qualité visuelle à la fois performantes et adaptées, pour évaluer et prédire les artefacts visuels. Dans cette thèse, nous présentons d'abord une étude exhaustive sur les différentes sources d'artefacts associés aux données numériques graphiques, ainsi que l’évaluation objective et subjective de la qualité visuelle des artefacts. Ensuite, nous introduisons une nouvelle étude sur la qualité subjective conçue sur la base de l’évaluations de la visibilité locale des artefacts géométriques, dans laquelle il a été demandé à des observateurs de marquer les zones de maillages 3D qui contiennent des distorsions visibles. Les cartes de distorsion visuelle collectées sont utilisées pour illustrer plusieurs fonctionnalités perceptuelles du système visuel humain (HVS), et servent de vérité-terrain pour évaluer les performances des attributs et des mesures géométriques bien connus pour prédire la visibilité locale des distorsions. Notre deuxième étude vise à évaluer la qualité visuelle de modèles 3D texturés, subjectivement et objectivement. Pour atteindre ces objectifs, nous avons introduit 136 modèles traités avec à la fois des distorsions géométriques et de texture, mené une expérience subjective de comparaison par paires, et invité 101 sujets pour évaluer les qualités visuelles des modèles à travers deux protocoles de rendu. Motivés par les opinions subjectives collectées, nous proposons deux mesures de qualité visuelle objective pour les maillages texturés, en se fondant sur les combinaisons optimales des mesures de qualité issues de la géométrie et de la texture. Ces mesures de perception proposées surpassent leurs homologues en termes de corrélation avec le jugement humainIn computer graphics realm, three-dimensional graphical data, generally represented by triangular meshes, have become commonplace, and are deployed in a variety of application processes (e.g., smoothing, compression, remeshing, simplification, rendering, etc.). However, these processes inevitably introduce artifacts, altering the visual quality of the rendered 3D data. Thus, in order to perceptually drive the processing algorithms, there is an increasing need for efficient and effective subjective and objective visual quality assessments to evaluate and predict the visual artifacts. In this thesis, we first present a comprehensive survey on different sources of artifacts in digital graphics, and current objective and subjective visual quality assessments of the artifacts. Then, we introduce a newly designed subjective quality study based on evaluations of the local visibility of geometric artifacts, in which observers were asked to mark areas of 3D meshes that contain noticeable distortions. The collected perceived distortion maps are used to illustrate several perceptual functionalities of the human visual system (HVS), and serve as ground-truth to evaluate the performances of well-known geometric attributes and metrics for predicting the local visibility of distortions. Our second study aims to evaluate the visual quality of texture mapped 3D model subjectively and objectively. To achieve these goals, we introduced 136 processed models with both geometric and texture distortions, conducted a paired-comparison subjective experiment, and invited 101 subjects to evaluate the visual qualities of the models under two rendering protocols. Driven by the collected subjective opinions, we propose two objective visual quality metrics for textured meshes, relying on the optimal combinations of geometry and texture quality measures. These proposed perceptual metrics outperform their counterparts in term of the correlation with the human judgment
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Lescoat, Thibault. "Geometric operators for 3D modeling using dictionary-based shape representations." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAT005.
Abstract:
Dans cette thèse, nous étudions les représentations haut-niveau de formes 3D et nous développons les primitives algorithmiques nécessaires à la manipulation d'objets représentés par composition d'éléments. Nous commençons par une revue de l'état de l'art, des représentations bas-niveau usuelles jusqu'à celles haut-niveau, utilisant des dictionnaires. En particulier, nous nous intéressons à la représentation de formes via la composition discrète d'atomes tirés d'un dictionnaire de formes.Nous observons qu'il n'existe aucune méthode permettant de fusionner des atomes (placés sans intersection) de manière plausible ; en effet, la plupart des méthodes requiert des intersections ou alors ne préservent pas les détails grossiers. De plus, très peu de techniques garantissent la préservation de l'entrée, une propriété importante lors du traitement de formes créées par des artistes. Nous proposons donc un opérateur de composition qui propage les détails grossiers tout en conservant l'entrée dans le résultat.Dans le but de permettre une édition interactive, nous cherchons à prévisualiser la composition d'objets lourds. Pour cela, nous proposons de simplifier les atomes avant de les composer. Nous introduisons donc une méthode de simplification de maillage qui préserve les détails grossiers. Bien que notre méthode soit plus contrainte que les approches précédentes qui ne produisent pas de maillage, elle résulte en des formes simplifiées fidèles aux formes détailléesIn this thesis, we study high-level 3D shape representations and developed the algorithm primitives necessary to manipulate shapes represented as a composition of several parts. We first review existing representations, starting with the usual low-level ones and then expanding on a high-level family of shape representations, based on dictionaries. Notably, we focus on representing shapes via a discrete composition of atoms from a dictionary of parts.We observe that there was no method to smoothly blend non-overlapping atoms while still looking plausible. Indeed, most methods either required overlapping parts or do not preserve large-scale details. Moreover, very few methods guaranteed the exact preservation of the input, which is very important when dealing with artist-authored meshes to avoid destroying the artist's work. We address this challenge by proposing a composition operator that is guaranteed to exactly keep the input while also propagating large-scale details.To improve the speed of our composition operator and allow interactive edition, we propose to simplify the input parts prior to completing them. This allow us to interactively previsualize the composition of large meshes. For this, we introduce a method to simplify a detailed mesh to a coarse one by preserving the large details. While more constrained than related approaches that do not produce a mesh, our method still yields faithful outputs
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Lanterne, Célestin. "Réparation et optimisation de maillages 3D pour l'impression 3D." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0454.
Abstract:
Les imprimantes 3D utilisent des modèles 3D sous la forme de maillages pour définir la géométrie et l'apparence des objets à imprimer. Un maillage 3D doit posséder certaines propriétés topologiques pour que la géométrie qu'il représente soit imprimable, et la géométrie elle même doit respecter certaines conditions pour être imprimable. Ces propriétés et conditions peuvent varier selon la technologie d'impression 3D utilisée.De nombreux maillages 3D utilisés pour l'impression n'ont dans un premier temps pas été conçus pour cette application. La principale utilisation première de ces maillages est la visualisation, qui ne nécessite pas les mêmes propriétés topologiques et conditions géométriques. Le sujet de cette thèse est la réparation de ces maillages afin de les rendre imprimables.Une chaîne de réparation comprenant plusieurs étapes a été conçue dans ce but. Les conditions de non-variété sont réparées en réalisant une extraction de composantes connexes (surfaces). Les bords des surfaces sont détectés et classés en fonction de la meilleure réparation à appliquer sur chaque. Les bords des surfaces sont réparés suivant leurs classement soit par une méthode de remplissage soit par une méthode d'épaississement. La fragilité de la géométrie est détectée et contrôlée3D printers use 3D models in the form of meshes to define the geometry and the appearance of objects to be printed. A 3D mesh must have some topological properties so that the geometry it represents could be printable and the geometry itself must respect certain conditions to be printable. These properties and conditions may vary depending on the 3D printing technologies in use.Many 3D meshes used for printing were not initially designed for this purpose application. The main primary use of these meshes is visualization, which does not require the same topological properties and geometric conditions. The subject of this thesis is the repair of these meshes to make them printable.A repair chain including several steps was designed for this purpose. Non-manifold conditions are repaired by extracting related components (surfaces). The boundaries of surfaces are detected and classified according to the best repair to be applied on each. The boundaries of surfaces are repaired according to their classification either by a filling method or by an offset method. The weakness of the geometry is detected and controlled
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Angles, Baptiste. "Modélisation géométrique par primitives." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30060.
Abstract:
Les objets naturels ou artificiels contiennent des éléments géométriques répétés pouvantêtre interprétés comme des formes primitives. Les plantes, les arbres, les organismes vivants ou même les cristaux représentent des primitives qui se répètent. Les primitives se retrouvent aussi couramment dans les environnements créés par l'homme, car les architectes ont tendance à réutiliser les mêmes modèles sur un bâtiment et utilisent généralement des formes simples, telles que des fenêtres et des portes rectangulaires. Au cours de ma thèse, j'ai étudié les primitives géométriques sous trois angles: leur composition, leur simulation et leur découverte autonome. Dans la première partie, je présente une méthode pour retrouver la fonction par laquelle certaines primitives sont combinées. Notre système est basé sur un modèle de fonction de composition représenté par une surface paramétrique. La surface paramétrique est déformée via un alignement non rigide d'une surface qui, une fois convergée, représente l'opérateur souhaité. Cela permet de modéliser de manière interactive les opérateurs via une simple esquisse, ce qui résout un problème majeur de facilité de modélisation de la composition. Dans la deuxième partie, je présente l'utilisation d'une nouvelle primitive pour les simulations de physique en temps réel. Cette primitive convient pour modéliser efficacement les déformations des cordes préservant le volume, mais également celles de structures plus complexes telles que les muscles. L'un des principaux avantages de notre approche est que notre primitive peut servir de représentation unifiée pour la détection de collision, la simulation et la déformation de peau. Dans la troisième partie, je présente un cadre d'apprentissage en profondeur non supervisé pour apprendre et détecter les primitives. Dans un signal contenant une répétition d'éléments, le procédé est capable d'identifier automatiquement la structure de ces éléments (c'est-à-dire des primitives) avec une supervision minimale. Afin de former le réseau qui contient une opération non différenciable, un nouveau processus d'apprentissage en plusieurs étapes est présentéBoth man-made or natural objects contain repeated geometric elements that can be interpreted as primitive shapes. Plants, trees, living organisms or even crystals, showcase primitives that repeat themselves. Primitives are also commonly found in man-made environments because architects tend to reuse the same patterns over a building and typically employ simple shapes, such as rectangular windows and doors. During my PhD I studied geometric primitives from three points of view: their composition, simulation and autonomous discovery. In the first part I present a method to reverse-engineer the function by which some primitives are combined. Our system is based on a composition function template that is represented by a parametric surface. The parametric surface is deformed via a non-rigid alignment of a surface that, once converged, represents the desired operator. This enables the interactive modeling of operators via a simple sketch, solving a major usability gap of composition modeling. In the second part I introduce the use of a novel primitive for real-time physics simulations. This primitive is suitable to efficiently model volume-preserving deformations of rods but also of more complex structures such as muscles. One of the core advantages of our approach is that our primitive can serve as a unified representation to do collision detection, simulation, and surface skinning. In the third part I present an unsupervised deep learning framework to learn and detect primitives. In a signal containing a repetition of elements, the method is able to automatically identify the structure of these elements (i.e. primitives) with minimal supervision. In order to train the network that contains a non-differentiable operation, a novel multi-step training process is presented
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Holländer, Matthias. "Synthèse géométrique temps réel." Thesis, Paris, ENST, 2013. http://www.theses.fr/2013ENST0009/document.
Abstract:
La géométrie numérique en temps réel est un domaîne de recherches émergent en informatique graphique.Pour pouvoir générer des images photo-réalistes de haute définition,beaucoup d'applications requièrent des méthodes souvent prohibitives financièrementet relativement lentes.Parmi ces applications, on peut citer la pré-visualisation d'architectures, la réalisation de films d'animation,la création de publicités ou d'effets spéciaux pour les films dits réalistes.Dans ces cas, il est souvent nécessaire d'utiliser conjointement beaucoup d'ordinateurs possédanteux-mêmes plusieurs unités graphiques (Graphics Processing Units - GPUs).Cependant, certaines applications dites temps-réel ne peuvent s'accomoder de telles techniques, car elles requièrentde pouvoir générer plus de 30 images par seconde pour offrir un confort d'utilisationet une intéraction avec des mondes virtuels 3D riches et réalistes.L'idée principale de cette thèse est d'utiliser la synthèse de géométrie,la géométrie numérique et l'analyse géométrique pourrépondre à des problèmes classiques en informatique graphique,telle que la génération de surfaces de subdivision, l'illumination globaleou encore l'anti-aliasing dans des contextes d'intéraction temps-réel.Nous présentons de nouveaux algorithmes adaptés aux architectures matérielles courantes pour atteindre ce butEal-time geometry synthesis is an emerging topic in computer graphics.Today's interactive 3D applications have to face a variety of challengesto fulfill the consumer's request for more realism and high quality images.Often, visual effects and quality known from offline-rendered feature films or special effects in movie productions are the ultimate goal but hard to achieve in real time.This thesis offers real-time solutions by exploiting the Graphics Processing Unit (GPU)and efficient geometry processing.In particular, a variety of topics related to classical fields in computer graphics such assubdivision surfaces, global illumination and anti-aliasing are discussedand new approaches and techniques are presented
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Schertzer, Jérémie. "Exploiting modern GPUs architecture for real-time rendering of massive line sets." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2022. http://www.theses.fr/2022IPPAT037.
Abstract:
Dans cette thèse, nous considérons des grands ensembles de lignes générés à partir de tractogrammes cérébraux. Ils décrivent des connexions neuronales représentées par des millions de fibres poly-lignes, comptant des milliards de segments. Grâce au mesh shader pipeline, nous construisons un moteur de rendu de tractogrammes aux performances surpassant l'état de l'art de deux ordres de grandeur.Nos performances proviennent des fiblets : une représentation compressée de blocs de segments. En combinant cohérence temporelle et dilatation morphologique du z-buffer, nous définissons un test d'occlusion rapide pour l'élimination de fiblets. Grâce à notre algorithme de décompression parallèle fortement optimisé, les fiblets survivants sont efficacement synthétisés en poly-lignes. Nous montrons également comment notre pipeline de fiblets accélère des fonctionnalités d'interactions avancées avec les tractogrammes.Pour le cas général du rendu des lignes, nous proposons la marche morphologique : une technique en espace écran qui rend des tubes d'épaisseur modifiable à partir des lignes fines rastérisées du G-buffer. En approximant un tube comme l'union de sphères densément réparties le long de ses axes, chaque sphère occupant chaque pixel est récupérée au moyen d'un filtre multi-passes de propagation de voisinage. Accéléré par le compute pipeline, nous atteignons des performances temps réel pour le rendu de lignes épaisses.Pour conclure notre travail, nous implémentons un prototype de réalité virtuelle combinant fiblets et marche morphologique. Il permet pour la première fois la visualisation immersive de grands tractogrammes constitués de fibres épaisses, ouvrant ainsi la voie à des perspectives diversesIn this thesis, we consider massive line sets generated from brain tractograms. They describe neural connections that are represented with millions of poly-line fibers, summing up to billions of segments. Thanks to the two-staged mesh shader pipeline, we build a tractogram renderer surpassing state-of-the-art performances by two orders of magnitude.Our performances come from fiblets: a compressed representation of segment blocks. By combining temporal coherence and morphological dilation on the z-buffer, we define a fast occlusion culling test for fiblets. Thanks to our heavily-optimized parallel decompression algorithm, surviving fiblets are swiftly synthesized to poly-lines. We also showcase how our fiblet pipeline speeds-up advanced tractogram interaction features.For the general case of line rendering, we propose morphological marching: a screen-space technique rendering custom-width tubes from the thin rasterized lines of the G-buffer. By approximating a tube as the union of spheres densely distributed along its axes, each sphere shading each pixel is retrieved relying on a multi-pass neighborhood propagation filter. Accelerated by the compute pipeline, we reach real-time performances for the rendering of depth-dependant wide lines.To conclude our work, we implement a virtual reality prototype combining fiblets and morphological marching. It makes possible for the first time the immersive visualization of huge tractograms with fast shading of thick fibers, thus paving the way for diverse perspectives
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Entem, Even. "Interprétation et modélisation 3D automatique à partir de dessins au trait de formes organiques." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAM054/document.
Abstract:
Le dessin est la manière la plus courante de communiquer sur les formes.Ainsi, l'utilisation de l'esquisse comme outil dans le processus de modélisation de contenus 3D est une approche attrayante.Cependant, dans le monde des machines, les dessins sont encore difficiles à interpréter comme des représentations de formes 3D.Ce défi a été relevé par de nombreux travaux de recherche, car tirer parti du peu de connaissances que nous possédons sur la perception n’est pas anodin.Ma thèse se concentre sur les limites de ce qui peut être inféré à partir de dessins uniques de formes lisses sans aucune aide de l'utilisateur.Dans un premier temps, nous avons choisi une catégorie de forme, à savoir les animaux et autres créatures pour lesquels une connaissance préalable aide à résoudre le problème.Ensuite, nous avons proposé de généraliser certaines parties de la solution pour aborder le cas des formes organiques libres.Ce manuscrit présente donc les solutions respectives que nous avons développées.La première permet de déduire des modèles 3D plausibles d’animaux à partir d’une seule esquisse de vue latérale en utilisant des principes anatomiques pour interpréter les éléments du dessin et déduire des décalages de profondeur entre les éléments.La seconde est une approche qui consiste à décomposer les représentations de formes lisses avec des points de recouvrement non triviaux en un ensemble de silhouettes de parties structurelles ordonnées en profondeur, qui peuvent être utilisées à des fins d'édition et d'animation.Beaucoup d'idées connexes ont été explorées en parallèle, et celles présentées dans ce manuscrit me donnent confiance en l'avenir de ce domaine de rechercheDrawing is the most common way to communicate about shapes.Thus, using sketching as a tool in the process of modeling 3D content is an attractive approach.However in the world of machines, drawings are still difficult to interpret as shape depictions.This has been the challenge tackled by many different research works since leveraging the little we know about perception is non trivial.My thesis focuses on pushing the limits of what can be inferred from single drawings of smooth shapes without any help from the user.In a first attempt we chose to select a category of shape namely animals and other creatures for which prior knowledge helps to solve the problem.Then we proposed to generalize parts of the solution to tackle the case of free form organic shapes.This manuscript thus presents the respective solutions we developed. The first one is able to infer plausible 3D models of animals from a single side-view sketch using anatomic principles to both interpret the drawing's elements and infer depth offsets between these elements.The second is an approach to decompose depictions of smooth shapes with non trivial cusp points into a set of structural parts' silhouettes ordered in depth, which can be used for editing and animation purposes.Many related ideas were explored on the way, and the ones presented in this manuscript leaves me confident about the future of this field of research
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Fondevilla, Amélie. "Modélisation 3D d'objets cousus à partir d'un unique croquis." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAM070.
Abstract:
Créer efficacement du contenu virtuel 3D est une problématique importante dans le domaine de l'Informatique Graphique. Cette thèse traite le sujet de la modélisation 3D d'objets cousus, tels que des vêtements, chaussures, ou accessoires à partir de croquis 2D. Des approches existantes parviennent à modéliser ces objets en utilisant plusieurs vues en entrée ou une interface de modélisation directement liée au personnage à habiller. Nous proposons ici d'utiliser un croquis unique annoté pour créer du contenu 3D satisfaisant des contraintes géométriques spécifiques aux tissus, comme la développabilité, ou l'apparition et la distribution de plis. Notre but est d'exploiter l'expressivité du dessin pour guider la modélisation d'objets plausibles, en utilisant des connaissances géométriques a priori.Dans un premier temps, nous présentons une méthode de reconstruction 3D d'objets symétriques et développables par morceaux, à partir d'une unique photo annotée. Nous exploitons l'hypothèse de symétrie et les propriétés géométriques liées aux surfaces développables lisses, afin de proposer un système capable de donner de la profondeur aux courbes représentant silhouettes, bords et coutures dessinées sur la photo. Notre approche retrouve aussi des informations topologiques sur l'objet, permettant de calculer la forme 2D des patrons de tissus associés à chaque morceau de surface développable, information nécessaire pour la fabrication réelle de l'objet.Dans un second temps, nous nous intéressons à la modélisation de vêtements virtuels, qui sont des objets cousus pouvant contenir des plis. La majorité des approches de modélisation de vêtement basées croquis reconstruisent en 3D des courbes de bord, silhouette et plis annotées dans une vue 2D du personnage à habiller. Notre approche, en revanche, utilise un unique croquis, et en extrait des caractéristiques liées aux style du vêtement : proportions, zones moulantes, silhouettes et plis. En particulier, nous proposons une méthode pour extraire une représentation générique de plis à partir du croquis, même dans le cas où de plis profonds qui entrainerait une représentation partielle de la courbe de bord sur le dessin.Nous synthétisons ensuite un vêtement 3D habillant un personnage virtuel cible et possédant les mêmes caractéristiques de style que celles extraites du dessin. Cette synthèse s'adapte aux cas où le personnage cible est dans une pose et/ou a une morphologie différente de celui représenté sur le dessinThe efficient creation of virtual 3D content is a major issue in Computer Graphics industry and research. This thesis addresses the modeling of sewed 3D objects such as clothes, shoes or accessories from 2D sketched inputs. While existing related approaches are either based on multi-view inputs or on character dependent interfaces, we propose in this thesis to start from an annotated single-view input in order to create 3D content satisfying geometric constraints that are specific to fabric, such as developability, or fold appearance and distribution. Our goal is to exploit the expressiveness user-drawn sketches to guide the modeling of plausible objects, using a priori geometric knowledge.We first present a single-view reconstruction approach for symmetric piece-wise developable objects from an annotated photo. Using the assumption of mirror-symmetry along with properties of smooth developable surfaces, we propose a system able to lift in 3 the silhouette, borders and seams drawn on the picture and reconstruct the surface of the object. Our method also provides topology information on the object, allowing the computation of 2D patterns for each piece of developable surface, which is necessary for manufacturing.While most of existing sketch-based modeling methods for garments aim at reconstructing border lines drawn on top of a view of the 3D virtual mannequin to be dressed, our approach uses a single 2D sketch as input. Our method first extracts generic features relative to the style of the sketched garment expressed as garment proportions, tight areas, silhouette shapes and folds. In particular, we propose a dedicated approach to extract robustly folds characteristics, even in the case of garment with deep folds leading to partially occluded garment borders. In a second step, we synthesize on a target virtual character a 3D garment surface exhibiting similar style, while adapting to the target pose and morphology that may be drastically different from the one depicted the sketch
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Holländer, Matthias. "Synthèse géométrique temps réel." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2013. http://www.theses.fr/2013ENST0009.
Abstract:
La géométrie numérique en temps réel est un domaîne de recherches émergent en informatique graphique.Pour pouvoir générer des images photo-réalistes de haute définition,beaucoup d'applications requièrent des méthodes souvent prohibitives financièrementet relativement lentes.Parmi ces applications, on peut citer la pré-visualisation d'architectures, la réalisation de films d'animation,la création de publicités ou d'effets spéciaux pour les films dits réalistes.Dans ces cas, il est souvent nécessaire d'utiliser conjointement beaucoup d'ordinateurs possédanteux-mêmes plusieurs unités graphiques (Graphics Processing Units - GPUs).Cependant, certaines applications dites temps-réel ne peuvent s'accomoder de telles techniques, car elles requièrentde pouvoir générer plus de 30 images par seconde pour offrir un confort d'utilisationet une intéraction avec des mondes virtuels 3D riches et réalistes.L'idée principale de cette thèse est d'utiliser la synthèse de géométrie,la géométrie numérique et l'analyse géométrique pourrépondre à des problèmes classiques en informatique graphique,telle que la génération de surfaces de subdivision, l'illumination globaleou encore l'anti-aliasing dans des contextes d'intéraction temps-réel.Nous présentons de nouveaux algorithmes adaptés aux architectures matérielles courantes pour atteindre ce butEal-time geometry synthesis is an emerging topic in computer graphics.Today's interactive 3D applications have to face a variety of challengesto fulfill the consumer's request for more realism and high quality images.Often, visual effects and quality known from offline-rendered feature films or special effects in movie productions are the ultimate goal but hard to achieve in real time.This thesis offers real-time solutions by exploiting the Graphics Processing Unit (GPU)and efficient geometry processing.In particular, a variety of topics related to classical fields in computer graphics such assubdivision surfaces, global illumination and anti-aliasing are discussedand new approaches and techniques are presented
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Zanuttini, Antoine. "Du photoréalisme au rendu expressif en image 3D temps réel dans le jeu vidéo : programmation graphique pour la profondeur de champ, la matière, la réflexion, les fluides et les contours." Paris 8, 2012. http://octaviana.fr/document/171326563#?c=0&m=0&s=0&cv=0.
Abstract:
Cette étude vise à sortir de l'esthétique standardisée des jeux vidéo par l'apport de nouvelles techniques de représentation pour l'image numérique temps réel. Le rendu dit « photoréaliste » manque souvent de contrôle et de flexibilité pour l'artiste qui cherche à aller au-delà de la fidélité au réel. La crédibilité et l'immersion passent alors par une stylisation de l'image pour proposer un visuel convaincant et esthétique. Le rendu dit « expressif » va plus loin en prenant en compte le regard personnel de l'artiste tout en se basant sur des caractéristiques et des phénomènes issus du réel pour les détourner. Nous montrerons que le photoréalisme et le rendu expressif se rejoignent et se complètent sur de nombreux points. Trois thèmes différents seront présentés du point de vue du photoréalisme et accompagnés de la création de techniques personnelles. Le thème du flou de profondeur de champ nous amènera à prendre en compte la forme de la lentille de la caméra virtuelle à travers l'algorithme des Hexagonal Summed Area Tables. Nous aborderons ensuite la matière, la lumière et surtout la réflexion spéculaire ambiante et l'importance de la parallaxe pour celle-ci. Notre troisième thème sera celui du mouvement des fluides et de l'advection de textures en fonction du courant afin d'ajouter du détail facilement et efficacement. Ces mêmes sujets seront ensuite intégrés au rendu expressif et utilisés comme des outils d'expression pour l'artiste, à travers la création d'un effet « rêve », de fluides en espace-écran et du travail de la matière hachurée. Enfin, nous présenterons nos créations spécifiquement dédiées au rendu expressif et à la stylisation des contoursThis study seeks to go beyond the standardized video games aesthetics by adding new depiction techniques for real-time digital imagery. Photorealistic rendering is often limited in control and flexibility for an artist who searches beyond fidelity to real. Achieving credibility and immersion will then often require stylization for the view to be more convincing and aesthetic. Expressive rendering goes further by taking care of the artist's personal vision, while being based on some real life attributes and phenomena, altering them at the same time. We will show that photorealism and expressive rendering join and complete each other under numerous aspects. Three themes related to photorealism will be presented, then some personal original techniques will be introduced. The theme of depth of field will lead us to consider the shape of the virtual camera's lens through the Hexagonal Summed Area Table algorithm. We will then look at material, light and especially ambient and specular reflections and the importance of parallax correction with regards to them. Our third theme will be the rendering of fluid motion and the advection of textures according to the flow for easy and efficient detail addition. These three subjects will then be integrated into expressive rendering and used as expression tools for the artist, through the creation of a dream effect, of screen-space rendered fluids, and of hatched material shading. Finally, we will show our creations specifically dedicated to expressive rendering and stroke stylization
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Legrand, Hélène. "Algorithmes parallèles pour le traitement rapide de géométries 3D." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2017. http://www.theses.fr/2017ENST0053.
Abstract:
Au cours des vingt dernières années, les principaux concepts du traitement du signal ont trouvé leur homologue pour le cas de la géométrie numérique, et en particulier des modèles polygonaux de surfaces 3D. Ces traitements requièrent néanmoins un temps de calcul non négligeable lorsqu’on les applique sur des modèles de taille conséquente. Cette charge de calcul devient un frein important dans le contexte actuel, où les quantités massives de données 3D générées à chaque seconde peuvent potentiellement nécessiter l’application d’un sous-ensemble de ces opérateurs. La capacité à exécuter des opérateurs de traitement géométrique en un temps très court représente alors un verrou important pour les systèmes de conception, capture et restitution 3D dynamiques. Dans ce contexte, on cherche à accélérer de plusieurs ordres de grandeur certains algorithmes de traitement géométrique actuels, et à reformuler ou approcher ces algorithmes afin de diminuer leur complexité ou de les adapter à un environnement parallèle. Dans cette thèse, nous nous appuyons sur un objet compact et efficace permettant d’analyser les surfaces 3D à plusieurs échelles : les quadriques d’erreurs. En particulier, nous proposons de nouveaux algorithmes haute performance, maintenant à la surface des quadriques d’erreur représentatives de la géométrie. Un des principaux défis tient ici à la génération des structures adaptées en parallèle, afin d’exploiter les processeurs parallèles à grain fin que sont les GPU, la principale source de puissance disponible dans un ordinateur moderneOver the last twenty years, the main signal processing concepts have been adapted for digital geometry, in particular for 3D polygonal meshes. However, the processing time required for large models is significant. This computational load becomes an obstacle in the current context, where the massive amounts of data that are generated every second may need to be processed with several operators. The ability to run geometry processing operators with strong time constraints is a critical challenge in dynamic 3D systems. In this context, we seek to speed up some of the current algorithms by several orders of magnitude, and to reformulate or approximate them in order to reduce their complexity or make them parallel. In this thesis, we are building on a compact and effective object to analyze 3D surfaces at different scales : error quadrics. In particular, we propose new high performance algorithms that maintain error quadrics on the surface to represent the geometry. One of the main challenges lies in the effective generation of the right structures for parallel processing, in order to take advantage of the GPU
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Roussellet, Valentin. "Implicit muscle models for interactive character skinning." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30055/document.
Abstract:
En animation de personnages 3D, la déformation de surface, ou skinning, est une étape cruciale. Son rôle est de déformer la représentation surfacique d'un personnage pour permettre son rendu dans une succession de poses spécifiées par un animateur. La plausibilité et la qualité visuelle du résultat dépendent directement de la méthode de skinning choisie. Sa rapidité d'exécution et sa simplicité d'utilisation sont également à prendre en compte pour rendre possible son usage interactif lors des sessions de production des artistes 3D. Les différentes méthodes de skinning actuelles se divisent en trois catégories. Les méthodes géométriques sont rapides et simples d'utilisation, mais leur résultats manquent de plausibilité. Les approches s'appuyant sur des exemples produisent des résultats réalistes, elles nécessitent en revanche une base de données d'exemples volumineuse, et le contrôle de leur résultat est fastidieux. Enfin, les algorithmes de simulation physique sont capables de modéliser les phénomènes dynamiques les plus complexes au prix d'un temps de calcul souvent prohibitif pour une utilisation interactive. Les travaux décrits dans cette thèse s'appuient sur Implicit Skinning, une méthode géométrique corrective utilisant une représentation implicite des surfaces, qui permet de résoudre de nombreux problèmes rencontrés avec les méthodes géométriques classiques, tout en gardant des performances permettant son usage interactif. La contribution principale de ces travaux est un modèle d'animation qui prend en compte les effets des muscles des personnages et de leur interactions avec d'autres éléments anatomiques, tout en bénéficiant des avantages apportés par Implicit Skinning. Les muscles sont représentés par une surface d'extrusion le long d'axes centraux. Les axes des muscles sont contrôlés par une méthode de simulation physique simplifiée. Cette représentation permet de modéliser les collisions des muscles entre eux et avec les os, d'introduire des effets dynamiques tels que rebonds et secousses, tout en garantissant la conservation du volume, afin de représenter le comportement réel des muscles. Ce modèle produit des déformations plus plausibles et dynamiques que les méthodes géométriques de l'état de l'art, tout en conservant des performances suffisantes pour permettre son usage dans une session d'édition interactive. Elle offre de plus aux infographistes un contrôle intuitif sur la forme des muscles pour que les déformations obtenues se conforment à leur vision artistiqueSurface deformation, or skinning is a crucial step in 3D character animation. Its role is to deform the surface representation of a character to be rendered in the succession of poses specified by an animator. The quality and plausiblity of the displayed results directly depends on the properties of the skinning method. However, speed and simplicity are also important criteria to enable their use in interactive editing sessions. Current skinning methods can be divided in three categories. Geometric methods are fast and simple to use, but their results lack plausibility. Example-based approaches produce realistic results, yet they require a large database of examples while remaining tedious to edit. Finally, physical simulations can model the most complex dynamical phenomena, but at a very high computational cost, making their interactive use impractical. The work presented in this thesis are based on, Implicit Skinning, is a corrective geometric approach using implicit surfaces to solve many issues of standard geometric skinning methods, while remaining fast enough for interactive use. The main contribution of this work is an animation model that adds anatomical plausibility to a character by representing muscle deformations and their interactions with other anatomical features, while benefiting from the advantages of Implicit Skinning. Muscles are represented by an extrusion surface along a central axis. These axes are driven by a simplified physics simulation method, introducing dynamic effects, such as jiggling. The muscle model guarantees volume conservation, a property of real-life muscles. This model adds plausibility and dynamics lacking in state-of-the-art geometric methods at a moderate computational cost, which enables its interactive use. In addition, it offers intuitive shape control to animators, enabling them to match the results with their artistic vision
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Vaillant, Rodolphe. "Implicit skinning : character skin deformation guided by 3D scalar fields." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://hdl.handle.net/1828/7336.
Abstract:
In character animation achieving realistic deformations of the skin is a challenging task. Geometric skinning techniques, such as smooth blending or dual-quaternions, are very popular for their high performance but fail to produce convincing deformations. They look too soft compared to human skin deformation at a rigid bone joint. In addition advanced effects such as skin contacts or bulges are not taken into account. Other methods make use of physical simulation or volume control to better capture the skin behavior, yet they cannot deliver real-time feedback. We developed a novel skinning framework called implicit skinning. Our method produces visually plausible deformations in real-time by handling realistic skin contacts and bulges between limbs. Implicit skinning exploits the ability of implicit surfaces to be robustly combined as well as their efficient collision detection. By approximating the mesh by a set of implicit surfaces, we are able to guide the deformation of a mesh character. we can combine the implicit surfaces in real-time, and use the final implicit surface to adjust the position of mesh vertices at each animation step. Since collision detection is very efficient using implicit surfaces we achieve skin contacts between limbs at interactive to real-time frame rates. In this thesis we present the complete implicit skinning framework, that is, the conversion of a mesh character to implicit surfaces, the composition operators and the mesh deformation algorithm on top of the implicit surface. Two deformation algorithms are studied: a fast history dependent algorithm which acts as a post process on top of dual-quaternions skinning and a slower yet more robust history dependent algorithm.Graduate
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Ecormier-Nocca, Pierre. "Authoring consistent, animated ecosystems : Efficient learning from partial data." Thesis, Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAX078.
Abstract:
Grâce aux récentes améliorations de puissance de calcul, les mondes virtuels sont maintenant plus vastes et complexes que jamais. Alors que ce type de contenu se généralise dans de nombreux médias, les utilisateurs attendent une expérience de plus en plus réaliste. En conséquence, de nombreuses recherches ont été effectuées sur la modélisation et la génération de terrains et de végétation, et parfois leurs interactions. Néanmoins, les animaux ont reçu moins d'attention et sont souvent étudiés en isolation. Avec le manque d'outils d'édition intuitive, ces problèmes font de la modélisation d'écosystèmes une tâche difficile pour les artistes, qui se retrouvent limités dans leur liberté créative, ou forcés d'ignorer le réalisme biologique.Dans cette thèse, nous présentons des nouvelles méthodes adaptées au design et à l'édition d'écosystèmes virtuels, permettant la liberté créative sans pour autant renoncer à la plausibilité biologique. Notre approche a pour objectif de fournir des outils basés sur des données concrètes pour permettre une édition efficace des écosystèmes, tout en ne nécessitant qu'un nombre peu élevé de données. En incorporant les connaissances existantes sur la biologie à nos modèles, nous sommes capables de garantir à la fois la cohérence et la qualité des résultats.Nous présentons des méthodes dédiées à l'instantiation précise et intuitive d'éléments statiques et animés. Comme les éléments statiques peuvent présenter des interactions complexes, nous proposons une méthode précise, basée sur l'exemple et adaptée aux recouvrements. Nous appliquons un concept similaire à l'édition de troupeaux, en utilisant des photographies ou vidéos comme entrée d'un algorithme de synthèse par l'exemple. À une échelle plus large, nous utilisons des données biologiques pour formuler un processus unifié gérant l'instantiation globale et les interactions de long terme entre la végétation et les animaux. En plus de garantir la cohérence biologique, ce modèle offre un contrôle sur le résultat via l'édition des informations à toute étape.Nos méthodes fournissent contrôle et réalisme durant le processus de création d'écosystèmes, en prenant en compte les éléments statiques et dynamiques, ainsi que leurs interactions à plusieurs échelles. Nous validons nos résultats à l'aide d'études utilisateur, ainsi que des comparaisons avec des données réelles ou d'expertsWith recent increases in computing power, virtual worlds are now larger and more complex than ever. As such content becomes widespread in many different media, the expectation of realism has also dramatically increased for the end user.As a result, a large body of work has been accomplished on the modeling and generation of terrains and vegetation, sometimes also considering their interactions. However, animals have received far less attention and are often considered in isolation. Along with a lack of authoring tools, this makes the modeling of ecosystems difficult for artists, who are either limited in their creative freedom or forced to break biological realism.In this thesis, we present new methods suited to the authoring of ecosystems, allowing creative freedom without discarding biological realism. We provide data-centered tools for an efficient authoring, while keeping a low data requirement. By taking advantage of existing biology knowledge, we are able to guarantee both the consistency and quality of the results.We present dedicated methods for precise and intuitive instantiation of static and animated elements. Since static elements, such as vegetation, can exhibit complex interactions, we propose an accurate example-based method to synthesize complex and potentially overlapping arrangements. We apply a similar concept to the authoring of herds of animals, by using photographs or videos as input for example-based synthesis. At a larger scale, we use biological data to formulate a unified pipeline handling the global instantiation and long-term interactions of vegetation and animals. While this model enforces biological consistency, we also provide control by allowing manual editing of the data at any stage of the process.Our methods provide both user control and realism over the entire ecosystem creation pipeline, covering static and dynamic elements, as well as interactions between themselves and their environment. We also cover different scales, from individual placement and movement of elements to management of the entire ecosystem. We validate our results with user studies and comparisons with both real and expert data
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Lejemble, Thibault. "Analyse multi-échelle de nuage de points." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30184.
Abstract:
Les techniques d'acquisition numérique 3D comme la photogrammétrie ou les scanners laser sont couramment utilisées dans de nombreux domaines d'applications tels que l'ingénierie inverse, l'archéologie, la robotique, ou l'urbanisme. Le principal objectif est d'obtenir des versions virtuels d'objets réels afin de les visualiser, analyser et traiter plus facilement. Ces techniques d'acquisition deviennent de plus en plus performantes et accessibles, créant un besoin important de traitement efficace des données 3D variées et massives qui en résultent. Les données sont souvent obtenues sont sous la forme de nuage de points 3D non-structurés qui échantillonnent la surface scannée. Les méthodes traditionnelles de traitement du signal ne peuvent alors s'appliquer directement par manque de paramétrisation spatiale, les points étant explicités par leur coordonnées 3D, sans ordre particulier. Dans cette thèse nous nous focalisons sur la notion d'échelle d'analyse qui est définie par la taille du voisinage utilisé pour caractériser localement la surface échantillonnée. L'analyse à différentes échelles permet de considérer des formes variées et ainsi rendre l'analyse plus pertinente et plus robuste aux imperfections des données acquises. Nous présentons d'abord des résultats théoriques et pratiques sur l'estimation de courbure adaptée à une représentation multi-échelle et multi-résolution de nuage de points. Nous les utilisons pour développer des algorithmes multi-échelle de reconnaissance de formes planaires et anisotropes comme les cylindres et les lignes caractéristiques. Enfin, nous proposons de calculer une paramétrisation 2D globale de la surface sous-jacente directement à partir de son nuage de points 3D non-structurés3D acquisition techniques like photogrammetry and laser scanning are commonly used in numerous fields such as reverse engineering, archeology, robotics and urban planning. The main objective is to get virtual versions of real objects in order to visualize, analyze and process them easily. Acquisition techniques become more and more powerful and affordable which creates important needs to process efficiently the resulting various and massive 3D data. Data are usually obtained in the form of unstructured 3D point cloud sampling the scanned surface. Traditional signal processing methods cannot be directly applied due to the lack of spatial parametrization. Points are only represented by their 3D coordinates without any particular order. This thesis focuses on the notion of scale of analysis defined by the size of the neighborhood used to locally characterize the point-sampled surface. The analysis at different scales enables to consider various shapes which increases the analysis pertinence and the robustness to acquired data imperfections. We first present some theoretical and practical results on curvature estimation adapted to a multi-scale and multi-resolution representation of point clouds. They are used to develop multi-scale algorithms for the recognition of planar and anisotropic shapes such as cylinders and feature curves. Finally, we propose to compute a global 2D parametrization of the underlying surface directly from the 3D unstructured point cloud
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Lacoste, Julien. "Préservation de détails par placage d'octree-textures." Phd thesis, Université de Pau et des Pays de l'Adour, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00461725.
Abstract:
Les applications graphiques tendent à offrir un rendu interactif de scènes 3D de plus en plus réaliste, résultant en partie de l'accroissement de la richesse géométrique des objets affichés. Le maillage de certains de ces objets est toutefois trop complexe au regard des capacités de traitement des cartes graphiques et doit donc être simplifié afin de conserver un bon niveau d'interactivité. Une méthode élégante pour pallier à la perte des détails les plus fins induits par la simplification consiste à les stocker sous forme de normales dans des textures de grande résolution et de les utiliser lors du calcul de l'éclairage de ces objets. Cette technique de préservation d'apparence repose cependant traditionnellement sur des opérations complexes de paramétrisation 2D de maillages 3D qui sont encore souvent impossibles à réaliser sans l'intervention d'un utilisateur. Nous proposons dans ce mémoire une méthode alternative de préservation de détails basée sur les octree-textures. La création de l'octree est pilotée par la variation des normales à la surface des maillages originaux, adaptant l'échantillonnage des normales à la richesse de détails locale de la surface. Grâce à la nature volumique des octree-textures, aucune opération de paramétrisation n'est requise, rendant le processus de création des textures totalement automatique. Nous proposons un encodage compact de l'octree sous forme de textures 2D exploitables par les GPU programmables, et nous détaillons l'utilisation de ces textures pour le rendu interactif. Nous présentons également un processus de conversion en atlas de textures 2D classiques dans lesquels tous les détails de l'octree-texture sont conservés. Enfin nous montrons l'adéquation de cette représentation des maillages détaillés avec leur visualisation à distance via le réseau. La transmission instantanée du maillage simpliée permet une interaction immédiate avec l'objet 3D pendant que l'affichage se raffine progressivement à mesure du téléchargement des normales les plus précises.
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Esnault, Noémie. "Production automatique d'interfaces graphiques 3D pour le Web." Phd thesis, Université Rennes 1, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00574772.
Abstract:
Le Web 3D atteint actuellement un nouveau stade de maturité grâce à la convergence de nouvelles technologies et l'émergence de nouveaux standards permettant l'exploitation du matériel graphique depuis les navigateurs Web. Malgré l'émergence de ces technologies, nous pouvons constater une faible pénétration des contenus 3D sur le Web, due entre autre au manque d'outils de création de haut niveau facilitant la production d'interfaces graphiques 3D pour le Web. Afin de palier ce manque, nous proposons un formalisme basé sur les technologies Web permettant de définir des métaphores complètes, attractives et efficientes pour la visualisation de grands ensembles de données, ainsi que la génération des interfaces graphiques 3D correspondantes. Ce formalisme doit être flexible en termes d'extensibilité, de modularité, de généricité en ce qui concerne les formats de données en entrée et en sortie du système, ainsi qu'en terme de gamme d'interfaces graphiques 3D pouvant être définies par le concepteur d'une interface Web. Le pipeline de création que nous proposons permet la description de métaphores de visualisation d'information prenant en compte à la fois la structuration des données (la façon dont l'utilisateur explore et accède aux données), et la présentation (la géométrie et la présentation des données) et les interactions utilisateur. Les interfaces générées peuvent être de complexité variable allant des interfaces graphiques 3D immersives à l'intérieur desquelles l'utilisateur final est représenté par un avatar et peut interagir avec d'autres utilisateurs, à des interfaces graphiques 3D très simples.
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Beguet, Florian. "Modélisation et description par graphes pour des formes géométriques complexes : application aux structures de l'oreille." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2021. http://www.theses.fr/2021AIXM0563.
Abstract:
Ces travaux de thèse sont divisés en deux parties et portent sur la reconstruction et la description de formes géométriques complexes. La première partie présente le développement d'une approche de reconstruction multi-structures de données volumétriques issues de modèles déformables. Cette approche est appliquée sur des volumes obtenus par tomographie à faisceau conique pour la reconstruction de structures de l'oreille interne et de la chaîne ossiculaire. L'utilisateur positionne d'abord un ensemble de points de contrôle dans le volume pour chaque structures de l'oreille. Les maillages sont ensuite recalés puis déformés de manière itérative suivant deux étapes : une étape de segmentation, qui permet de trouver les limites de la structure dans le volume; et une étape de régularisation, qui permet de maintenir la forme générale de la structure. Enfin, la qualité des reconstructions, la reproductibilité et l'influence des paramètres sont estimées et comparées à la littérature. La deuxième partie présente le développement d'une approche d'analyse et de comparaison de forme 3D. Elle s'appuie sur la construction d'un graphe de Reeb d'indice de forme qui permet de caractériser de manière compacte à la fois la géométrie et la topologie de l'objet. Ce graphe est partitionné en plusieurs sous-graphes pour obtenir une description locale des régions de la surface. Les sous-graphes de deux surfaces similaires sont mis en correspondance en fonction de leur similarité pour effectuer la comparaison. Cette approche est appliquée à la détection de malformation sur les canaux semi-circulaires entre un groupe de patients asymptomatiques et un groupe de patients atteints de scolioseThis thesis work is divided into two parts and deals with the reconstruction and description of complex geometric shapes. The first part presents the development of a multi-structure reconstruction approach of volumetric data from deformable models. This approach is applied on volumes obtained by cone beam tomography for the reconstruction of structures of the inner ear and the ossicular chain. The user first positions a set of control points in the volume for each structure of the ear. The meshes are then iteratively reshaped in two steps: a segmentation step, which allows to find the limits of the structure in the volume; and a regularization step, which allows to maintain the general shape of the structure. Finally, the quality of the reconstructions, the reproducibility and the influence of the parameters are estimated and compared to the literature. The second part presents the development of a 3D shape analysis and comparison approach. It is based on the construction of a Reeb shape index graph that allows to characterize in a compact way both the geometry and the topology of the object. This graph is partitioned into several subgraphs to obtain a local description of the surface regions. The subgraphs of two similar surfaces are matched according to their similarity to perform the comparison. This approach is applied to the detection of malformation on the semicircular canals between a group of asymptomatic patients and a group of patients with scoliosis
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Le, Naour Thibaut. "Utilisation des relations spatiales pour l'analyse et l'édition de mouvement." Phd thesis, Université de Bretagne Sud, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00916514.
Abstract:
L'animation de personnages virtuels guidée par des données fait l'objet de nombreuses études dans le domaine de l'informatique graphique. Dans ce contexte, le mouvement est classiquement défini par une suite de squelettes au cours du temps, chacun étant décrit par un vecteur de positions et de rotations. Le maillage 3D est ensuite guidé par les squelettes au moyen d'un couplage défini explicitement. L'enchaînement des différentes étapes de ce processus est difficile à mettre en oeuvre, et conduit à des approximations et des erreurs de modélisation, à la fois au niveau de l'animation du squelette et de la déformation du maillage. Dans ce manuscrit nous proposons d'étudier d'autres représentations du mouvement par le biais d'un ensemble de relations spatiales. Cette approche nous permet de tenir compte implicitement de contraintes de distance entre les points de la structure articulée, du maillage et de l'environnement, et d'exprimer en particulier la notion de contact. Deux axes d'étude sont principalement abordés~: le premier considère le mouvement dans l'espace métrique, et le second caractérise chaque posture par son information différentielle dans l'espace Laplacien. Dans un premier temps, nous proposons de représenter les squelettes associés aux postures du mouvement par un ensemble de distances. Caractériser une telle structure dans l'espace métrique se ramène à un formalisme mathématique connu sous le nom de problème de la géométrie des distances. Ainsi, nous nous inspirons des différentes techniques existantes et les appliquons au contrôle du mouvement. L'objectif est de produire de nouveaux mouvements à partir de processus d'édition ou d'inversion cinématique. Nous montrons que cette représentation permet un contrôle simple et intuitif de l'animation d'un personnage. Elle possède également plusieurs propriétés exploitables dans le cadre de l'analyse du mouvement. Ce dernier point est illustré par une application originale de recherche de mouvements dans des grandes bases de données. Dans un second temps, nous définissons le mouvement par un ensemble de graphes dont les sommets sont caractérisés par une information différentielle. A travers cette représentation, nous proposons une nouvelle méthode d'édition du mouvement couplant des contraintes de distance avec l'opérateur Laplacien discret. Cet opérateur permet de préserver les relations spatiales lors de l'édition du mouvement alors que les contraintes de distance préservent certaines propriétés inhérentes au squelette. Ce concept donne lieu à plusieurs applications dédiées à la reconstruction et l'édition de mouvement : (i) l'édition interactive d'animation de squelette, où nous proposons d'éditer tout type de mouvement avec de fortes déformations tout en préservant l'information spatio-temporelle ; (ii) la reconstruction de trajectoires de marqueurs~: en faisant l'hypothèse qu'il existe un lien entre la trajectoire d'un marqueur et celles de ses voisins, nous proposons de reconstruire les trajectoires incomplètes ; (iii) l'animation de maillage où nous proposons un nouveau processus d'animation directement guidé par les trajectoires des marqueurs.
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Rossi, Romain. "Reconstruction 3D volumétrique par vision omnidirectionnelle sur architecture massivement parallèle." Rouen, 2011. http://www.theses.fr/2011ROUES025.
Abstract:
La reconstruction 3D d'une scène inconnue est un problème courant en ision par ordinateur. Les solutions classiques utilisant une paire de améras en configuration stéréoscopique et un algorithme exploitant les dsparités sur l'image ne permettent pas le calcul d'un modèle 3D dense égulièrement échantillonné. De plus, la réalisation de cette tâche en emps-réel est complexe et nécessite bien souvent une implémentation sur ircuits spécialisés (FPGA ou DSP) puissants mais difficiles à mettre en oeuvre. Dans ces travaux, nous proposons une méthode volumétrique ayant pour objectif une reconstruction en temps-réel d'un modèle 3D haute-résolution de l'environnement d'un robot mobile. Une paire de caméras catadioptriques permet l'acquisition panoramique de la scène. L'algorithme de reconstruction, adapté pour l'architecture massivement parallèle d'un processeur graphique (GPU), très puissant et peu coûteux, limite au maximum les dépendances de données menant à une séquentialisation du code et pénalisant les performances. La méthode de reconstruction proposée ici permet en plus d'exploiter de nouvelles images obtenues au fur et à mesure du déplacement du robot dans la scène, améliorant ainsi incrémentalement le modèle volumétrique avec de nouvelles données. Les résultats obtenus sont qualitativement proche de ceux obtenus par les méthodes classiques sur des scènes simples, mais notre approche permet une résolution du modèle 3D bien supérieure à l'état de l'art (500x500x200 voxels) tout en conservant une bonne rapidité d'exécution (environ 5 secondes par reconstruction). La cadence temps-réel (2 reconstructions par seconde) peut même être atteinte pour une résolution de modèle plus faible (150x150x150 voxels). Une expérimentation sur une scène réelle permet de valider l'approche développée avec une mise en situation réaliste3D reconstruction of an unknown scene is a classical computer vision problem. Usual solutions, which use a pair of cameras in stereoscopic configuration and an algorithm relying on image disparities, don't allow to create a densely sampled 3D model. Moreover, processing this model in real-time is a complex task which often needs an implementation on dedicated hardware (FPGA or DSP), very powerful but hard to use. In this thesis, we propose a volumetric reconstruction method aiming to produce a high-resolution 3D model of the scene surrounding a mobile robot. A pair of catadioptric cameras allows panoramic acquisition of the whole scene. The reconstruction algorithm, adapted for the massively-parallel architecture of a very powerful and inexpensive Graphical Processing Unit (GPU) tries to limit data-dependencies to improve performances. This reconstruction method also benefit from additional pictures, taken as the robot moves in the scene, to incrementally improve the 3D model. The final results are qualitatively equivalent to the ones obtained with classical methods, but our approach allows a 3D resolution far better (500x500x200 voxels) with a very short running time (about 5 seconds for each reconstruction). The real-time objective (2 reconstructions per second) can even be reached for a lower-resolution (150x150x150 voxels). Experimental results on a real image validate the proposed approach
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Knödel, Sebastian. "Beyond desktop : designing novel user interfaces to enhance 3D exploration." Thesis, Bordeaux 1, 2009. http://www.theses.fr/2010BOR13912/document.
Abstract:
Notre recherche concerne les nouvelles approches qui améliorent l’exploration 3D dans des environnements virtuels pour les utilisateurs. De ce fait, nous nous focalisons sur la conception de nouvelles techniques d’interaction 3D transversales, qui sont simples, efficaces et bénéficient de la nouvelle périphérique d’entrée, comme les interfaces tactiles. Notre approche permet aux utilisateurs d’effectuer une interaction 3D complexes à l’aide d’entrée touche simple et multiples. Les utilisateurs effectuer des gestes en utilisent des touches simple et des esquisses pour interagir avec le contenu. Pour faire des conclusions sur la facilité d’utilisation de nos interfaces nous évaluons les techniques d’interaction en menant des études utilisateurs. Ensuite, nous adoptons des techniques traditionnelles et d’illustration de visualisation pour mettre en avant des caractéristiques différentes de l’objet en cible tout en préservant les informations de contexte. En outre, nous proposons de nouvelles méthodes de collaboration entre les utilisateurs qui interagissent avec les données 3D en utilisant la technologie divers, comme des périphériques mobiles de petite taille et des environnements virtuels immersifsOur research concerns the investigation of new approaches that enhance 3D exploration in virtual environments for users. Thereby, we concentrate on design of novel transversal 3D interaction techniques that are simple, efficient and benefit from new input technology, like tactile interfaces. Our approach allows users to perform complex 3D interaction using single and multiple 2D touch input. Users carry out simple touch, stroke or sketch-based gestures to interact with content. To draw conclusions about the usability of our interfaces we evaluate the interaction techniques by conducting users studies. In addition, we adopt different traditional and illustrative visualization techniques to highlight object characteristics in focus while preserving context information. Furthermore, we propose new methods for collaboration between users, who interact together with 3D data using varying technology, from small mobile devices to immersive virtual environments
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Barré, Sébastien. "Modélisation, fusion et reconstruction 3D pour l'aide à la chirurgie maxillo-faciale." Poitiers, 2001. http://www.theses.fr/2001POIT2264.
Abstract:
Notre propos, dans le cadre de cette these, est de realiser une aide au geste therapeutique pour le traitement des dysmorphoses dans le domaine du planning maxillo-facial, en simulant les gestes chirurgicaux au niveau osseux et ce afin de mettre en evidence le resultat morphologique obtenu sur les tissus mous. La prediction de cet aspect post-chirurgical est un probleme qui revet un interet important pour la chirurgie maxillo-faciale : une grande partie des procedures appliquees par le praticien mene en effet a des modifications parfois notables des structures osseuses et par consequent a des transformations visibles du tissu facial. Nous abordons en premier lieu le transfert et l'acces aux differentes modalites medicales concernees et le support des formats et protocoles correspondants. Nous etudions ensuite la reconstruction 3d des principaux types de tissus impliques dans cette simulation, a partir des acquisitions issues du scanner ct. Les approches volumiques et surfaciques sont abordees, des maillages 3d iso-surfaciques des tissus mous et osseux sont etablis et optimises. Le maillage peaucier fait l'objet d'une fusion et d'un recalage avec des cliches photographiques afin d'en accroitre le realisme par la reconstruction d'une texture sur 360\. Ces structures 3d sont inserees au sein d'une interface logicielle permettant au praticien de les manipuler et de les visualiser interactivement. Nous nous proposons alors de desolidariser et deplacer les structures osseuses par le placement de plans de coupe refletant des procedures chirurgicales orthognatiques courantes. Suite a ces modifications, nous simulons la deformation des tissus mous par la creation, entre les differents types de tissus, d'un modele physique a base
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Ajaj, Rami. "TEAMViz : systèmes multi-dispositifs, multi-vues et multi-surfaces pour la visualisation interactive de scène 3D." Paris 11, 2009. http://www.theses.fr/2009PA112234.
Abstract:
Les environnements virtuels sont des espaces immersifs et intuitifs mais la conception des interfaces d’édition et de navigation y est complexe en raison de la diversité des dispositifs d’interaction et des tâches à réaliser. Les tables tactiles offrent des interactions intuitives mais proposent seulement un nombre illimité de degrés de liberté. Dans le but de mieux couvrir les besoins d’interaction dans les environnements 3D, nous proposons la conception des TEAMViz (Tabletop Environment Augmented with Mural Visualization soit en français environnement tabletop augmenté par une visualisation murale). Les TEAMViz combinent des interactions réalisées au moyen d’une vue 2D d’un environnement virtuel présentée sur une table tactile et des interactions au moyen d’une vue 3D en perspective de ce même environnement projetée sur une écran vertical. La contribution principale de notre recherche est la réalisation d’une méthode de conception pour la combinaison d’interactions effectuées avec plusieurs dispositifs d’entrée sur des vues multiples présentées sur des surfaces d’affichage distinctes pour des tâches d’édition et de navigation dans un environnement virtuel. Cette méthode de conception prend en compte les relations entre les degrés de liberté des dispositifs d’entrée dans le monde réel, les tâches à réaliser et les relations entre les vues. Elle permet de combiner des interactions réalisées avec des dispositifs dont le couplage fort entre l’entrée et la sortie est requis comme dans le cas des surfaces tactilesVirtual environments are immersive and intuitive spaces but the design of edition and navigation interfaces is complex because of the diversity of interaction devices and tasks to realize. Direct-touch tabletop devices offer intuitive interactions but limited number of degrees of freedom. In order to cover the interaction need in 3D environments, we have designed TEAMViz (Tabletop Environment Augmented with Mural Visualisation). TEAMViz combine interactions performed through a 3D perspective view of the same scene dispayed on a wall screen. The main contribution of our research is the conception of a design space dedicated to the combination of interactions that use multiple input devices and multiple views displayed on distinct display surfaces for edition and navigation tasks in virtual environments. This design space considers the relation between input degrees of freedom in the real-world and the tasks to achieve as well as the relations between views. It allows to combine interactions realized using devices for which an important input/output coupling is required as for tactile surfaces
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Lavarec, Erwann. "Estimation de mouvements 3D à l'aide d'une caméra et de capteurs proprioceptifs." Montpellier 2, 2001. http://www.theses.fr/2001MON20201.
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Hillaire, Sébastien. "Contribution à l'étude des modèles d'attention visuelle et du suivi de regard pour améliorer le retour visuel dans les applications 3D interactives." Rennes, INSA, 2011. http://www.theses.fr/2011ISAR0002.
Abstract:
En réalité virtuelle, l'interaction entre un homme et une machine peut être effectuée au travers de multiples canaux sensoriels. Le canal visuel est généralement utilisé afin de fournir à l'utilisateur une visualisation de l'environnement virtuel avec lequel il interagit. L'objectif de cette thèse est d'améliorer ce retour visuel de manière interactive en tenant compte de l'attention visuelle de l'utilisateur. La première partie de cette thèse est dédiée à l'évaluation de l'attention humaine. Nous avons cherché à calculer en temps réel le point de focalisation d’un utilisateur naviguant avec une vue à la première personne dans un environnement virtuel 3D. Pour cela, nous avons d’abord étudié l'attention visuelle humaine lors de la marche en environnements virtuels et avons montré qu'il existe de nombreux points communs avec la marche en situation réel. Nous avons ensuite proposé un modèle permettant de simuler ce comportement visuel. Puis, nous avons intégré ce composant dans un nouveau modèle d'attention visuelle complet permettant de prédire, en temps-réel, l'attention visuelle d'un utilisateur naviguant dans un environnement virtuel 3D. Nos évaluations ont montré que notre modèle est capable de prédire l'attention visuelle des utilisateurs de manière plus efficace que les modèles existant. Enfin, nous avons proposé une nouvelle utilisation des modèles d'attention visuelle dans le but d'améliorer la précision des systèmes de suivi du regard. Notre étude a montré que notre approche pouvait améliorer la précision globale de ces systèmes. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons cherché à enrichir le retour visuel aux utilisateurs dans le but d'améliorer leur sentiment d'immersion et leur perception de l'environnement virtuel. Nous avons proposé une nouvelle utilisation du point de focalisation dans le but de simuler des effets visuels naturellement présents dans la vision humaine: un effet de flou de profondeur et un mouvement de caméra compensé. Notre étude a montré que ces effets étaient fortement préférés par les utilisateurs lorsqu'ils étaient calculés en fonction de leur point de focalisation, et donc de manière plus interactiveIn virtual reality, the interaction between a human and a computer can be achieved through multiple sensory channels. The visual channel is generally used in order to provide a visual feedback to the user interacting with a virtual environment. The goal of this thesis is to improve this visual feedback by taking into account user’s visual attention in an interactive manner. The first part of this thesis is dedicated to human attention. We wanted to evaluate in real-time the gaze point of a user navigating in a 3D virtual environment using a first-person view. We have first studied human visual attention when walking in a virtual environment and have shown that there are several common behaviors when compared to a real pedestrian walk. We have then proposed a model in order to simulate this behavior. We have included this component in a novel visual attention model able to predict, in real-time, the attention of a user navigating in a virtual environment. Our evaluation has shown that our model was able to predict the users' visual attention more efficiently than existing models. Finally, we have proposed a novel use of visual attention models in order to improve the accuracy of any gaze tracking systems. Our study has shown that our approach could improve the global accuracy of these systems. In the second part of this thesis, we have researched a novel way to improve the visual feedback to the users in order to improve their immersion feelings and perception of a virtual environment. We have proposed a novel use of the gaze point in order to simulate natural visual effects present in human vision: a depth-of-field blur effect and a compensated camera motion. Our study has shown that these effects were strongly preferred by participants when they were computed based on their gaze point, in a more interactive manner
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Auclair, Adrien. "Méthodes rapides pour la recherche des plus proches voisins SIFT : application à la recherche d'images et contributions à la reconstruction 3D multi-vues." Paris 5, 2009. http://www.theses.fr/2009PA05S012.
Abstract:
Dans la premiere partie de cette thèse, nous nous intéressons à la recherche rapide de plus proches voisins de descripteurs locaux d'images. Nous nous sommes concentrés sur la recherche de descripteurs SIFT en raison de leur efficacité. Nous appliquons nos résultats à la recherche d'images similaires, notamment dans des grandes bases. Nous comparons d'abord les performances de la recherche linéaire sur CPU et sur GPU (processeurs des cartes graphiques), ainsi que les résultats obtenus en utilisant une distance partielle. Ensuite, nous proposons un algorithme de recherche approximative des voisins. L'algorithme proposé est basé sur des fonctions de hachage qui construisent des clés de hachage à partir d'un sous ensemble de dimensions de l'espace, sélectionné pour chaque point. Pour la recherche d'images similaires, cet algorithme s'avère être plus performant que les algorithmes de l'etal de l'art. Nous montrons l'efficacite de cet algorithme en l'utilisant pour chercher des images similaires dans une base de 500. 000 images, avec des requêtes effectuées en moins de 300 ms. Enfin, nous montrons que cet algorithme s'adapte tout à fait à un cadre « Bag-Of-Features » et qu'il est plus performant, sur des bases d'images similaires, que des vocabulaires k-means. Dans une seconde partie, nous concentrons nos travaux sur la reconstruction 3D à partir de plusieurs images. Nous proposons une méthode pour reconstruire de manière robuste une voiture en 3D a partir d'une acquisition vidéo. Le système proposé fait l'hypothèse que les voitures sont en translation rectiligne pour ensuite reconstruire le vehicule filmé par extrusion de polynômes. Enfin, nous introduisons un algorithme de reconstruction 3D multi-vues qui utilise les descripteurs SIFT pour trouver des correspondances entre des images de l'objet et des rendus virtuels de l'objet temporaire en cours de reconstruction. Cette méthode permet de faire converger une surface 3D vers la surface réelle de l'objetIn the first part of this thesis, we are concerned by the nearest neighbour problem, applied on local image descriptors. We restricted ourselves to the SIFT descriptors because of its efficiency. The application of this work is the retrieval of similar images in large databases. First, we compare performances of linear search, on CPU and on GPU (graphic processors), and also when using partial distances. Then, we propose new hash functions t solve the approximate nearest neighbours problem. The hash functions we propose are based on a selection of a few distinctive dimensions per point. For the application of near duplicate retrieval, our algorithm is more efficient than state-of-the-art algorithms. Tested on a database containing 500. 000 images, it finds similar images in less than 300ms. Eventually, we show that it fits very simply within a Bag-Of-Features approach, and it retrieves mor images than kmeans based vocabularies. In a second part, we propose several results on the problem of multi-view 3D reconstruction. We first propose a robust method to obtain the 3D reconstruction of a car from a video sequence. Our system uses the hypothesis that the car is in linear translation in order to fit a point cloud with polynomial surfaces. Then, we propose an algorithm, not dedicated to cars, that uses SIFT descriptors to obtain the 3D surface from images of an object. The descriptors correspondences are searched between input images and virtual images of the temporary object. With this method, the reconstructed surface converges to the true surface object
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Lê, Thanh Vu. "Visualisation interactive 3D pour un ensemble de données géographiques de très grande taille." Pau, 2011. http://www.theses.fr/2011PAUU3005.
Abstract:
La visualisation temps réel du terrain reste depuis longtemps un domaine de recherche actif dans de nombreuses applications informatiques comme les systèmes d’information géographique (SIG), les jeux en 3D ou la réalité virtuelle. L’évolution des techniques d’acquisitions de données et l’amélioration des techniques de visualisation nous apportent une augmentation considérable dans la résolution des données pour les modèles numérique de terrain (MNT) et dans les nouvelles méthodes d’affichage pour représenter ces informations. Dans cette thèse, nous présentons notre framework de rendu de terrain que nous résumons ici en plusieurs contributions : notre première contribution consiste en une architecture simple et efficace qui permet de visualiser des terrains de très grande taille. La méthode utilisée permet de travailler hors mémoire centrale en utilisant une structure de données de type quadtree tout en étant capable de garder une précision de la géométrie et de la couleur au niveau pixel grâce aux différents critères de subdivision. Notre architecture sépare la gestion des données raster sur le CPU et l’affichage en 3D effectuée sur le GPU. Notre deuxième contribution est une méthode originale pour enlever les artéfacts qui apparaissent sur la jointure entre la frontière des blocs de quadtree, nous générons une surface continue sans avoir besoin d’utiliser de maillages supplémentaires. Notre dernière contribution est une méthode efficace adaptée avec notre structure de données pour le geomorphing, cette dernière peut être implémentée entièrement sur le GPU. Par rapport aux méthodes existantes, nos méthodes présentent de nombreux avantages : il n’y a pas de gestion de maillage dans la structure de données ; la complexité du terrain est contrôlable jusqu’au niveau du pixel et dépend de la projection d’erreur métrique, le terrain de basse précision géométrique obtient toujours une bonne précision en ce qui concerne la silhouette des objets grâce à la technique dite du normal ; une grande vitesse d’interaction et de rendu grâce au chargement de données à la demande ; et enfin une transformation similaire pour la géométrie et la texture qui facilite la gestion de données par le CPUReal-time terrain rendering remains an active area of research for a lot of modern computer based applications such as geographic information systems (GIS), interactive 3D games, flights simulators or virtual reality. The technological breakthroughs in data aquisition, coupled with recent advances in display technology have simultaneously led to substantial increases in resolution of both the Digital Elevation Models (DEM) and the various displays used to present this information. In this phD, we have presented a new out-of-core terrain visualization algorithm that achieves per-pixel accurate shading of large textured elevation maps in real-time : our first contribution is the LOD scheme which is based on a small precomputed quadtree of geometric errors, whose nodes are selected for asynchronous loading and rendering depending on a projection in screenspace of those errors. The terrain data and its color texture are manipulated by the CPU in a unified manner as a collection of raster image patches, whose dimensions depends on their screen-space occupancy ; our second contribution is a novel method to remove artifacts that appear on the border between quadtree blocks, we generate a continuous surface without needing additional mesh ; our latest contribution is an effective method adapted to our data structure for the geomorphing, it can be implemented entirely on the GPU. The presented framework exhibits several interesting features over other existing techniques : there is no mesh manipulation or mesh data structures required ; terrain geometric complexity only depends on projected elevation error views from above result in very coarse meshes), lower geometric complexity degrades terrain silhouettes but not details brought in through normal map shading, real-time rendering with support for progressive data loading ; and geometric information and color textures are similarly and efficiently handled as raster data by the CPU. Due to simplified data structures, the system is compact, CPU and GPU efficient and is simple to implement
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Louis, dit Picard Stéphane Philippe Henri. "Plate-forme de communication distribuée pour les Environnements Virtuels Collaboratifs 3D à fort couplage d'activité synchrone." Lille 1, 2003. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2003/50376-2003-197.pdf.
Abstract:
Pour les réunions de petits groupes médiatisés, les outils de TCAO synchrones classiques, comme les outils de visioconférence informatisée, montrent leurs limites dès lors que les participants souhaitent coopérer. Les Environnements Virtuels 3D peuvent offrir de nouveaux supports pour le TCAO synchrone. Le projet Spin-3D se propose de définir une plate-forme pour le développement d'applications coopératives synchrones permettant à plusieurs personnes, éloignées géographiquement, de se réunir, de travailler et de coopérer via une interface 3D. La médiatisation de l'activité implique de respecter certaines contraintes, notamment l'interactivité, afm d'offrir les meilleurs conditions de travail possibles aux utilisateurs. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés aux mécanismes de communication et de partage à mettre en oeuvre dans le terminal de travail Spin-3D afin de permettre aux utilisateurs de coopérer. Nous proposons de gérer la session de travail virtuelle de façon décentralisée. Chaque instance du terminal dispose d'une copie de la base de données 3D. Pour conserver la cohérence des données partagées, chaque terminal est responsable de prévenir les terminaux distants des actions de son utilisateur sur les données partagées. Pour cela, nous proposons deux canaux de communication offrant des niveaux de cohérence différents (cohérence forte et cohérence relâchée), adaptés aux données transportées. Ces canaux de communication utilisent le multipoint IP et sont implémentés au dessus de l'infrastructure CORBA et de flots multimédia. Au dessus de ces mécanismes de communication, des services, basés sur un fonctionnement décentralisé, pennettent de gérer la session de travail virtuelle. Afin de faciliter le développement d'applications coopératives, nous masquons les différents problèmes techniques sous-jacents liés au maintien de la cohérence. Les concepteurs d'applications coopératives peuvent intégrer facilement au sein de l'interface de travail des objets 3D partagés. Pour cela, nous proposons une abstraction de haut niveau des mécanismes de communication en utilisant le langage VRML97 pour la description des objets 3D, partagés ou non, présents dans l'interface de travail. Nous intégrons la description du partage de chaque objet 3D dans le fichier VRML97 contenant déjà la description de la géométrie et de l'interaction. Pour développer des applications coopératives plus riches et dont le mécanisme d'interaction est inadapté à la 3D, nous proposons une interface de programmation, inspirée de l'EAI VRML97 à laquelle nous avons intégré de nouveaux services facilitant l'accès et le parcours du graphe de scène. Ainsi, des appJications, qualifiées d'externes, sont capables de manipuler le contenu de notre terminal.
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Ballit, Abbass. "Design and manufacturing process optimization for prosthesis of the lower limb." Thesis, Compiègne, 2020. http://www.theses.fr/2020COMP2589.
Abstract:
Le socket prothétique (dit aussi emboiture prothétique), élément d'interface essentiel entre le moignon du patient et le dispositif prothétique, est le plus souvent le lieu où se définit le degré de réussite prothétique. C'est la partie la plus critique de la prothèse, personnalisée pour s'adapter au membre résiduel unique de l'amputé. Sans une forme et un ajustement approprié du socket, la prothèse devient inconfortable, voire inutilisable, et provoque des douleurs et des problèmes de peau. La production prothétique actuelle manque encore de normes numériques universelles pour concevoir un socket. La pratique actuelle est coûteuse et repose sur les raffinements manuels du technicien orthopédiste, et la qualité de l'ajustement est strictement corrélée à ses compétences ainsi qu'aux retours subjectifs du patient lors des phases d’essai de la prothèse fabriquée. La thèse vise à mener une analyse approfondie d'une conception optimale de l'emboîture prothétique en étudiant un processus alternatif de conception assistée par ordinateur. Ce processus est entièrement basé sur le modèle virtuel du membre résiduel du patient et repose sur le calcul de l’interaction emboîture-moignon. Un calcul rapide est favorable dans ce cas, c'est pourquoi nous proposons d'utiliser le système Mass-Spring (MSS) au lieu de la méthode FE largement utilisée pour modéliser les tissus mous du membre résiduel. Une nouvelle configuration du modèle MSS est proposée pour respecter la propriété de non compressibilité des tissus mous en ajoutant des « ressorts correctifs » non linéaires. Le modèle numérique doit être généré à partir du modèle scanné du moignon. À cette fin, nous proposons un schéma de fusion de quatre capteurs de profondeur à bas coût pour un scan rapide et économique avec des techniques de réduction des erreurs. Enfin, le membre résiduel virtuel est utilisé dans la phase de conception du socket. Une méthode de conception paramétrique est proposée et étudiée. Le problème de conception est transformé en problème de satisfaction des contraintes dérivées du calcul inverse de l'interaction socket-moignon. L'approche inverse a été choisie pour éliminer le besoin d'une formulation de contact coûteuse. Ce fait conduit à des calculs rapides, et par conséquent, permet de fournir des retours numériques en temps réel pendant le processus de conception. Le système a été implémenté pas programmation C++ avec une interface graphique où les retours numériques sont donnés sous forme d’une carte de radar. La validation a été faite en comparant les résultats de notre système avec la sortie des simulations FE. Le système a été implémenté avec une interface graphique conviviale et virtuellement testé et validé numériquement. Ce système réduit les limites des pratiques actuelles. Cependant, de nombreux travaux sont encore en cours pour affiner et développer le système et le valider par des expériences cliniquesThe prosthetic socket, an essential interface element between the patient's stump and prosthetic device, is most often the place where the degree of prosthetic success is defined. It is the most critical part of the prosthesis, customized to fit with the unique residual limb of the amputee. Without a proper socket shape and fit, the prosthesis becomes uncomfortable, or even unusable, and causes pain and skin issues. The state-of-the-art prosthetic production is still missing universal numerical standards to design a socket. The current practice is expensive and relies on the manual refinements of the orthopedic technician, and the fit quality strictly correlates with his skills as well as the subjective feedback of the patient. The thesis aims to conduct a deep analysis of an optimal design of the prosthetic socket by studying and developing an alternative computer-aided design process. This process is fully based on the virtual model of the patient’s residual limb and relies on the calculation of the socket-stump interaction. A fast calculation is favorable in this case, that’s why we propose to use the Mass-Spring System (MSS) instead of the widely used FE method to model the soft tissues of the residual limb. A new configuration of the MSS model is proposed to respect the non-compressibility property of the soft tissues by adding non-linear “Corrective Springs”. The numeric model is to be generated from the scanned model of the stump. For this purpose, we propose a fusion scheme of four RGB-Depth sensors for a rapid and low-cost scan with error reduction techniques. Finally, the virtual residual limb is used in the socket designing phase. A parametric design method is proposed and investigated. The design problem is transformed into a constraint-satisfaction-problem whose constraints are derived from the inverse calculation of the stump-socket interaction. The inverse approach has been chosen to eliminate the need for expensive contact formulation. This fact leads to rapid calculations, and consequently, allows to provide real-time numerical feedback during the designing process. The validation was done by comparing the results of our system with the output of FE simulations. The system has been implemented with a user-friendly graphical interface and virtually tested and numerically validated. This system reduces the limitations of the current practices. However, a lot of works is still ahead to refine and develop the system and validate it with clinical experiments
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Martinet, Aurélien. "Structuring 3D Geometry based on Symmetry and Instancing Information." Phd thesis, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00379200.
Abstract:
In this thesis, we focus on "structural information" in computer graphics, that is the information concerning the structure of 3D objects or scenes. More specifically, we define structural information as a two-scale notion, namely the object and the scene levels and propose a way of structuring 3D Geometry at both levels using the information of symmetry and instancing. In the first part of this thesis, we propose an original method to structure the geometry at the object level based on the information of symmetry. Inspired by the work on principal component analysis, we introduce for this purpose the generalized moment functions of a 3D shape. From the symmetry information that we have computed on the objects of the scene, we present in the second part of this thesis an approach to represent an unstructured 3D scene as a hierarchy of instances adapted to common tasks such as rendering or geometry editing.
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GUO, Jinjiang. "Contributions to objective and subjective visual quality assessment of 3d models." Thesis, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI099/document.
Abstract:
Dans le domaine de l’informatique graphique, les données tridimensionnelles, généralement représentées par des maillages triangulaires, sont employées dans une grande variété d’applications (par exemple, le lissage, la compression, le remaillage, la simplification, le rendu, etc.). Cependant, ces procédés introduisent inévitablement des artefacts qui altèrent la qualité visuelle des données 3D rendues. Ainsi, afin de guider perceptuellement les algorithmes de traitement, il y a un besoin croissant d'évaluations subjectives et objectives de la qualité visuelle à la fois performantes et adaptées, pour évaluer et prédire les artefacts visuels. Dans cette thèse, nous présentons d'abord une étude exhaustive sur les différentes sources d'artefacts associés aux données numériques graphiques, ainsi que l’évaluation objective et subjective de la qualité visuelle des artefacts. Ensuite, nous introduisons une nouvelle étude sur la qualité subjective conçue sur la base de l’évaluations de la visibilité locale des artefacts géométriques, dans laquelle il a été demandé à des observateurs de marquer les zones de maillages 3D qui contiennent des distorsions visibles. Les cartes de distorsion visuelle collectées sont utilisées pour illustrer plusieurs fonctionnalités perceptuelles du système visuel humain (HVS), et servent de vérité-terrain pour évaluer les performances des attributs et des mesures géométriques bien connus pour prédire la visibilité locale des distorsions. Notre deuxième étude vise à évaluer la qualité visuelle de modèles 3D texturés, subjectivement et objectivement. Pour atteindre ces objectifs, nous avons introduit 136 modèles traités avec à la fois des distorsions géométriques et de texture, mené une expérience subjective de comparaison par paires, et invité 101 sujets pour évaluer les qualités visuelles des modèles à travers deux protocoles de rendu. Motivés par les opinions subjectives collectées, nous proposons deux mesures de qualité visuelle objective pour les maillages texturés, en se fondant sur les combinaisons optimales des mesures de qualité issues de la géométrie et de la texture. Ces mesures de perception proposées surpassent leurs homologues en termes de corrélation avec le jugement humainIn computer graphics realm, three-dimensional graphical data, generally represented by triangular meshes, have become commonplace, and are deployed in a variety of application processes (e.g., smoothing, compression, remeshing, simplification, rendering, etc.). However, these processes inevitably introduce artifacts, altering the visual quality of the rendered 3D data. Thus, in order to perceptually drive the processing algorithms, there is an increasing need for efficient and effective subjective and objective visual quality assessments to evaluate and predict the visual artifacts. In this thesis, we first present a comprehensive survey on different sources of artifacts in digital graphics, and current objective and subjective visual quality assessments of the artifacts. Then, we introduce a newly designed subjective quality study based on evaluations of the local visibility of geometric artifacts, in which observers were asked to mark areas of 3D meshes that contain noticeable distortions. The collected perceived distortion maps are used to illustrate several perceptual functionalities of the human visual system (HVS), and serve as ground-truth to evaluate the performances of well-known geometric attributes and metrics for predicting the local visibility of distortions. Our second study aims to evaluate the visual quality of texture mapped 3D model subjectively and objectively. To achieve these goals, we introduced 136 processed models with both geometric and texture distortions, conducted a paired-comparison subjective experiment, and invited 101 subjects to evaluate the visual qualities of the models under two rendering protocols. Driven by the collected subjective opinions, we propose two objective visual quality metrics for textured meshes, relying on the optimal combinations of geometry and texture quality measures. These proposed perceptual metrics outperform their counterparts in term of the correlation with the human judgment
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Paris, Sylvain. "Extraction d'information tridimensionnelles à partir d'images -- Application à l'informatique graphique." Phd thesis, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007243.
Abstract:
Le sujet de cette thèse porte sur la création des données utilisées en informatique graphique pour synthétiser des images. On ne demande pas à l'utilisateur de modéliser l'objet souhaité mais plutôt d'en fournir une ou plusieurs photographies. Ces images sont automatiquement analysées pour en extraire l'information recherchée. On attend de cette approche des données plus fidèles à l'original et un temps de création plus court pour l'utilisateur.Nos travaux sont centrés sur trois cas d'études qui mènent à des applications utiles. Tout d'abord, nous reconstruisons la surface d'un objet matte à partir d'une séquence d'images dont le point de vue se déplace. Nous capturons ensuite l'apparence d'un visage à partir d'une seule image et montrons comment les données récupérées sont utilisées pour synthétiser ce visage sous un nouvel éclairage. Nous terminons avec la capture de la géométrie d'une chevelure à partir de plusieurs images prises avec une caméra fixe et une lumière qui se déplace.
Nous introduisons plusieurs contributions théoriques et techniques qui améliorent aussi bien la précision que la robustesse de la capture. Des résultats illustrent ces améliorations.