Dissertations / Theses: 'Modélisation de formes 3D'

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Klokov, Roman. "Deep learning pour la modélisation de formes 3D." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2021. http://www.theses.fr/2021GRALM060.

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Abstract:

L’application des stratégies d’apprentissage profond, aux données de formes 3D pose divers défis aux chercheurs. La nature complexe de ces données 3D autorise différentes représentations, par exemples les grilles d’occupation, les nuages de points, les maillages ou les fonctions implicites. Chacune de ces représentations a vu apparaitre des familles de réseaux de neurones profonds capables de traiter et prédire en fonction d’échantillons, cela pour diverses tâches de reconnaissance, de génération et de modification de données.Les modèles d’apprentissage profond modernes obligent les chercheurs à effectuer divers choix de conception associés à leurs architectures, aux algorithmes d’apprentissage et à d’autres aspects plus spécifiques des applications choisies. Ces choix sont souvent faits sur la base d’heuristiques, ou de manière empirique au travers de nombreuses évaluations expérimentales coûteuses. La modélisation probabiliste offre une alternative à cela et permet de formaliser les tâches d’apprentissage automatique de manière rigoureuse et de développer des objectifs d’entrainement qui reposent sur les probabilités. Cette thèse explore la combinaison de l’apprentissage profond avec la modélisation probabiliste dans le cadre applicatif des données 3D de formes géométriques.La première contribution porte sur l’inférence d’une forme 3D à partir d’une seule vue et explore comment la modélisation probabiliste pourrait être appliquée dans ce contexte. Nous proposons pour cela un ensemble de modèles probabilistes, les réseaux de reconstruction probabilistes (PRN), qui traitent la tâche comme une génération conditionnée par l’image et introduisent une variable latente globale qui encode les informations de géométrie des formes. Nous expérimentons différents conditionnements par l’image et deux objectifs d’entraînement différents basés pour l’un sur la méthode de Monte Carlo et pour l’autre sur l’approximation variationnel de la vraisemblance du modèle. Les modèles PRN sont évalués avec l’inférence de grilles d’occupation 3D à partir d’une seule vue, sur des formes synthétiques observées à partir de points de vue aléatoires. Nous montrons que le conditionnement, par l’image observée, de la distribution a priori de la variable latente est suffisant pour obtenir des performances compétitives pour les métriques basées sur les nuages de points et état de l’art pour les métriques basées sur les voxels. Nous démontrons en outre que l’objectif probabiliste basé sur l’approximation variationnelle de la vraisemblance permet au modèle d’obtenir de meilleurs résultats que l’approximation basée sur Monte Carlo.La deuxième contribution est un modèle probabiliste pour la génération de nuages de points 3D. Ces nuages de points sont vus comme des distributions sur des variables échangeables et utilise le théorème de Finetti pour définir un modèle global de variables latentes avec des distributions conditionnellement indépendantes pour les coordonnées de chaque point. Pour modéliser ces distributions ponctuelles, un nouveau type de flux de normalisation conditionnelle est proposé, basé sur un couplage discret des dimensions des coordonnées ponctuelles. Nous étendons également nos réseaux de flux ponctuels discrets (DPFN) de la génération à la tâche d’inférence à vue unique en conditionnant la variable latente globale a priori d’une manière similaire aux PRN de la première contribution. Les performances génératives résultantes démontrent que les DPFN produisent des échantillons de qualité et de diversité similaires à l’état de l’art basé sur des flux de normalisation continus, mais sont environ 30 fois plus rapides que ces derniers, à la fois dans la formation et l’échantillonnage. Les résultats des tâches d’encodage automatique et d’inférence à vue unique montrent des performances compétitives et état de l’art avec les métriques de distance de chanfrein, de F-score et de distance de Wasserstein pour les nuages de points
Application of deep learning to geometric 3D data poses various challenges for researchers. The complex nature of geometric 3D data allows to represent it in different forms: occupancy grids, point clouds, meshes, implicit functions, etc. Each of those representations has already spawned streams of deep neural network models, capable of processing and predicting according data samples for further use in various data recognition, generation, and modification tasks.Modern deep learning models force researchers to make various design choices, associated with their architectures, learning algorithms and other specific aspects of the chosen applications. Often, these choices are made with the help of various heuristics and best practice methods discovered through numerous costly experimental evaluations. Probabilistic modeling provides an alternative to these methods that allows to formalize machine learning tasks in a meaningful manner and develop probability-based training objectives. This thesis explores combinations of deep learning based methods and probabilistic modeling in application to geometric 3D data.The first contribution explores how probabilistic modeling could be applied in the context of single-view 3D shape inference task. We propose a family of probabilistic models, Probabilistic Reconstruction Networks (PRNs),which treats the task as image conditioned generation and introduces a global latent variable, encoding shape geometry information. We explore different image conditioning options, and two different training objectives based on Monte Carlo and variational approximations of the model likelihood. Parameters of every distribution are predicted by multi-layered convolutional and fully-connected neural networks from the input images. All the options in the family of models are evaluated in the single-view 3D occupancy grid inference task on synthetic shapes and according image renderings from randomized viewpoints. We show that conditioning the latent variable prior on the input images is sufficient to achieve competitive and state-of-the-art single-view 3D shape inference performance for point cloud based and voxel based metrics, respectively. We additionally demonstrate that probabilistic objective based on variational approximation of the likelihood allows the model to obtain better results compared to Monte Carlo based approximation.The second contribution proposes a probabilistic model for 3D point cloud generation. It treats point clouds as distributions over exchangeable variables and use de Finetti’s representation theorem to define a global latent variable model with conditionally independent distributions for coordinates of each point. To model these point distributions a novel type of conditional normalizing flows is proposed, based on discrete coupling of point coordinate dimensions. These flows update the coordinates of each point sample multiple times by dividing them in two groups and inferring the updates for one group of coordinates from another group and, additionally, global latent variable sample by the means of multi-layered fully-connected neural networks with parameters shared for all the points. We also extend our Discrete Point Flow Networks (DPFNs) from generation to single-view inference task by conditioning the global latent variable prior in a manner similar to PRNs from the first contribution. Resulting generative performance demonstrates that DPFNs produce sets of samples of similar quality and diversity compared to state of the art based on continuous normalizing flows, but are approximately 30 times faster both in training and sampling. Results in autoencoding and single-view inference tasks show competitive and state-of-the-art performance for Chamfer distance, F-score and earth mover’s distance similarity metrics for point clouds

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Anca, Alexe Iléana. "La modélisation interactive de formes 3D à partir d'esquisses." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30192.

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Abstract:

Le processus de prototypage passe encore de nos jours par la réalisation de plusieurs esquisses faites au crayon, qui servent à mieux transcrire l'image mentale avant le passage à une maquette numérique. Il serait donc intéressant d'intégrer les esquisses dans les logiciels actuels, afin de pouvoir combiner la simplicité des dessins 2D avec les puissantes capacités de la 3D. Ce mémoire explore les possibilités offertes par l'interface gestuelle. Notre approche est basée sur une double représentation: le squelette de la forme et la représentation implicite de la surface. Nous proposons des nouvelles fonctions implicites, ainsi qu'un nouveau modèle de composition volumique. Cette représentation nous permet de modéliser en temps interactifs une grande variété topologique de formes avec un niveau de détail adaptatif, et permet de fournir une collection plus riche d'opérations basées sur l'esquisse avec un contrôle précis du résultat. La surface résultante est d'un haut degré de continuité
A prototyping process always starts with the production of several pencil sketches, which give a better description of the designer's idea before the 3D digital mockup is produced. It would be very challenging to integrate these tools into today's modeling software, in order to combine the sketch simplicity with the powerful 3D capabilities. We explore here the possibilities offered by gestural interface. The user is only provided with a digital pen and a digital tablet for his modeling task. Our approach is based on a double skeleton/3D implicit shape representation. For the implicit representation we propose new functions, and also a new boolean volume composition model. This representation allows modeling of a large topological variety of shapes with an adaptive level of detail and a rich collection of sketch based operations with precise control of the result. The surface is smooth, compact, and has a high class continuity level. The modeling operations are done in interactive time

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Guillot, Olivier. "Maillage multirésolution de surfaces : modélisation et maillage de formes humaines 3D." La Rochelle, 2008. http://www.theses.fr/2008LAROS232.

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Abstract:

Lors de cette thèse nous avons élaboré une subdivision de surface permettant de prendre en compte différents types de discontinuités naturelles d'une surface (pointes, coins, plis et frontières) et les irrégularités du maillage qui la modélise. Le but d'une telle subdivision est d'obtenir des surfaces limites qui conservent les discontinuités naturelles afin d'améliorer la qualité de l'analyse multirésolution basée sur cette subdivision. Nous utilisons la racine de 3-subdivision parce qu'elle possède l'avantage de ne pas trop densifier les maillages à chaque étape. L'analyse multirésolution d'un maillage de surface par ondelettes sépare les basses fréquences des hautes fréquences, pour obtenir une approximation du maillage et des détails. Les détails peuvent être tronqués sans que le résultat de la synthèse ne soit trop éloigné du maillage original. Cette propriété permet une forte compression des informations, en effectuant une compression avec perte sur les détails. Les fonctions ondelette étant construites d'après notre racine de 3-subdivision, notre analyse prend en compte les discontinuités naturelles des surfaces, ce qui réduit encore les détails pour les surfaces anguleuses. Pour pouvoir analyser un maillage n fois, il faut que ce maillage ait une topologie compatible avec n subdivisions. Le nombre n doit être pair si la surface comporte des discontinuités naturelles. Nous avons développé des outils logiciels de calcul de géodésiques. Le but est de créer une méthode de remaillage qui produit un nouveau maillage de la surface possédant une telle topologie. Ces fonctionnalités sont toutes intégrées au logiciel MEFP3C
In this thesis, we developped a surface subdivision that handles different kind of natural discontinuities of surfaces (darts, corners, creases and bounds) and the irregularities of the mesh that represents it. The aim of such a subdivision is to create limit surfaces that keep the natural discontinuities in order to enhance the quality of the multiresolution analysis based on that subdivision. We use the square root 3-subdivision because the resulting meshes grow slower. The multiresolution analysis by wavelets of a mesh of surface split the low frequencies and the higher ones, in order to obtain an approximation of the mesh and "details". Details can be truncated without creating great losses in the result of the synthesis. This property permits data compression of the details. Because the wavelet function is based on our square root 3-subdivision it handles natural discontinuities of the surfaces. This gives even smaller details for meshes with sharp edges. In order to analyse a mesh n times, this mesh must have a topology compatible with n subdivisions. If the surface contains discontinuities, n should be even. We built software tools in order to create a remeshing method that generates meshes compatible with those topologies. All this features are available in MEFP3C

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Ben, Amor Boulbaba. "Contributions à la modélisation et à la reconnaissance faciales 3D." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2006. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/bbenamor.pdf.

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Abstract:

La reconnaissance automatique de visages est un domaine de recherche pour lequel un effort important a été consenti au cours des trois dernières décennies. Le present travail de thèse s'inscrit dans le cadre de l'un des thèmes d'actualité de ce domaine à savoir la reconnaissance faciale en 3D. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés aux deux aspects complémentaires de ce sujet qui sont : la modélisation et la reconnaissance faciales tridimensionnelle. Alors que la modelisation a pour objectif l'acquisition de la forme 3D du visage, la reconnaissance vise l'identification d'un visage requête parmi des visages stockés dans une base de données ou bien la verification de son identité. Pour cela, deux approches été étudiées et mises en place : (i) une approche hybride d'acquisition faciale basée sur la stéréovision active et la modélisation géométrique, et (ii) une approche de recalage de surfaces faciales afin de mesurer les similarites entre les modèles 3D de visages. Une nouvelle base de donée incluant des acquisitions 3D, a été collectée dans le cadre du projet Technovision IV 2 afin d'effectuer des évaluations significatives sur les algorithmes developpés
Nowadays, face recognition represent one of the privileged fields of search due to the emergence of the security in many domains. This thesis lies within this scope, and more particularly, in the three-dimensional face recognition. In this work, we are interested to the complementary fields : 3D face modelling and recognition. Whereas modelling task aims at 3D face shape acquisition, recognition task aims at the identification of a probe face model among faces stored in a data base (gallery) or verify his identity. For that, two approaches are studied and implemented : (i) an hybrid approach for facial acquisition based on active vision and geometrical modelling, and (ii) an approach for aligning facial surfaces before computing similarities between 3D models. A new 3D face database is collected within the IV 2 French project in order to make signifiant experiments and evaluations of the developed algorithms

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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.

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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 recherche
Drawing 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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Selsis, Muriel. "Application des modèles de contours actifs au suivi et à la localisation 3D d'objets en mouvement." Lille 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LIL10021.

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Abstract:

Ce travail concerne l'adaptation des modèles de contours actifs au suivi et à la localisation 3d d'objets en mouvement dans des séquences d'images stéréoscopiques. Les contours actifs ont été introduits récemment en traitement d'images pour la segmentation d'images statiques. Ce sont des courbes dont l'évolution est régie par la minimisation de l'énergie qui leur est associée. Cette énergie doit être définie en fonction du problème à traiter. La contribution principale de ce travail est la définition d'une énergie permettant le suivi d'objets en mouvement, ainsi que l'introduction d'une procédure d'initialisation rendant ce suivi automatique. Une méthodologie du choix des différents paramètres régissant l'évolution des contours actifs est également proposée. D'autre part, les contours actifs constituent un modelé pertinent des objets caractérisant bien leur forme et leur surface. En les utilisant comme primitives pour l'appariement stéréoscopique, la complexité algorithmique de ce type de procédure est grandement diminuée, de même que le temps de calcul. Les modèles de contours actifs permettent donc de simplifier considérablement les procédures d'appariement, aussi bien temporelles que spatiales. Nous montrons les résultats obtenus sur des séquences stéréoscopiques d'images de synthèse et d'images réelles de trafic urbain.

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Decaudin, Philippe. "Modélisation par fusion de formes 3D pour la synthèse d'images : rendu de scènes 3D imitant le style "dessin animé"." Compiègne, 1996. http://www.theses.fr/1996COMPD938.

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Abstract:

Nous proposons, dans une première partie, de nouveaux outils de modélisation d'objets tridimentionnels pour la synthèse d'images. Ils permettent de modeler interactivement des formes d'aspect lisse telles que des formes organiques (animaux, corps humains) et facilitent leur animation et leur texturation. Un objet de forme complexe est créé en appliquant une succession de déformations de type fusion ou flexion à un objet simple. L'outil de fusion permet de modeler l'objet en le fusionnant avec une forme 3D simple (sphère, ellipsoïde,. . . ) ; l'objet est déformé de façon à englober la forme simple. L'outil de flexion est utilisé pour créer des articulations qui permettront d'animer l'objet. Dans la deuxième partie, nous proposons un algorithme de rendu non-photoréaliste. Il génère des images imitant le style «dessin animé» traditionnel (ou «bande dessinée») à partir de la description tridimensionnelle d'une scène fixe ou animée. Pour ce faire, l'algorithme fait appel à des techniques qui permettent de dessiner les contours des objets (profils et arêtes sont dessinés en traits noirs), de colorer uniformément les surfaces intérieures à ces contours, et de faire apparaître sur les objets les ombres propres et les ombres portées dues aux sources de lumière éclairant la scène
In the main section, we introduce new tools for modeling three¬dimensionnal objects for computer graphics. They allow interactive modeling of smooth shapes such as organic-looking shapes (animals, human bodies) and help animating and texturing them. A complex object is created by applying a succession of fusion and twist deformations to a simple object. The fusion tool allows deformation of the shape of the object by merging it with a simple 3D-shape (sphere, ellipsoid,. . . ); the object is deformed so that it embeds the simple shape. The twist tool allows creation of articulations which can be used to animate the deformable object. In a second section, we introduce a non-photorealistic rendering algorithm. It produces images having the appearance of a traditional cartoon from a 3D description of the scene (a static or an animated scene). The 3D scene is rendered with techniques allowing to outline the profiles and edges of objects, to color uniformly the patches, and to render shadows (self-shadows and projected-shadows) due to light sources

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Allain, Benjamin. "Suivi volumétrique de formes 3D non rigides." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAM017/document.

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Abstract:

Dans cette thèse nous proposons des algorithmes pour le suivi 3D du mouvement des objects déformables à partir de plusieurs caméras vidéo. Bien qu’une suite de reconstructions tridimensionnelles peut être obtenue par des méthodes de reconstruction statique, celle-ci ne représente pas le mouvement. Nous voulons produire une représentation temporellement cohérente de la suite de formes prises par l’object. Précisément, nous souhaitons représenter l’objet par une surface maillée 3D dont les sommets se déplacent au cours du temps mais dont la topologie reste identique.Contrairement à beaucoup d’approches existantes, nous proposons de représenter le mouvement du volume intérieur des formes, dans le but de mieux représenter la nature volumétrique des objets. Nous traitons de manière volumétrique les problèmes fondamentaux du suivi déformable que sont l’association d’éléments semblables entre deux formes et la modélisation de la déformation. En particulier, nous adaptons au formes volumétriques les modèles d’association EM-ICP non-rigide ansi que l’association par détection par apprentissage automatique.D’autre part, nous abordons la question de la modélisation de l’évolution temporelle de la déformation au cours d’une séquence dans le but de mieux contraindre le problème du suivi temporel. Pour cela, nous modélisons un espace de forme construit autour de propriétés de déformations locales que nous apprenons automatiqument lors du suivi.Nous validons nos algorithmes de suivi sur des séquences vidéo multi-caméras avec vérité terrain (silhouettes et suivi par marqueurs). Nos résultats se révèlent meilleurs ou équivalents à ceux obtenus avec les méthodes de l’état de l’art.Enfin, nous démontrons que le suivi volumétrique et la représentation que nous avons choisie permettent de produire des animations 3D qui combinent l’acquisition et la simulation de mouvement
In this thesis we propose algorithms for tracking 3D deformable shapes in motion from multiview video. Although series of reconstructed 3D shapes can be obtained by applying a static reconstruction algorithm to each temporal frame independently, such series do not represent motion. Instead, we want to provide a temporally coherent representation of the sequence of shapes resulting from temporal evolutions of a shape. Precisely, we want to represent the observed shape sequence as a 3D surface mesh whose vertices move in time but whose topology is constant.In contrast with most existing approaches, we propose to represent the motion of inner shape volumes, with the aim of better accounting for the volumetric nature of the observed object. We provide a fully volumetric approach to the fundamental problems of deformable shape tracking, which are the association between corresponding shape elements and the deformation model. In particular, we extend to a volumetric shape representation the EM-ICP tracking framework and the association-by-detection strategy.Furthermore, in order to better constrain the shape tracking problem, we propose a model for the temporal evolution of deformation. Our deformation model defines a shape space parametrized by variables that capture local deformation properties of the shape and whose values are automatically learned during the tracking process.We validate our tracking algorithms on several multiview video sequences with ground truth (silhouette and marker-based tracking). Our results are better or comparable to state of the art approaches.Finally, we show that volumetric tracking and the shape representation we choose can be leveraged for producing shape animations which combine captured and simulatated motion

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Filali, Ansary Tarik. "Indexation de modèles 3D à partir de vues 2D." Evry, Institut national des télécommunications, 2006. http://www.theses.fr/2006TELE0006.

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Abstract:

La gestion de grandes bases de données de modèles tridimensionnels ( utilisés dans les applications de CAD/CAO, de visualisation, de jeux , etc. ) est un domaine de grande importance. En effet, pouvoir caractériser les modèles et les retrouver facilement sont des problèmes essentiels pour les concepteurs comme pour les utilisateurs. Dans ce cadre, deux grandes approches existent : la recherche par l'exemple d'un modèle tridimensionnel et la recherche par des vues. C'est ce dernier point que nous abordons dans cette thèse. Nous nous sommes intéressés à la détermination de l'ensemble des vues caractéristiques " optimal" pour réprésenter un modèle tridimensionnel et à l'indexaion de ces modèles, à partir de ces vues. Dans cette thèse, nous avons crée une nouvelle méthode de sélection des vues carctéristiques " optimales" basée sur le critère informationnel BIC ( Bayesian information criteria). Partant du principe que toutes les vues d'un modèle 3D ne contiennent pas la même quantité d'informations, nous avons ensuite présenté un modèle probabiliste bayésien pour l'indexation qui prend en compte la probabilité d'apparition des vues et des modèles 3D. Les expériences effectuées sur la base de données de 5000 modèles 3D fournies par Renault, dans le cadre du projet RNRT SEMANTIC-3D ont démontré les bons résultats de notre méthode sur des objets mécaniques. Nous avons ensuite comparé notre méthode aux méthodes d'indexation 3D le splus récentes et les plus perfomantes sur la base de données standard de "Princeton shape benchmarck". Ces expérimentations ont mis en évidence les trés bons résultats de notre méthode comparée aux autres approches. Nous avons ensuite mis en oeuvre un moteur de recherche 3D ( accessible publiquement sur internet, via un PC ou un PDA) pour la recherche d'objets 3D à partir d'un modèle exemple, d'un dessin ou d'une ou plusieurs photos
The management of big databases of three-dimensional models ( used in CAD applications, visualization, games, etc. ) is very important domain. The ability to characterize and easily retrieve 3D models is a key issue for the designers and the final users. In this frame, two main appoaches exist : search by example of a 3D model, and search by a 2D view or photo. In this thesis we focus ont he characterization of a 3D model by a set of views ( called characteristic views), and on the indexing process of the 3D models using theses characteristic views. In this thesis, we propose a new method for the selection of the " optimal" characteristic views set based on an informational criterion ( Bayesian information criteria). Starting from fact that all the views of a model 3D do not contain the same quantity of information about 3D model, we present a new bayesian approach for the indexing of the 3D models using their views. Our approach takes into account the probability of appreance of a 3D model and the importance of each of its view. Experiments carried on a database of 5000 3D models provided by Renault, within the framework of the RNRT SEMANTIC-D, show the good results of our method on mechanical objects. We compared our method with the most recent and relevant 3D models indexing methods using the standard database " Princeton Shape Benchmark". These experiments highlighted the very good results of our method compared with the ither approaches. To access our results and permit the test of our method, we made 3D search engine available online accessible using a PC or a PDA. Our searche engine permit the search for 3D objects using an example 3D model, a drawing or one or more photographs

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Filbois, Alain. "Contributions à la modélisation automatique d'objets polyédriques 3D : extraction des primitives 3D, facettes et segments." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://www.theses.fr/1995INPL075N.

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Abstract:

En étroite collaboration avec un autre doctorant Didier Gemmerle, notre travail de thèse traite de la reconstruction et de la modélisation d'objets à partir d'images de stéréovision trinoculaire. Les données de notre étude sont constituées d'une série d'images stéréoscopiques trinoculaires à niveaux de gris pris par les caméras du robot, la stratégie de ce dernier étant d'effectuer une révolution complète autour de chaque objet à modéliser. À partir de chacun de ces triplets, notre but est d'extraire un ensemble de primitives de modélisation, facettes et segments, puis de fusionner ces ensembles pour obtenir automatiquement le modèle 3D de l'objet. Notre système de modélisation se découpe en trois parties distinctes: le bas niveau, dont le rôle est d'extraire les primitives d'un triplet d'images. Ces primitives constituent la vue 3D. Le moyen niveau, effectuant l'appariement des primitives entre deux vues 3D consécutives. Le haut niveau, fusionnant les informations fournies par les bas et moyen niveaux et reconstruisant le modèle de l'objet. Ce manuscrit décrit la partie bas niveau de notre système. Les moyens et hauts niveaux sont décrits dans la thèse de D. Gemmerle intitulée: contributions à la modélisation d'objets polyédriques 3D: construction du modèle à partir de groupements perceptuels

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Hergel, Jean. "Synthèse de formes fabricables à partir de spécifications partielles." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0003/document.

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Abstract:

Les techniques de fabrication rapide, issues des techniques de prototypage rapide comme l’impression 3D ou la découpe laser permettent de fabriquer des pièces uniques sans demander d’expertise particulière du procédé mis en œuvre. En revanche la modélisation de nouveaux objets tout comme la personnalisation d’objets existants restent difficiles. En effet, les techniques de prototypages rapides imposent des contraintes sur la géométrie du modèle qui doivent être respectées. Cette thèse présente un ensemble de techniques qui ont pour point commun d’assister l’utilisateur dans la modélisation d’un objet, en tenant compte des contraintes du procédé qui permettra de le fabriquer. À cette fin, l’algorithme prend en charge tout ou partie de la modélisation. En particulier, les problématiques suivantes sont abordées : Tout d’abord, je propose d’améliorer la qualité des objets fabriqués avec une imprimante 3D en minimisant certains défauts qui apparaissent lors de la fabrication. Les approches développées modifient uniquement les algorithmes de pilotage de l’imprimante. En second lieu, je propose d’aider l’utilisateur à prendre en compte les contraintes de fabrication pendant la modélisation. Mes techniques utilisent des informations partielles sur la forme que l’utilisateur souhaite fabriquer, comme le dessin en deux dimensions d’un mécanisme, ou un modèle paramétrique qui définit un meuble. L’algorithme optimise une forme finale qui améliore des critères liés à sa fabrication (gaspillage, encombrement, etc.). Enfin, dans certains cas (e.g. grand public) l’utilisateur n’est pas forcément à même de modéliser ces formes via des logiciels spécialisés. Pour ce cas précis, je propose une technique de synthèse de meubles à partir de spécifications fonctionnelles, e.g. la spécification de poids à porter dans l’espace
The Rapid Manufacturing techniques that emerged from Rapid Prototyping techniques such as 3D printing or laser cutting allow to fabricate unique objects. However, the design of those objects with existing CAD software remain a difficult task: rapid prototyping processes impose constraints on the geometry of the model. This thesis presents a set of techniques that assist the user in the design of an object by taking into account the constraints of the fabrication process. To achieve this, the algorithm automatically performs part of the modelling process. The following problems have been tackled: First, I propose to improve the quality of 3D printed objects by minimizing defects that appear during the fabrication. The technique developed impacts only the algorithm that drives the printer. Then, I propose to help the user to take into account the fabrication constraints during the modelling process. My techniques rely on partial information about the shape that the user wants to fabricate like the 2D sketch of a mechanism or a parametric model of a furniture. The algorithm optimizes the initial shape to improve fabrication objectives(Wastage, etc.) Finally, in some cases, the user does not know how to operate dedicated software. In this case, I propose a synthesis technique of furniture from functionnal specification, e.g. loads that have to be supported in space

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Ababsa, Fakhr-Eddine. "Recalage automatique d'objets 3D de forme libre en utilisant la clinométrie." Evry-Val d'Essonne, 2002. http://www.theses.fr/2002EVRY0019.

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Abstract:

La reconnaissance d'objets 3D de forme libre est un problème qui est loin d'être résolu en vision par ordinateur. Nous nous sommes intéressés dans cette thèse au problème particulier de recalage automatique de ce type d'objets dans le contexte de la vision monoculaire associée à une lumière non structurée ainsi que celui de la stéréovision active. Le but recherché dans le cadre de notre étude est de démontrer que l'utilisation de la clinométrie de l'objet de forme libre, sous certaines conditions, est suffisante pour réaliser un système de recalage automatique simple et précis. Nous avons ainsi élaboré deux approches : La première approche, que nous avons appelé approche photoclinométrique, exploite une seule image de luminance de l'objet à partir de laquelle elle extrait un invariant projectif de type photométrique (non géométrique) qu'elle utilise pour apparier des zones de l'image de l'objet avec celles du modèle. Nous proposons une méthode originale basée sur ce que nous avons appelé les aspects photométriques pour construire une base de données discriminantes du modèle 3D de l'objet. Par ailleurs, nous avons élaboré une méthode de mise en correspondance qui s'inspire de la technique de prédiction/vérification d 'hypothèses pour réaliser les appariements image/modèle. Ces derniers sont exploités par l'algorithme de l'itération orthogonale (IO) pour calculer la transformation rigide qu'a subi l'objet. La deuxième approche, nommée approche clinométrique, utilise des points 3D acquis de la surface visible de l'objet grâce à un capteur stéréo actif (caméra CDD + projecteur d'une grille laser) que nous avons conçu. A partir de ces points 3D, elle construit un invariant géométrique local pour identifier, dans une table d'indexation du modèle, la région (patch) de l'objet ainsi reconstruite. L'indexation permet d'établir des appariements entre des zones de l'objet détecté dans la scène avec celles du modèle de la base de données. Nous formulons d'une manière différente le problème du recalage 3D car dans ce cas nous utilisons des appariements de type 3D/3D. Les deux approches élaborées sont testés sur des images synthétiques pour la première et réelles pour la deuxième, nous avons évalué les performances de chacune d'elles et donné leurs limites d'utilisation. Finalement, nous avons essayé de mener une étude critique sur les méthodes implantées et les résultats obtenus afin d'exposer les perspectives et améliorations à développer dans le futur
3D free form object recognition problem is one or the most difficult problems in computer vision. We were interested in this thesis to the particular problem of automatic recovering or such objects in the both cases of the monocular vision associated to a non structured light and active stereovision. Our goal is to demonstrate that the use of the clinometry of the free form object, under some conditions, is sufficient to achieve an accurate and automatic recovering system. Thus, we have elaborated two approaches : The first one, named photoclinometry, exploit only one luminance image of the object to extract a photometric (non geometric) projective invariant which is used to perform matching between regions of the object image and those of the model. We propose an original method based on what we called "photometric aspects" to construct a discriminative data base of the 3D object model. Otherwise, to achieve the image/model matching, we have used the prediction/verification paradigm. The matched primitives are the exploited by the orthogonal iteration (OI) algorithm to compute the rigid transformation undergone by object. The second approach, called "clinometry approach", uses 3D points scanned from the visible surface of the object by an active stereovision sensor (a CDD camera + laser grid projector) which we conceived. From these 3D points, it constructs a local geometric invariant which allow to identify, from a model indexing table, the region of the object (patch) thus rebuilt. Indexing allows to match features extracted from the object model with features extracted from the sensed object wherever it may be within the workspace. The 3D recovery process is formulated differently because in this case use 3D/3D matching. Both elaborated approaches are tested on synthetic images for the first one and realistic images for the second one. We have evaluated the performances of each of the two methods and have given their limits of use. Finally, we tried to lead a critical survey on the implemented methods in order to expose perspectives and improvements to develop in the future

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Da, Tran Kai Frank. "L'interpolation de formes." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00832486.

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Abstract:

Pour de nombreuses applications informatiques, il est nécessaire d'interpréter des données échantillonnées et de fournir une représentation aussi correcte que possible des objets dont elles proviennent. Entre autres, on peut penser à l'imagerie médicale, au reverse engineering, à des applications de réalité virtuelle ou encore aux effets spéciaux pour le cinéma. Le problème étudié dans le cadre de cette thèse peut être formulé ainsi : à partir d'un ensemble S de points 3D échantillonnés sur un objet O, il s'agit de fournir un modèle géométrique de la surface délimitant O. Dans un premier temps, on détaille l'implantation d'une solution classique en Géométrie algorithmique dans le cadre du progiciel CGAL (http://www.cgal.org/). Les modules développés, Alpha-formes en dimensions 2 et 3, sont dorénavant partie intégrante de la libraire et distribués avec la version 2.3. Ensuite, on présente une nouvelle approche pour la reconstruction 3D à partir de nuages de points, dont le principe est de déployer une surface orientable sur les données. Cette méthode se révèle être très efficace, et surtout capable de fournir des réponses dans des cas difficiles. Elle offre, en outre, d'excellentes performances et permet de traiter de gros jeux de données. Enfin, on décrit une nouvelle méthode de reconstruction 3D pour des points organisés en sections. Il s'agit d'une méthode d'interpolation reposant sur les voisins naturels, un système de coordonnées barycentriques locales. Elle réunit deux grandes tendances: elle propose une définition fonctionnelle, C^1 presque partout, de l'objet reconstruit tout en ne considérant que des structures géométriques discrètes de type triangulation de Delaunay. L'interpolation de coupes parallèles permet, de surcroît, une solution efficace, grâce à des calculs uniquement réalisés en dimension 2.

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Delame, Thomas. "Les squelettes : structures d'interaction directe et intuitive avec des formes 3D." Thesis, Dijon, 2014. http://www.theses.fr/2014DIJOS013/document.

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Abstract:

Dans les applications graphiques, les interactions avec les formes sont peu naturelles. L'utilisateur repousse autant que possible l'usage de ces applications, préférant dessiner ou sculpter une forme. Pour combler ce fossé qui se creuse entre l'informatique et le grand public, nous nous tournons vers les squelettes. Ce sont des modèles de représentation des formes intuitifs que nous proposons d'utiliser comme structure d'interaction directe et intuitive.Tous les squelettes souffrent d'un problème de qualité, que ce soit au niveau de la géométrie qu'ils capturent, de leurs quantité de bruit ou encore de l'absence d'organisation utile de leurs éléments. De plus, certaines fonctionnalités nécessaires des squelettes ne sont que partiellement résolues, et ceci grâce à des données additionnelles calculées à partir de la forme lors de la squelettisation. Ainsi, lorsque le squelette est modifié par une interaction, nous sommes dans l'incapacité de mettre à jour ces données et d'utiliser ces fonctionnalités.Nous avons construit un ensemble de solutions algorithmiques à ces problèmes. Nous faisons un usage optimal des données contenues dans le squelette pour visualiser la forme qu'il décrit, supprimer son bruit et structurer ses éléments. Nous construisons un squelette hiérarchique qui capture et contrôle toutes les zones caractéristiques d'une forme.Ce squelette est adapté pour une interaction directe et intuitive, ce qui permet de combler le fossé dont nous faisions mention. Nos travaux permettent également d'améliorer les méthodes de squelettisation et produire des squelettes qui sont déjà de bonne qualité
The interactions in shape creation graphic applications are far from natural. The user tends to avoid as much as possible such applications and prefer to sketch or model his/her shape.To bridge this widening gap between computer and the general public, we focus on skeletons. They are intuitive shape representation models that we propose to use as direct and intuitive interaction structures.All skeletons suffer from very low quality as shape representation models, concerning the geometry of the shape they capture, the quantity of skeletal noise they contain or the lack of useful organization of their elements. Moreover, some functionalities that must be granted to skeletons are only partially solved. Those solutions make use of additional data computed thanks to the shape during the skeletonization. Thus, when the skeleton is modified by an interaction, we cannot update those data to make use of such functionalities.Thanks to a practical observation of skeletons, we built a set of algorithmic solutions to those problems.We make an optimal use of skeleton data to visualize the shape described by a skeleton, to remove skeletal noise and to structure skeleton elements. With our methods, we build the meso-skeleton, a hierarchical structure that captures and controls all characteristic parts of a shape.The meso-skeleton is adapted to be used as a direct and intuitive interaction structure, which allows us to bridge the gap aforementioned. Also, our work can lead to further researches to enhance skeletonization techniques and thus produce skeletons that are good quality shape representation models

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Limkhaitir, Mohamed Mahmoud. "Modélisation des formes volumiques à partir d'images tomographiques 3D : application à la Caractérisation de l'espace poral du sol." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066556.

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Abstract:

Nous présentations dans ce travail une méthode de représentation des formes volumiques 3D complexes. Nous dé nissons une forme volumique 3D par un ensemble de voxels extrait d'un traitement d'images Tomographiques 3D. cet ensemble est définit par sa fonction indicatrice. Notre objectif est le calcul d'une approximation analytique continue par morceau, compact, stable et robuste de la forme initiale, qui conserve ses propriétés topologiques et géométriques. Nous proposons une description de la forme par un ensemble minimum de boules incluses dans la forme et recouvrant son squelette. Nous démontrons le fait que cela revient à chercher un ensemble minimum de boules maximales recouvrant le squelette de la forme. Notre nouvelle représentation de la forme volumique, que nous appellerons MISS, donne une description optimal des cavités de la forme. Nous proposons un algorithme basé sur la triangulation de Delaunay 3D pour le calcul de la représentation MISS d'une forme volumique décrite par un ensemble de voxels. De cette représentation primaire nous arriverons à fournir une approximation par des primitives plus sophistiquées : cylindres, cônes et cylindres généralisés. Ainsi, nous proposons un algorithme pour calculer ces primitives à partir d'un réseau de boules. Le résultat nal est une description robuste intrinsèque de la forme initiale à la fois par des boules, cylindres, cônes et cylindres généralisés. Nous appliquons notre algorithme sur des images tomographique 3D du sol a n de fournir une description géométrique intrinsèque et robuste de l'espace poral ; cette description peut être, ensuite, utilisée pour la simulation des dynamiques biologiques du sol
In this thesis we present a primary representation for complex 3D volume shape. We de fine a 3D volume shape by a set of voxels derived from a computed tomography volume image. In a theoretical point of view, this set of voxels defi nes its indicatrix function. The basic idea is to look for a compact, stable and robust piece wise analytic approximation of the shape which conserves its topological and geometrical properties. We propose to describe a volume shape by a minimal number of balls included within the shape and recovering the shape skeleton. We show that it is equivalent to find out a (fi nite) minimal set of "maximal balls" recovering the skeleton. In the case where the absolute values of the principal curvatures of the shape envelope are bounded above we prove that such a finite set does exist. Indeed, our new shape representation provides an optimal description of the shape cavities. We propose an algorithm based on Delaunay 3D triangulation to compute the MISS of a volume shape described by a set of voxels. Afterwards, this representation can be used to approximate the shape using more sophisticated primitives like cylinders, cones, generalized cylinders. We propose algorithms to provide optimal cylinders and cones from ball network. The final result is an intrinsic and robust description of the initial shape using both balls, cylinders, cones. This scheme can be extended by using also curved cylinders and curved cones. Finally, we apply our algorithm to 3D volume Computed Tomography soil data in order to provide intrinsic and robust geometrical description of pore space to be used for biological dynamics simulation and modeling

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Dumas, Jérémie. "Synthèse de formes contrôlable pour la fabrication digitale." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0008/document.

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Abstract:

L’objet principal de cette thèse est de proposer des méthodes pour la synthèse de formes qui soient contrôlables et permettent d’imprimer les résultats obtenus. Les imprimantes 3D étant désormais plus faciles d’accès que jamais, les logiciels de modélisation doivent maintenant prendre en compte les contraintes de fabrication imposées par les technologies de fabrication additives. En conséquence, des algorithmes efficaces doivent être développés afin de modéliser les formes complexes qui peuvent être créées par impression 3D. Nous développons des algorithmes pour la synthèse de formes par l’exemple qui prennent en compte le comportement mécanique des structures devant être fabriquées. Toutes les contributions de cette thèse s’intéressent au problème de génération de formes complexes sous contraintes géométriques et objectifs structurels. Dans un premier temps, nous nous intéressons à la gestion des contraintes de fabrication, et proposons une méthode pour synthétiser des structures de support efficaces qui sont bien adaptées aux imprimantes à filament. Dans un deuxième temps, nous prenons en compte le contrôle de l’apparence, et développons de nouvelles méthodes pour la synthèse par l’exemple qui mélangent astucieusement des critères sur visuels, et des contraintes sur le comportement mécanique des objets. Pour finir, nous présentons une méthode passant bien à l’échelle, afin de contrôler les propriétés élastiques des structures imprimées. Nous nous inspirons des méthodes de synthèse de texture procédurales, et proposons un algorithme efficace pour synthétiser des microstructures imprimables et contrôler leurs propriétés élastiques
The main goal of this thesis is to propose methods to synthesize shapes in a controllable manner, with the purpose of being fabricated. As 3D printers grow more accessible than ever, modeling software must now take into account fabrication constraints posed by additive manufacturing technologies. Consequently, efficient algorithms need to be devised to model the complex shapes that can be created through 3D printing. We develop algorithms for by-example shape synthesis that consider the physical behavior of the structure to fabricate. All the contributions of this thesis focus on the problem of generating complex shapes that follow geometric constraints and structural objectives. In a first time, we focus on dealing with fabrication constraints, and propose a method for synthesizing efficient support structures that are well-suited for filament printers. In a second time, we take into account appearance control, and develop new by-example synthesis methods that mixes in a meaningful manner criteria on the appearance of the synthesized shapes, and constraints on their mechanical behavior. Finally, we present a highly scalable method to control the elastic properties of printed structures. We draw inspiration from procedural texture synthesis methods, and propose an efficient algorithm to synthesize printable microstructures with controlled elastic properties

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Willaume, Pierre. "Modélisation de formes 3D par les graphes pour leur reconnaissance : application à la vision 3D en robotique dans des tâches de "Pick-and-Place"." Thesis, Strasbourg, 2017. http://www.theses.fr/2017STRAD041/document.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est de concevoir un système automatique constitué d'une ou plusieurs caméras capables de détecter en trois dimensions un amalgame d'objets stockés dans un conteneur. Pour ceci, il est nécessaire de modéliser, de reconnaître et de localiser des formes dans une image. Dans un premier temps, Nous proposons une solution d'optimisation du calibrage de caméras. C'est une tâche essentielle pour récupérer des informations quantitatives sur les images capturées. Cette méthode nécessite des compétences spécifiques en matière de traitement d'image, ce qui n'est pas toujours le cas dans l'industrie. Nous proposons d'automatiser et d'optimiser le système d'étalonnage en éliminant la sélection des images par l'opérateur. Ensuite, nous proposons d'améliorer les systèmes de détection d'objets fins et sans motif. Enfin, nous proposons d'adapter des algorithmes évolutionnaires dans le but d'optimiser les temps de recherche
The aim of this thesis is to design an automatic system involving one or several cameras capable of detecting in three dimensions a set of abjects placed in a bin. To do this, we must model, recognize and locate shapes in an image. First, we propose a solution to optimize the camera calibration system. This is an essential task for the retrieval of quantitative information about the captured images. However, the current methods require specific skills in image processing, which are not always available in industry. We propose to automate and optimize the calibration system by eliminating the selection of images by the operator. Second, we propose to improve the detection systems for thin and featureless abjects. Finally, we propose to adapt evolutionary algorithms to optimize search times

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Mahmoudi, Saïd. "Indexation de formes planes : application à la reconnaissance multi-vues de modèles 3D." Lille 1, 2003. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2003/50376-2003-291.pdf.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans le domaine de l'indexation et de la reconnaissance des formes planes dans une base constituée d'objets contours, et son application dans l'indexation multi-vues des objets tridimensionnels. Notre approche permet de reconnaître les objets 3D à partir d'une requête qui peut être une forme 2D ou une vue arbitraire d'un objet tridimensionnel. Un des problèmes fondamentaux de l'indexation d'images par la forme réside dans le choix d'une description invariante de celle-ci. Pour cela, nous proposons l'utilisation du descripteur CSS, qui s'appuie sur une analyse multi-échelle du contour. Nous proposons une organisation de l'index extrait à partir du CSS par une structure d'arbre dite M-tree, qui est totalement paramétrisée par une fonction de distance et qui permet aussi en sauvegardant les distances intermédiaires d'améliorer considérablement les temps de calculs. Nous avons aussi introduit une technique probabiliste bayésienne de recherche de ressemblance entre formes. L'application proposée représente une nouvelle méthode d'indexation de modèles 3D. Cette méthode consiste à caractériser les objets 3D par un ensemble de sept vues caractéristiques (trois principales et quatre secondaires). Les angles de prise de vues principales sont choisis par le biais d'une analyse d'information présente sous forme de nuage de points sur l'objet 3D. Les vues secondaires sont déduites à partir des vues principales. L'index du modèle 3D est calculé à partir des index correspondants aux sept vues qui le caractérisent. De ce fait, nous utilisons l'approche de reconnaissance de formes proposée pour le procédé de reconnaissance des vues. Une méthode de vote bayésienne est proposée pour la sélection des objets 3D similaires à la requête.

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Gemmerlé, Didier. "Contributions à la modélisation automatique d'objets polyédriques 3D construction du modèle à partir de groupements perceptuels." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://www.theses.fr/1995INPL076N.

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Abstract:

En étroite collaboration avec un autre doctorant Alain Filbois, notre travail de thèse traite de la reconstruction et de la modélisation d'objets à partir d'images de stéréovision trinoculaire. Les données de notre étude sont constituées d'une série d'images stéréoscopiques trinoculaires à niveaux de gris pris par les cameras du robot, la stratégie de ce dernier étant d'effectuer une révolution complète autour de chaque objet à modéliser. À partir de chacun de ces triplets, notre but est d'extraire un ensemble de primitives de modélisation, facettes et segments, puis de fusionner ces ensembles pour obtenir automatiquement le modèle 3D de l'objet. Notre système de modélisation se découpe en trois parties distinctes: le bas niveau, dont le rôle est d'extraire les primitives d'un triplet d'images. Ces primitives constituent la vue 3D. Le moyen niveau, effectuant l'appariement des primitives entre deux vues 3D consécutives. Le haut niveau, fusionnant les informations fournies par les bas et moyen niveaux et reconstruisant le modèle de l'objet. Ce manuscrit décrit les parties moyen et haut niveaux de notre système. Le bas niveau est décrit dans la thèse de A. Filbois intitulée: Contributions à la modélisation d'objets polyédriques 3D: extraction des primitives 3D, facettes et segments

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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.

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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 détaillées
In 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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Moslah, Oussama. "Vers la modélisation grand échelle d'environnements urbains à partir d'images." Phd thesis, Université de Cergy Pontoise, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00661101.

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Abstract:

L'objectif principal de cette thèse est de développer des outils pour la reconstruction de l'environnement urbain à partir d'images. Les entrées typiques de notre travail est un ensemble d'images de façades, des empreintes au sol de bâtiments, et des modèles 3D reconstruits à partir d'images aériennes. Les principales étapes comprennent le calibrage des images,le recalage avec le modèle 3D, la récupération des informations de profondeur ainsi que la sémantique des façades.Pour atteindre cet objectif, nous utilisons des techniques du domaine de vision par ordinateur, reconnaissance de formes et de l'informatique graphique. Les contributions de notre approche sont présentés en deux parties.Dans la première partie, nous nous sommes concentrés sur des techniques de reconstruction multi-vues dans le but de récupérer automatiquement les informations de profondeur de façades à partir un ensemble des photographies non calibrées. Tout d'abord, nous utilisons la technique structure et mouvement pour calibrer automatiquement l'ensemble des photographies. Ensuite, nous proposons des techniques pour le recalage de la reconstruction avec un modèle 3D. Enfin, nous proposons des techniques de reconstruction 3d dense (stéréo multi-vues et voxel coloring) pour produire un maillage 3D texturé d'une scène d'un ensemble d'images calibrées.La deuxième partie est consacrée à la reconstruction à partir d'une seule vue et son objectif est de récupérer la structure sémantique d'une façade d'une image ortho-rectifiée. La nouveauté de cette approche est l'utilisation d'une grammaire stochastique décrivant un style architectural comme modèle pour la reconstruction de façades. nous combinons un ensemble de détecteurs image avec une méthode d'optimisation globale stochastique en utilisant l'algorithme Metropolis-Hastings.

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Fernandez-Abrevaya, Victoria. "Apprentissage à grande échelle de modèles de formes et de mouvements pour le visage 3D." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2020. https://theses.hal.science/tel-03151303.

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Abstract:

Les modèles du visage 3D fondés sur des données sont une direction prometteuse pour capturer les subtilités complexes du visage humain, et une composante centrale de nombreuses applications grâce à leur capacité à simplifier des tâches complexes. La plupart des approches basées sur les données à ce jour ont été construites à partir d’un nombre limité d’échantillons ou par une augmentation par données synthétiques, principalement en raison de la difficulté à obtenir des scans 3D à grande échelle. Pourtant, il existe une quantité substantielle d’informations qui peuvent être recueillies lorsque l’on considère les sources publiquement accessibles qui ont été capturées au cours de la dernière décennie, dont la combinaison peut potentiellement apporter des modèles plus puissants.Cette thèse propose de nouvelles méthodes pour construire des modèles de la géométrie du visage 3D fondés sur des données, et examine si des performances améliorées peuvent être obtenues en apprenant à partir d’ensembles de données vastes et variés. Afin d’utiliser efficacement un grand nombre d’échantillons d’apprentissage, nous développons de nouvelles techniques d’apprentissage profond conçues pour gérer efficacement les données faciales tri-dimensionnelles. Nous nous concentrons sur plusieurs aspects qui influencent la géométrie du visage : ses composantes de forme, y compris les détails, ses composants de mouvement telles que l’expression, et l’interaction entre ces deux sous-espaces.Nous développons notamment deux approches pour construire des modèles génératifs qui découplent l’espace latent en fonction des sources naturelles de variation, e.g.identité et expression. La première approche considère une nouvelle architecture d’auto-encodeur profond qui permet d’apprendre un modèle multilinéaire sans nécessiter l’assemblage des données comme un tenseur complet. Nous proposons ensuite un nouveau modèle non linéaire basé sur l’apprentissage antagoniste qui davantage améliore la capacité de découplage. Ceci est rendu possible par une nouvelle architecture 3D-2D qui combine un générateur 3D avec un discriminateur 2D, où les deux domaines sont connectés par une couche de projection géométrique.En tant que besoin préalable à la construction de modèles basés sur les données, nous abordons également le problème de mise en correspondance d’un grand nombre de scans 3D de visages en mouvement. Nous proposons une approche qui peut gérer automatiquement une variété de séquences avec des hypothèses minimales sur les données d’entrée. Ceci est réalisé par l’utilisation d’un modèle spatio-temporel ainsi qu’une initialisation basée sur la régression, et nous montrons que nous pouvons obtenir des correspondances précises d’une manière efficace et évolutive.Finalement, nous abordons le problème de la récupération des normales de surface à partir d’images naturelles, dans le but d’enrichir les reconstructions 3D grossières existantes. Nous proposons une méthode qui peut exploiter toutes les images disponibles ainsi que les données normales, qu’elles soient couplées ou non, grâce à une nouvelle architecture d’apprentissage cross-modale. Notre approche repose sur un nouveau module qui permet de transférer les détails locaux de l’image vers la surface de sortie sans nuire aux performances lors de l’auto-encodage des modalités, en obtenant des résultats de pointe pour la tâche
Data-driven models of the 3D face are a promising direction for capturing the subtle complexities of the human face, and a central component to numerous applications thanks to their ability to simplify complex tasks. Most data-driven approaches to date were built from either a relatively limited number of samples or by synthetic data augmentation, mainly because of the difficulty in obtaining large-scale and accurate 3D scans of the face. Yet, there is a substantial amount of information that can be gathered when considering publicly available sources that have been captured over the last decade, whose combination can potentially bring forward more powerful models.This thesis proposes novel methods for building data-driven models of the 3D face geometry, and investigates whether improved performances can be obtained by learning from large and varied datasets of 3D facial scans. In order to make efficient use of a large number of training samples we develop novel deep learning techniques designed to effectively handle three-dimensional face data. We focus on several aspects that influence the geometry of the face: its shape components including fine details, its motion components such as expression, and the interaction between these two subspaces.We develop in particular two approaches for building generative models that decouple the latent space according to natural sources of variation, e.g.identity and expression. The first approach considers a novel deep autoencoder architecture that allows to learn a multilinear model without requiring the training data to be assembled as a complete tensor. We next propose a novel non-linear model based on adversarial training that further improves the decoupling capacity. This is enabled by a new 3D-2D architecture combining a 3D generator with a 2D discriminator, where both domains are bridged by a geometry mapping layer.As a necessary prerequisite for building data-driven models, we also address the problem of registering a large number of 3D facial scans in motion. We propose an approach that can efficiently and automatically handle a variety of sequences while making minimal assumptions on the input data. This is achieved by the use of a spatiotemporal model as well as a regression-based initialization, and we show that we can obtain accurate registrations in an efficient and scalable manner.Finally, we address the problem of recovering surface normals from natural images, with the goal of enriching existing coarse 3D reconstructions. We propose a method that can leverage all available image and normal data, whether paired or not, thanks to a new cross-modal learning architecture. Core to our approach is a novel module that we call deactivable skip connections, which allows to transfer the local details from the image to the output surface without hurting the performance when autoencoding modalities, achieving state-of-the-art results for the task

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Trujillo, Romero Felipe de Jesús. "Modélisation et reconnaissance active d'objets 3D de forme libre par vision en robotique." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2008. http://oatao.univ-toulouse.fr/8806/1/trujillo.pdf.

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Abstract:

Cette thèse concerne la robotique au service de l’Homme. Un robot compagnon de l’Homme devra manipuler des objets 3D courants (bouteille, verre…), reconnus et localisés à partir de données acquises depuis des capteurs embarqués sur le robot. Nous exploitons la Vision, monoculaire ou stéréo. Pour traiter de la manipulation à partir de données visuelles, il faut au préalable construire deux représentations pour chaque objet : un modèle géométrique 3D, indispensable pour contrôler la saisie, et un modèle d’apparence visuelle, nécessaire pour la reconnaissance. Cette thèse traite donc de l’apprentissage de ces représentations, puis propose une approche active de reconnaissance d’objets depuis des images acquises par les caméras embarquées. La modélisation est traitée sur un objet 3D isolé posé sur une table, ; nous exploitons des données 3D acquises depuis un capteur stéréo monté sur un bras manipulateur; le capteur est déplacé par le bras autour de l’objet pour acquérir N images, exploitées pour construire un modèle de type maillage triangulaire. Nous proposons d’abord une approche originale de recalage des vues partielles de l’objet, fondée sur des informations de pseudo-couleur générées à partir des points 3D acquis sur l’objet à apprendre ; puis une méthode simple et rapide, fondée sur la paramétrisation sphérique, est proposée pour construire un maillage triangulaire à partir des vues recalées fusionnées dans un nuage de points 3D. Pour la reconnaissance active, nous exploitons une simple caméra. L’apprentissage du modèle d’apparence pour chaque objet, se fait aussi en déplaçant ce capteur autour de l’objet isolé posé sur une table. Ce modèle est donc fait de plusieurs vues ; dans chacune, (1) la silhouette de l’objet est extraite par un contour actif, puis (2) plusieurs descripteurs sont extraits, globaux (couleur, signature de la silhouette, shape context calculés) ou locaux (points d’intérêt, couleur ou shape context dans des régions). Pendant la reconnaissance, la scène peut contenir un objet isolé, ou plusieurs en vrac, avec éventuellement des objets non appris ; nous proposons une approche active, approche incrémentale qui met à jour un ensemble de probabilités P(Obji), i=1 à N+1 si N objets ont été appris ; les objets inconnus sont affectés à la classe N+1 ; P(Obji) donne la probabilité qu’un objet de la classe i soit présent dans la scène. A chaque étape la meilleure position du capteur est sélectionnée en exploitant la maximisation de l’information mutuelle. De nombreux résultats en images de synthèse ou en images réelles ont permis de valider cette approche.

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Trujillo-Romero, Felipe De Jesus. "Modélisation et reconnaissance active d'objets 3D de forme libre par vision en robotique." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00842693.

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Abstract:

Cette thèse concerne la robotique au service de l'Homme. Un robot compagnon de l'Homme devra manipuler des objets 3D courants (bouteille, verre...), reconnus et localisés à partir de données acquises depuis des capteurs embarqués sur le robot. Nous exploitons la Vision, monoculaire ou stéréo. Pour traiter de la manipulation à partir de données visuelles, il faut au préalable construire deux représentations pour chaque objet : un modèle géométrique 3D, indispensable pour contrôler la saisie, et un modèle d'apparence visuelle, nécessaire pour la reconnaissance. Cette thèse traite donc de l'apprentissage de ces représentations, puis propose une approche active de reconnaissance d'objets depuis des images acquises par les caméras embarquées. La modélisation est traitée sur un objet 3D isolé posé sur une table, ; nous exploitons des données 3D acquises depuis un capteur stéréo monté sur un bras manipulateur; le capteur est déplacé par le bras autour de l'objet pour acquérir N images, exploitées pour construire un modèle de type maillage triangulaire. Nous proposons d'abord une approche originale de recalage des vues partielles de l'objet, fondée sur des informations de pseudo-couleur générées à partir des points 3D acquis sur l'objet à apprendre ; puis une méthode simple et rapide, fondée sur la paramétrisation sphérique, est proposée pour construire un maillage triangulaire à partir des vues recalées fusionnées dans un nuage de points 3D. Pour la reconnaissance active, nous exploitons une simple caméra. L'apprentissage du modèle d'apparence pour chaque objet, se fait aussi en déplaçant ce capteur autour de l'objet isolé posé sur une table. Ce modèle est donc fait de plusieurs vues ; dans chacune, (1) la silhouette de l'objet est extraite par un contour actif, puis (2) plusieurs descripteurs sont extraits, globaux (couleur, signature de la silhouette, shape context calculés) ou locaux (points d'intérêt, couleur ou shape context dans des régions). Pendant la reconnaissance, la scène peut contenir un objet isolé, ou plusieurs en vrac, avec éventuellement des objets non appris ; nous proposons une approche active, approche incrémentale qui met à jour un ensemble de probabilités P(Obji), i=1 à N+1 si N objets ont été appris ; les objets inconnus sont affectés à la classe N+1 ; P(Obji) donne la probabilité qu'un objet de la classe i soit présent dans la scène. A chaque étape la meilleure position du capteur est sélectionnée en exploitant la maximisation de l'information mutuelle. De nombreux résultats en images de synthèse ou en images réelles ont permis de valider cette approche.

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Arbaret, Laurent. "Orientation préférentielle de forme dans les magmas : modélisation analogique 3D en cisaillement simple." Clermont-Ferrand 2, 1995. http://www.theses.fr/1995CLF21732.

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Abstract:

Le developpement de l'orientation preferentielle de forme (opf) de particules rigides en suspension dans un fluide newtonien en regime de cisaillement simple a ete experimentalement reproduit dans un appareillage a cylindres coaxiaux contrarotatifs. La modelisation analogique 2d a l'aide de particules sur une matrice de silicone montre que l'opf dans les suspensions faiblement concentrees evolue pour des cisaillements faibles en parfaite correspondance avec le modele de rotation de jeffery (1922). Cependant, a haut cisaillement elle est controlee par les interactions de type tuilage entre particules qui engendrent une stabilisation de la fabrique pres du plan de cisaillement avec une intensite correspondante faible. La modelisation 3d de l'opf de particules naturelles dans une matrice visqueuse composee d'un melange de boropolysiloxane et de plasticine confirme les resultats acquis en deux dimensions. En outre, l'acquisition de la lineation apparait precoce alors que le developpement de la foliation dependra de la forme des particules. La stabilisation de la fabrique 3d a hauts cisaillements est due a la superposition de l'influence des interactions entre particules, de la distribution de forme des particules ainsi que de la morphologie triaxiale de ces dernieres. L'evolution de l'opf dans les suspensions solides peut etre ainsi decrite par un modele a deux stades. Le premier stade correspond a une opf dont l'evolution en direction et intensite est en bonne correspondance avec le modele theorique. A partir d'un seuil de cisaillement qui depend essentiellement de la concentration en particules, apparait un stade d'etat stationnaire des proprietes directionnelles de la fabrique ou les relations quantitatives entre opf et intensite de deformation deviennent indeterminables mais au cours duquel la rotation des particules obeit toujours au modele de jeffery

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Hajri, Souhail. "Modélisation des surfaces rocheuses naturelles à partir d'une scannerisation laser 3D et extraction automatique de formes caractéristiques : applications aux spéléothèmes et surfaces géologiques." Grenoble, 2010. http://www.theses.fr/2010CHAMS039.

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Abstract:

Ce travail concerne le traitement d'images 3D. On s'intéresse à l'automatisation des tâches d'extraction et de caractérisation des tommes de relief en milieu naturel à partir des nuages de points 3D acquis par l'outil laserscan. Après I structuration des données sous la forme de RTI: Réseaux Triangulaires irréguliers, un accent est mis sur la segmentation, pour la reconnaissance de tommes. L'intérêt est de décomposer le modèle RTI en régions homogènes possédant des caractéristiques communes correspondant à des objets géologiques significatifs. Cependant, les images traitées sont complexes (formes naturelles) et requièrent des connaissances a priori liées aux objets à segmenter. De ce fait, a été proposée une méthode de segmentation interactive basée sur les connaissances de l'opérateur. Le procédé consiste à marquer manuellement les régions d'intérêts dans le modèle afin d'extraire les formes géologiques souhaitées Cette approche s'appuie sur la méthode des lignes de partage des eaux (LPE). Une deuxième solution de segmentation plus automatisée et plus rapide est proposée. Ce type de solutions est focalisé sur deux objets dont on connait parfaitement les caractéristiques discriminantes: les discontinuités planes (plans de fracturation) et les stalagmites. Le procédé d'identification des discontinuités planes s'appuie sur l'algorithme de classification non supervisé DBSCAN et permet d'extraire automatiquement les paramètres liés à ces discontinuités: orientation, espacement, rugosité. . . La seconde approche (identification et caractérisation des stalagmites) est basée sur l'ajustement de la primitive géométrique ellipse
The research work presented in this dissertation concems 3d image processing. We are interested in the automation's tasks of the extraction and the characterization of reliefs fomms in the naturel environment from 3D point clouds acquired by LIDAR. Once thèse data are reconstructed as triangular meshes or TIN models (Triangular Irregular Networks), we are particularly interest in the 3D TIN model segmentation that is one of the essentiel stops of the pattern recognition process. The goal of segmentation is to décompose the TIN model into homogeneous régions with common characteristics that correspond to significant geological objects. However, the images to be processed are relatively complex (natural fomms), and thus req ui red a priori knowledge. Th us, we have initial ly proposed a method for interactive segmentation based on knowledge of the operator. The method involves manually marking the regions of interest in the models to extract the desired geological fomms. This approach is based on the watershed method. Later, a second segmentation solution, more automated is proposed. This solution is focused on two objects which we know perfectly its discriminating features: planar discontinuities and stalagmites. The identification and characterization process of planes discontinuities is based on the unsupervised clustering algorithm named DBSCAN which can automatically extract parameters related to the discontinuities of rock surfaces: orientation, spacing, roughness. . . The second approach, which aims the automatic identification and characterization, is based on ellipse fitting

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Tran, Trung Thien. "Extraction robuste de primitives géométriques 3D dans un nuage de points et alignement basé sur les primitives." Doctoral thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26744.

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Abstract:

Dans ce projet, nous étudions les problèmes de rétro-ingénierie et de contrôle de la qualité qui jouent un rôle important dans la fabrication industrielle. La rétro-ingénierie tente de reconstruire un modèle 3D à partir de nuages de points, qui s’apparente au problème de la reconstruction de la surface 3D. Le contrôle de la qualité est un processus dans lequel la qualité de tous les facteurs impliqués dans la production est abordée. En fait, les systèmes ci-dessus nécessitent beaucoup d’intervention de la part d’un utilisateur expérimenté, résultat souhaité est encore loin soit une automatisation complète du processus. Par conséquent, de nombreux défis doivent encore être abordés pour atteindre ce résultat hautement souhaitable en production automatisée. La première question abordée dans la thèse consiste à extraire les primitives géométriques 3D à partir de nuages de points. Un cadre complet pour extraire plusieurs types de primitives à partir de données 3D est proposé. En particulier, une nouvelle méthode de validation est proposée pour évaluer la qualité des primitives extraites. À la fin, toutes les primitives présentes dans le nuage de points sont extraites avec les points de données associés et leurs paramètres descriptifs. Ces résultats pourraient être utilisés dans diverses applications telles que la reconstruction de scènes on d’édifices, la géométrie constructive et etc. La seconde question traiée dans ce travail porte sur l’alignement de deux ensembles de données 3D à l’aide de primitives géométriques, qui sont considérées comme un nouveau descripteur robuste. L’idée d’utiliser les primitives pour l’alignement arrive à surmonter plusieurs défis rencontrés par les méthodes d’alignement existantes. Ce problème d’alignement est une étape essentielle dans la modélisation 3D, la mise en registre, la récupération de modèles. Enfin, nous proposons également une méthode automatique pour extraire les discontinutés à partir de données 3D d’objets manufacturés. En intégrant ces discontinutés au problème d’alignement, il est possible d’établir automatiquement les correspondances entre primitives en utilisant l’appariement de graphes relationnels avec attributs. Nous avons expérimenté tous les algorithmes proposés sur différents jeux de données synthétiques et réelles. Ces algorithmes ont non seulement réussi à accomplir leur tâches avec succès mais se sont aussi avérés supérieus aux méthodes proposées dans la literature. Les résultats présentés dans le thèse pourraient s’avérér utilises à plusieurs applications.
In this research project, we address reverse engineering and quality control problems that play significant roles in industrial manufacturing. Reverse engineering attempts to rebuild a 3D model from the scanned data captured from a object, which is the problem similar to 3D surface reconstruction. Quality control is a process in which the quality of all factors involved in production is monitored and revised. In fact, the above systems currently require significant intervention from experienced users, and are thus still far from being fully automated. Therefore, many challenges still need to be addressed to achieve the desired performance for automated production. The first proposition of this thesis is to extract 3D geometric primitives from point clouds for reverse engineering and surface reconstruction. A complete framework to extract multiple types of primitives from 3D data is proposed. In particular, a novel validation method is also proposed to assess the quality of the extracted primitives. At the end, all primitives present in the point cloud are extracted with their associated data points and descriptive parameters. These results could be used in various applications such as scene and building reconstruction, constructive solid geometry, etc. The second proposition of the thesis is to align two 3D datasets using the extracted geometric primitives, which is introduced as a novel and robust descriptor. The idea of using primitives for alignment is addressed several challenges faced by existing registration methods. This alignment problem is an essential step in 3D modeling, registration and model retrieval. Finally, an automatic method to extract sharp features from 3D data of man-made objects is also proposed. By integrating the extracted sharp features into the alignment framework, it is possible implement automatic assignment of primitive correspondences using attribute relational graph matching. Each primitive is considered as a node of the graph and an attribute relational graph is created to provide a structural and relational description between primitives. We have experimented all the proposed algorithms on different synthetic and real scanned datasets. Our algorithms not only are successful in completing their tasks with good results but also outperform other methods. We believe that the contribution of them could be useful in many applications.

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Do, Tien Tho. "Optimisation de forme en forgeage 3D." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2006. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001870.

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Abstract:

Ce travail de thèse a pour but l'optimisation de forme en forgeage 3D. Les problèmes à résoudre consistent à chercher la forme optimale du lopin initial ou des outils de préforme afin de minimiser une fonction coût F qui représente une mesure de non-qualité définie par les industriels. Ce sont souvent des problèmes multi optima, et le temps nécessaire pour une évaluation de la fonction coût est très élevé (de l'ordre de la journée). L'objectif de cette thèse est de construire un module d'optimisation automatique qui permet de localiser l'extremum global à un coût raisonnable (moins de 50 calculs de la fonction coût à chaque optimisation). La simulation du procédé est effectuée avec le logiciel éléments finis FORGE3®. Les formes axisymétrique des pièces initiales ou des outils de préforme (dans le cadre du forgeage multi-passes) sont paramétrées en utilisant des polygônes quadratiques ou des courbes Bsplines. Différentes fonctions coûts sont considérées, comme l'énergie totale de forgeage ou la mesure non-qualité de la surface (défaut de repli). Le gradient de ces fonctions coûts est obtenu par la méthode de l'Etat Adjoint combinée avec la méthode de différentiation semi-analytique. Dans ce travail, afin d'aborder une famille de procédés de forgeage plus vaste, ce calcul du gradient (initié dans la thèse de M. Laroussi) a été étendu aux paramètres de forme des outils de préformes dans le cadre du forgeage multi passes.Différents algorithmes d'optimisation ont été étudiés : un algorithme BFGS standard, un algorithme de type asymptotes mobiles, une stratégie d'évolution couplée avec une surface de réponse basée sur le Krigeage et deux nouveaux algorithmes hybrides proposés dans le cadre de ce travail. Cette approche hybride consiste à coupler un algorithme génétique avec une méthode de surface de réponse pour réduire le nombre d'évaluations de la fonction coût. Tous les algorithmes étudiés sont comparés sur deux problèmes caractéristiques de forgeage 3D, respectivement l'optimisation de la géométrie de la préforme et celle des outils de préforme. Les résultats obtenus montrent la faisabilité de l'optimisation de forme en forgeage 3D, c'est-à-dire l'obtention de résultats satisfaisant en moins de 50 simulations 3D et la robustesse des algorithmes à base de méta-modèle.

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Kemgue, Alain Trésor. "Modélisation des formes volumiques complexes par des volumes quadriques. Application à la représentation de l'espace poral du sol à partir des images tomographiques 3D." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2019SORUS158.pdf.

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Abstract:

Les structures naturelles sont constituées de formes complexes qui sont pour la plupart difficiles à modéliser avec de simples équations analytiques. La complexité de la représentation est due à l'hétérogénéité du milieu physique et à la variété des phénomènes impliqués. Nous nous intéressons dans notre étude à la représentation des structures volumiques complexes issues des images tomographiques. Grâce aux récentes avancées technologiques en tomographie assisté par ordinateur, l’acquisition d'images de formes avec les scanners est maintenant possible. Cependant, ces données images, constituées de voxels, ne sont pas directement utilisables pour simuler un certain nombre de phénomènes. Dans cette thèse, nous proposons une approche de modélisation de ces formes qui consiste à effectuer une approximation par morceaux des données images par des volumes quadriques. Nous proposons d'utiliser une stratégie de division-fusion et un algorithme de croissance de régions pour optimiser une fonctionnelle incluant à la fois un terme erreur d'approximation et un facteur d'échelle. Les données en entrée de notre algorithme sont un ensemble brut de voxels qui décrit une forme volumique complexe et le résultat en sortie est un ensemble de volumes quadriques tangents ou disjoints représentant la forme de départ de façon intrinsèque. Nous appliquons notre méthode pour représenter l'espace poral 3D du sol obtenu à partir des capteurs d'images tomographiques. Ainsi, dans ce contexte spécifique, nous validons notre modélisation géométrique en procédant aux simulations du drainage de l'eau et de l'activité de décomposition microbienne sur des données réelles d'échantillons de sol. Cette étude comporte plusieurs enjeux d’ordres écologique, agricole et industriel
Most of the natural shapes have complex volume forms that are usually difficult to model using simple analytical equations. The complexity of the representation is due to the heterogeneity of the physical environment and the variety of phenomena involved. In our study, we are interested by the complex volume shapes structures representation from computed tomographic images. Thanks to the technological advances in Computed Tomography scanners, the image acquisition of complex shapes becomes possible. However, these image data are not directly usable for simulation or modeling purposes. In this thesis, we investigate an approach of modeling of such shapes which consists in making a piecewise approximation of the image data by quadric volumes. We propose to use a split-merge strategy and a region growing algorithm to optimize a function that includes both an approximation error term and a scale factor term that is opposed to it. The input of our algorithms is voxel-based shape description and the result is a set of tangent or disjoint quadric volumes representing the shape in an intrinsic way. We apply our method to represent 3D soil pore space obtained from the Computed Tomography scanners. Within this specific context, we validate our geometrical modeling by performing simulations of water draining and microbial decomposition activities on real data soil sample. This study involves several ecological, agricultural and industrial issues

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Moron, Véronique. "Mise en correspondance de données 3D avec un modèle CAO : application à l'inspection automatique." Lyon, INSA, 1996. http://theses.insa-lyon.fr/publication/1996ISAL0131/these.pdf.

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Abstract:

Ce travail porte sur l'inspection automatique d'objets comportant des surfaces complexes à partir de leur modèle CAO et de données 3D provenant, soit d'un capteur télémétrique, soit d'une machine à mesurer. Nous présentons d'abord un état de l'art complet et récent sur la modélisation 3D. Nous sélectionnons deux modèles surfaciques : un modèle triangulé et un modèle exact NURBS découpées, pour lesquels nous développons un calcul de distance point/modèle. Nous détaillons ensuite comment obtenir les données 3D à partir d'images fournies par un capteur télémétrique. Nous proposons une méthode de mise en correspondance générale entre des données 3D et un modèle CAO, qui a l'avantage d'être robuste (jusqu'à 50% de points parasites), automatique, et qui fonctionne quel que soit la position initiale des données et du modèle. Nous avons exploité plusieurs applications à cette méthode, parmi lesquelles la reconnaissance de formes, mais surtout l'inspection automatique d'objets de forme complexe. Nous présentons une méthode d'inspection de ce type d'objet, d'une part quantitative avec une approche globale et locale, et d'autre part qualitative utilisant différents procédés de visualisation que nous avons développés. A partir de ces outils, un opérateur ou un système robotisé peut rapidement identifier des pièces défectueuses, ou une dérive du procédé de fabrication, sur une ligne de production
This work deals with the automatic inspection of solid based free-form surfaces, using 3D data produced either by a 3D Range sensor or by a Coordinate Measuring Machine. We first introduce a complete state of the art in the 3D modelisation domain. We select two kinds of surface-based models, the first is an interpolated triangulated model, and the other one is an exact NURBS surfaces based model. For each of them, we state the computation of the point/surface entity distance. We present an automatic and robust (up to 50 % of outlier points) general registration method, capable of registering 3D data with a geometric model in any initial state. We apply this method for different applications, like pattern recognition. But mainly for automatic inspection of complex parts. We state an inspection method that produces an inspection report including numerical results concerning global or local tolerance verification. The other outputs are several types of coloured versions of the model indicating the level of discrepancy between the measured points and the model. Using this colouring scheme, an operator or a robotic system can rapidly identify defective parts or monitor process drift on a production line

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Michel, Élie. "Interactive authoring of 3D shapes represented as programs." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2022. http://www.theses.fr/2022IPPAT027.

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Abstract:

Malgré la constante amélioration de la technique et du matériel informatique, permettant de manipuler du contenu numérique de plus en plus volumineux, la création de scènes virtuelles 3D reste une tâche complexe; du fait notamment de la charge cognitive qu'elle impose aux artistes. Afin de fluidifier la création, des représentations d'ordre supérieur des formes 3D ont vu le jour~: une forme est encodée en tant qu'elle est un programme qui génère sa géométrie. Cela rend possible une meilleure organisation de la charge cognitive lors de la création, mais possède néanmoins ses propres sources de friction. Nous étudions au cours de cette thèse les défis et opportunités induits par la représentation par programme des formes 3D, dans le contexte de la création de contenu numérique. Nous cherchons à ce que l'interaction avec les formes reste autant que possible dans l'espace 3D, au lieu d'être une manipulation de symboles abstraits dans un espace de programmation. Il est question d'une part d'assister la création des programmes décrivant les formes, de permettre à l'artiste d'opérer dans l'espace 3D tout en assurant une bonne généralisation de ses actions lorsque les variables libres du programme sont modifiées, et d'autre part d'aider au contrôle de ces variables en permettant la manipulation directe de la géométrie générée par le programme. Nous explorons la diversité de possibilités de représentation des formes par un programme, en nous focalisant sur différents paradigmes de programmation visuelle, allant des graphes orientés acycliques (DAG), impératifs, aux tuiles de Wang, déclaratives, en passant par des approches plus hybrides. Dans tous les cas, nous étudions des programmes de forme capables d'être évalués en temps interactif, de sorte qu'ils aient leur place dans un processus de création; aussi étendons-nous notre étude aux synergies que ces représentations par programme peuvent établir avec les systèmes de rendu en temps réel. Nous rendons possible l'utilisation de méthodes de manipulation directe sur la géométrie générée par DAG grâce à un jeu de règles de réécriture automatique et un filtre non linéaire de donnée différentielle. Nous aidons la création de programmes de forme impératifs en transformant des sélections d'éléments géométriques en des requêtes sémantiques, et la création de programmes déclaratifs en proposant un mode d'édition du contenu géométrique de tuiles de Wang centré sur les sections aux interfaces entre tuiles. Nous étendons les moteurs de pavage par tuiles pour prendre en compte des paramètres continus et suggérer automatiquement de nouvelles tuiles à ajouter. Nous intégrons les programmes de forme à la boucle de retour visuel en délégant l'évaluation du contenu des tuiles au système de rendu en temps-réel, et exploitons la sémantique du programme pour dériver un système de niveau de détails par imposteurs visuels.En résumé, notre série de contributions vise à tirer parti des représentations par programme des formes pour faire du processus de création de scènes numérique 3D une tâche plus artistique et moins technique qu'elle ne l'est
Although hardware and techniques have considerably improved over the years at handling heavy content, digital 3D creation remains fairly complex, partly because the bottleneck also lies in the cognitive load imposed over the designers. A recent shift to higher-order representation of shapes, encoding them as computer programs that generate their geometry, enables creation pipelines that better manage the cognitive load, but this also comes with its own sources of friction. We study in this thesis new challenges and opportunities introduced by program-based representations of 3D shapes in the context of digital content authoring. We investigate ways for the interaction with the shapes to remain as much as possible in 3D space, rather than operating on abstract symbols in program space. This includes both assisting the creation of the program, by allowing manipulation in 3D space while still ensuring a good generalization upon changes of the free variables of the program, and helping one to tune these variables by enabling direct manipulation of the output of the program. We explore diversity of program-based representations, focusing various paradigms of visual programming interfaces, from the imperative directed acyclic graphs (DAG) to the declarative Wang tiles, through more hybrid approaches. In all cases we study shape programs that evaluate at interactive rate, so that they fit in a creation process, and we push this by studying synergies of program-based representations with real time rendering pipelines.We enable the use of direct manipulation methods on DAG output thanks to automated rewriting rules and a non-linear filtering of differential data. We help the creation of imperative shape programs by turning geometric selection into semantic queries and of declarative programs by proposing an interface-first editing scheme for authoring 3D content in Wang tiles. We extend tiling engines to handle continuous tile parameters and arbitrary slot graphs, and to suggest new tiles to add to the set. We blend shape programs into the visual feedback loop by delegating tile content evaluation to the real-time rendering pipeline or exploiting the program's semantics to drive an impostor-based level-of-details system. Overall, our series of contributions aims at leveraging program-based representations of shapes to make the process of authoring 3D digital scenes more of an artistic act and less of a technical task

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Altendorf, Hellen. "Analyse morphologique et modélisation en 3D de systèmes aléatoires de fibres." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00667398.

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Abstract:

L'utilisation diversifiée des composites renforcés par des fibres, par exemple dans le corps des avions, des bateaux ou des voitures, génère une demande croissante d'analyse de ces matériaux. Le but final de notre étude réside dans l'optimisation de ces matériaux fibreux à l'aide d'un " schème de conception de matériaux virtuels ". De nouveaux matériaux fibreux sont créés virtuellement en tant que réalisations d'un modèle stochastique, puis évalués par rapport à leurs propriétés physiques. De cette manière, les matériaux peuvent être optimisés pour des cas d'utilisation spécifique, sans réellement construire de coûteux prototypes ou faire des tests mécaniques. La reconstruction virtuelle du matériau réel demande une connaissance précise de la géométrie de sa microstructure. La première partie de cette thèse décrit une méthode de quantification de fibres à l'aide de mesures locales de leurs rayons et de leurs orientations. La combinaison de la transformée " chord length " et des moments d'inertie locaux apporte une méthode efficace et précise pour déterminer ces propriétés. Cette approche surpasse les méthodes existantes par rapport à la possibilité de traiter des fibres de rayons variés, possède une précision accrue, et un temps de calcul rapide. Cette méthode de quantification locale peut être appliquée directement sur des images à niveaux de gris en adaptant la transformée en distances directionnelles dans le cadre des images à niveau de gris. Dans ce travail, plusieurs approches de ce type sont développées et évaluées. Une caractérisation supplémentaire des systèmes de fibres requiert la segmentation de chaque fibres. Ce sujet est traité dans la deuxième partie de cette thèse. Grâce à l'utilisation d'opérateurs morphologiques avec des formes explicites d'élément structurant, il est possible de dériver une probabilité pour chaque pixel, de faire partie du cœur de la fibre dans une région où les fibres ne se croisent pas. En traçant des chemins de probabilité élevée, il est possible de reconstruire des parties non connexes du cœur des fibres. Dans un second temps, ces parties sont reconnectées à travers des zones critiques, sous des contraintes assurant que celles ci font effectivement partie de la même fibre. Dans la troisième partie de ce travail, nous développons un nouveau modèle stochastique de système dense de fibres sans intersection avec un niveau de courbure contrôlable. Les approches existantes de la littérature possèdent au moins une des faiblesses suivantes : la fraction volumique produite n'est pas assez élevée, les fibres peuvent se croiser, la distribution d'orientation ainsi que la courbure des fibres n'est pas contrôlable. Ce manque peut effectivement être comblé avec notre modèle, qui fonctionne en deux étapes. Une première étape utilise une marche aléatoire pour définir des fibres dont la courbure est liée à une distribution de von Mises-fisher. Une deuxième étape utilise un algorithme d'empilement pour produire une configuration sans imbrication. En outre, on propose des estimateurs pour tout les paramètres de notre modèle, afin de l'adapter à une microstructure réelle. Dans la dernière partie du manuscrit, on simule numériquement le comportement macroscopique des différentes microstructures étudiées pour obtenir leurs propriétés mécaniques et thermiques. Cette partie est basée sur des logiciels existants et consiste essentiellement à résumer l'état de l'art de la simulation physique de systèmes de fibres aléatoires. L'application à un polymère renforcé par des fibres de verre démontre la qualité des reconstructions de la microstructure réelle obtenues par notre modèle. Cette thèse inclus toutes les étapes nécessaires pour effectuer la conception de matériaux virtuels. Des algorithmes nouveaux et efficaces ont été développés afin d'enrichir les connaissances et les possibilités d'analyse et de modélisation des matériaux composites renforcés par des fibres.

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Ghomari, Tewfik. "Contribution à la modélisation 3D volumique de la mise en forme des corps plastiques creux." Reims, 2007. http://www.theses.fr/2007REIMS001.

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L’objectif principal de cet thèse est de mettre au point un logiciel de mise en forme des corps plastiques creux 3D axisymétriques, avec une répartition précise des épaisseurs et un coût de calcul moins élevé. Cela est devenu possible avec l’élaboration d’un nouvel élément fini de solide axisymétrique (baptisé SFRQ-Axi) basé sur le concept cinématique de rotation d’une fibre spatiale (Space Fiber Rotation concept). L’élément fini développé a l’avantage de converger rapidement pour les problèmes à contact présentant des zones de flexion. Le choix de l’algorithme de recherche de contact joue aussi un rôle dans le traitement rapide de la gestion des nœuds candidats au contact. Un algorithme de recherche local simple est élaboré pour tester la pénétration des segments « masters » par les nœuds « slaves ». Des difficultés numériques rencontrées auxquelles nous avions fait face, et qui sont dues aux fortes non linéarités géométriques, matérielles et surtout aux non linéarités de contact. Soulignons aussi la difficulté de gérer l’incompressibilité des éléments finis 3D volumiques ou axisymétriques. Deux approches de calcul implicite et explicite sont traitées pour un exemple de biberon. Les résultats obtenus montre la bonne précision du calcul implicite par rapport au calcul explicite. Les tests de validation de l’élément SFRQ-Axi avec contact sur un test de flexion d’une plaque circulaire, s’enroulant sur un tore rigide, montre la bonne vitesse de convergence et une meilleure précision des résultats des épaisseurs. Les résultats des tests de mise en forme donnent aussi une bonne répartition des épaisseurs à l’intérieur de la plage donnée par les résultats expérimentaux
The principal objective of this thesis is to develop a software of working of the plastic bodies hollow 3D axisymmetric, with a precise distribution of the thicknesses and a cost of less low calculation. That became possible with the development of a new finite element of axisymmetric solid (baptized SFRQ-Axi) based on the kinematic concept of rotation of a space fiber (Space Fiber Rotation concept). The developed finite element has the advantage of converging quickly for the problems with contact presenting of the flexing areas. The choice of the algorithm of search for contact plays also a part in the fast treatment of the management of the nodes candidates to the contact. A simple algorithm of research local is worked out to test the penetration of the segments “masters” by the “Slavic” nodes. Encountered numerical difficulties to which we had faced, and who are due to the strong not geometrical linearities, material and especially with nonthe linearities of contact. Let us underline also the difficulty in managing the incompressibility of the voluminal or axisymmetric finite elements 3D. Two approaches of implicit calculation and clarifies are treated for an example of feeding-bottle. The results obtained shows the good precision of implicit calculation compared to explicit calculation. The tests of validation of the SFRQ-Axi element with contact on a test of inflection of a circular plate, being rolled up on a rigid torus, shows the good speed of convergence and a better precision of the results thicknesses. The results of the tests of working give also a good distribution thicknesses inside the beach given by the experimental results

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Richet, Rémy. "high-resolution 3d stratigraphic modelling of the gresse-en-vercors lower cretaceous carbonate platform (SE france) : from digital outcrop modeling to carbonate sedimentary system characterization." Thesis, Aix-Marseille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011AIX10144.

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Abstract:

Les plateformes carbonatées sont typiquement caractérisées par une architecture sédimentaire et stratigraphique complexe qui s’exprime à une échelle qui peut dépasser le simple affleurement. Ce travail est centré sur les dépôts Barrémien (Crétacé inférieur) de la falaise de Gresse-en-Vercors (sud-est de la France) qui nous procure une fenêtre d’observation à l’échelle de la sismique à travers une bordure de plateforme – analogue des réservoirs du Moyen Orient - idéale pour étudier en continu et à grande échelle le développement des plateformes carbonatées. Cette falaise de 500 m de haut pour 25 km de long permet d’étudier la transition entre les dépôts de peu profonds de la plateforme et ceux du bassin. De nouvelles données biostratigraphiques montrent que la série de plate-forme de Gesse-en-Vercors est essentiellement Barrémien inférieur. Quatre séquences stratigraphiques ont été définies, avec deux épisodes complets de plateforme, séparés par trois « drowning ». Les nouvelles données numériques hautes résolutions (nuage de points LIDAR et photos géoréférencées hautes résolutions) acquises par hélicoptère permettent la réalisation d’un DEM 3D haute résolution pour l’ensemble de l’affleurement. L’intégration des observations stratigraphiques et du DEM dans gOcad abouti à la création d’un modèle 3D en continu de l’architecture stratigraphique et de la répartition des facies de l’affleurement qui peu être utilisé pour interprétations stratigraphiques et sédimentologiques. Le modèle géologique qui en résulte démontre que les données numériques d’affleurement et la modélisation géologique en 3D sont des outils pertinents pour tester la caractérisation des affleurements carbonatés et les modèles conceptuels de système de plateformes carbonatées. Il permet d’appréhender les variations subtiles de profils sédimentaires et d’établir une mosaïque de facies à haute résolution tout au long de la plateforme à l’échelle de la sismique. Cette approche est particulièrement critique en ce qui concerne la caractérisation 3D des clinoformes et des cortèges de dépôts sédimentaires dans un modèle non cylindrique tel que la plateforme carbonaté : par exemple, un prisme de bas niveau apparent ou des lobes distaux qui « onlappent » en 2D correspondent en réalité à des progradations en contexte de haut niveau en 3D
Carbonate platforms are characterized by complex sedimentary and stratigraphic architectures that can be expressed at length scale exceeding single outcrops. This work focuses on the Barremian (Lower Cretaceous) deposits of the Gresse-en-Vercors cliff (southeastern France) that provide a seismic-scale slice though a platform margin - analogous to Middle East reservoirs - ideal to study large scale carbonate platform developments in continuous. The cliffs are 500 m high and extend for 25 km along depositional dip, straddling the transition from shallow water platform to deeper basin. New biostratigraphical data shows that the Vercors platform is mainly Lower Barremian. Four stratigraphic sequences were defined, with two complete platform stages, separated by three drowning events.New high-resolution numerical data (LIDAR point-set and high-resolution georeferenced photos) obtained by helicopter survey, allowed the realization of a 3D high-resolution DEM over the entire outcrops. Integrating the stratigraphic observations and the DEM in gOcad result in a continuous 3D stratigraphic architecture and facies model of the carbonate outcrop that can be used for stratigraphic and sedimentological interpretations. The resulting geological model demonstrates that outcrop numerical data and 3D geological modeling are pertinent tools for improving carbonate outcrop characterization and conceptual models of carbonate platform systems. It allows to establish subtle sedimentary profiles and high resolution facies mosaic along seismic scale platform trend. This approach is particularly critical for the 3D characterization of clinoforms and stratigraphic system tracts in non-cylindrical carbonate systems: for example, apparent low stand wedge or distal onlapping lobes in 2D are in reality prograding high stand systems in 3D

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Simon, Loïc. "Procedural reconstruction of buildings : towards large scale automatic 3D modeling of urban environments." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00637638.

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Abstract:

This thesis is devoted to 2D and 3D modeling of urban environments using structured representations and grammars. Our approach introduces a semantic representation for buildings that encodes expected architectural constraints and is able to derive complex instances using fairly simple grammars. Furthermore, we propose two novel inference algorithms to parse images using such grammars. To this end, a steepest ascent hill climbing concept is considered to derive the grammar and the corresponding parameters from a single facade view. It combines the grammar constraints with the expected visual properties of the different architectural elements. Towards addressing more complex scenarios and incorporating 3D information, a second inference strategy based on evolutionary computational algorithms is adopted to optimize a two-component objective function introducing depth cues. The proposed framework was evaluated qualitatively and quantitatively on a benchmark of annotated facades, demonstrating robustness to challenging situations. Substantial improvement due to the strong grammatical context was shown in comparison to the performance of the same appearance models coupled with local priors. Therefore, our approach provides powerful techniques in response to increasing demand on large scale 3D modeling of real environments through compact, structured and semantic representations, while opening new perspectives for image understanding

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Bouchetob, Ahmed Lazhar Fodhil. "Contribution à la modélisation en 2D et 3D du phénomène de discage." Lille 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LIL10198.

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Abstract:

L'un des problemes essentiel en mecanique des roches appliquee est la recuperation de carottes intactes lors du forage de puits petroliers pour les analyses d'identification des echantillons au laboratoire. Le theme de notre recherche est la contribution a la modelisation de l'initialisation de la rupture des carottes par une approche en bi et tridimensionnelle. Ce phenomene de rupture appele discage depend essentiellement des parametres geomecaniques de la roche, des parametres geometriques de la couronne du carottier, de la pression de boue et des contraintes geostatiques. Une modelisation par elements finis permet de mener une etude parametrique dans le but d'ameliorer la technique de carottage. Dans un premier temps, nous avons procede a l'etude du phenomene de discage par une approche en symetrie de revolution. Le principe consiste a la determination d'un domaine de non discage dans le but d'obtenir des carottes intactes a partir des conditions de forage en profondeur variable. L'objectif recherche est d'etudier l'influence des differents parametres sur les contraintes de discage. Un mailleur automatique du domaine de fond de puits permet la generation de plusieurs formes de saignee en un minimum de temps. Dans la seconde phase, l'analyse du discage est effectuee selon une approche tridimensionnelle. Cette approche permet de tenir compte d'un etat de contraintes anisotropes, pour des puits verticaux et devies. En outre, cela permet d'etudier l'influence des efforts d'interaction outil-roche, a savoir ; le couple et le poids sur l'outil. En ce sens, il a ete developpe un mailleur automatique tridimensionnel avec la possibilite d'effectuer des loupes sur la zone a haute probabilite de rupture. D'autre part, un modele theorique pour l'estimation des efforts d'interaction a ete mis au point theorique pour l'estimation des efforts d'interaction a ete mis au point.

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Kalo, Kassem. "Caractérisation microstructurale et modélisation micromécanique de roches poreuses oolithiques." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0203/document.

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Abstract:

Le but de ce travail est d'étudier l'influence de la microstructure de roches poreuses hétérogènes sur le comportement à l'échelle macroscopique. Ainsi, nous avons caractérisé la microstructure et les propriétés micromécaniques (grâce à des tests de nano-indentation) de deux roches oolithiques poreuses (calcaire de Lavoux et minerai de fer) pour calculer leurs propriétés mécaniques et thermiques effectives. Les roches oolithiques sont constituées d'un assemblage de grains poreux (oolithes), de pores et de cristaux intergranulaires. La microscopie électronique à balayage et la tomographie 3D aux rayons X ont été utilisées pour identifier les différents composants de ces roches. Une attention particulière a été accordée à la tomographie aux rayons X car cette méthode analytique permet de caractériser le réseau poreux (taille, distribution spatiale et fraction volumique), ainsi que la forme des oolithes et des cristaux inter-oolithiques. La nouveauté de ce travail réside dans la prise en compte de la forme 3D réelle des pores. Par conséquent, nous avons approximé les oolites poreuses par des sphères et les pores de forme irrégulière par des ellipsoïdes. Cette approximation a été réalisée grâce à l'analyse en composantes principales (ACP), qui fournit les propriétés géométriques telles que la longueur des demi-axes et l'orientation des ellipsoïdes résultants. La sphéricité des oolites approximées a été calculée et les valeurs proches de 1 nous ont permis de considérer les oolithes comme des sphères. Pour vérifier l'approximation dans le cas des pores, nous avons évalué la contribution de ces pores tridimensionnels de forme irrégulière aux propriétés élastiques et thermiques effectives. Ainsi, les tenseurs de contribution de souplesse pour les pores irréguliers 3D et leurs approximations ellipsoïdales ont été calculés en utilisant la méthode des éléments finis (FEM). Ces tenseurs ont été comparés et une erreur relative a été estimée pour évaluer la précision de l'approximation. Cette erreur produit une distance maximale de 4,5% entre les deux solutions pour les pores et les ellipsoïdes, ce qui vérifie la procédure d'approximation proposée basée sur ACP. La méthode numérique FEM a été vérifiée en comparant la solution numérique des tenseurs de contribution des ellipsoïdes à la solution analytique basée sur la théorie d'Eshelby. La différence entre ces deux solutions ne dépasse pas 3%. La même méthode numérique a été utilisée pour calculer les tenseurs de contribution de résistivité thermique. Les tenseurs de souplesse et de résistivité calculés ont été utilisés pour évaluer les propriétés élastiques effectives (module élastique et coefficient de cisaillement) et la conductivité thermique effective en considérant le schéma d'homogénéisation de Maxwell en deux étapes. Les résultats ont montré une influence importante de la porosité sur les propriétés effectives. Enfin, les résultats obtenus pour les pores irréguliers ont été comparés à ceux des ellipsoïdes et ils ont montré un bon accord avec un écart maximal de 4% ce qui vérifie l'approximation des pores de forme irrégulière par des ellipsoïdes triaxiaux
The aim of this work is to study the influence of the microstructure of heterogeneous porous rocks on the behavior at the macroscopic scale. Thus, we characterized the microstructure and micromechanical properties (thanks to nano-indentation tests) of two porous oolitic rocks (Lavoux limestone and iron ore) to calculate their effective mechanical and thermal properties. Oolitic rocks are constituted by an assemblage of porous grains (oolites), pores and inter-granular crystals. Scanning electron microscopy and X-ray 3D Computed Tomography were used to identify the different components of these rocks. Particular attention was given to X-Ray computed tomography since this analytical method allows the characterization of the porous network (size, spatial distribution, and volume fraction), and the shapes of oolites and inter-oolitic crystals. The novelty of this work lies in taking into account the 3D real shape of pores. Hence, we approximated porous oolites by spheres and irregularly shaped pores by ellipsoids. This approximation was performed thanks to the principal component analysis (PCA), which provides the geometrical properties such as length of semi-axes and orientation of resulting ellipsoids. The sphericity of the approximated oolites was calculated and the values close to 1 allowed us to consider oolites as spheres. To verify the approximation in the case of pores, we evaluated the contribution of these irregularly shaped three-dimensional pores to the overall elastic properties. Thus, compliance contribution tensors for 3D irregular pores and their ellipsoidal approximations were calculated using the finite element method (FEM). These tensors were compared and a relative error was estimated to evaluate the accuracy of the approximation. This error produces a maximum discrepancy of 4.5% between the two solutions for pores and ellipsoids which verifies the proposed approximation procedure based on PCA. The FEM numerical method was verified by comparing the numerical solution for compliance contribution tensors of ellipsoids to the analytical solution based on Eshelby’s theory. The difference between these two solutions does not exceed 3%. The same numerical method was used to calculate thermal resistivity contribution tensors. Calculated compliance and resistivity contribution tensors were used to evaluate effective elastic properties (bulk modulus and shear coefficient) and effective thermal conductivity by considering the two-step Maxwell homogenization scheme. The results showed an important influence of the porosity on effective properties. Finally, the results obtained for irregular pores were compared to those for ellipsoidal ones and they showed a good agreement with a maximum deviation of 4% which verifies once again the approximation of irregularly shaped pores by tri-axial ellipsoids

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Parra-Denis, Estelle. "Analyse morphologique 3D de particules de forme complexes: application aux intermétalliques dans les alliages d'aluminium." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00164990.

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Abstract:

Le matériau étudié dans cette thèse est un alliage d'aluminium 5182 contenant des particules intermétalliques de deux types : Alx(Fe,Mn) et Mg2Si. Au cours du laminage industriel, les particules sont brisées et redistribuées dans le volume de la tôle. Or, les particules intermétalliques contrôlent à la fois l'aspect de surface et la formabilité de la tôle finale.
Le travail présenté dans la thèse s'articule autour de deux problématiques : mettre en évidence la distribution volumique des particules intermétalliques dans le volume de la tôle, et caractériser leur forme tridimensionnelle complexe au cours du laminage. Ainsi, des échantillons prélevés à différentes étapes du laminage sont observés par micro tomographie aux rayons X (réalisé à l'ESRF). Les images tridimensionnelles obtenues sont segmentées par la méthode de segmentation multi classe. Elle permet d'extraire chaque type de particule de l'alliage. Une base de donnée contenant chaque particule individualisée est créée. Elle permet de reconstruire l'image binaire du matériau et de travailler particule à particule.
La dispersion des particules est mise en évidence par l'étude du graphe des distances et de la covariance. Puis l'analyse de l'érosion linéaire et de la covariance permet de modéliser le matériau par un modèle probabiliste de type schéma Booléen à grains primaires sphériques.
Une batterie de paramètres morphologiques caractérise la forme tridimensionnelle complexe des particules. Une analyse en composantes principales est ensuite réalisée pour synthétiser l'information. Dans l'espace obtenu, les particules sont classées en cinq familles de forme. Enfin, leur évolution au cours du laminage est étudiée.

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Tierny, Julien. "Reeb graph based 3D shape modeling and applications." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00838246.

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Abstract:

Avec le développement récent des technologies 3D, les formes 3D sont devenues un type de données multimédia interactives de première importance. Leur représentation la plus courante, le maillage de polygones, souffre cependant de grande variabilité face à des transformations canoniques préservant la forme. Il est donc nécessaire de concevoir des techniques de modélisation intrinsèque de forme. Dans cette thèse, nous explorons la modélisation topologique par l'étude de structures basées sur les graphes de Reeb. En particulier, nous introduisons une nouvelle abstraction de forme, appelée squelette topologique avancé, qui permet non seulement l'étude de l'évolution topologique des lignes de niveau de fonctions de Morse mais aussi l'étude de leur évolution géométrique. Nous démontrons l'utilité de cette représentation intrinsèque de forme dans trois problèmes de recherche liés à l'Informatique Graphique et à la Vision par Ordinateur. Tout d'abord, nous introduisons la notion de calcul géométrique sur les graphes de Reeb pour le calcul automatique et stable de squelettes de con- trôle pour la manipulation interactive de forme. Ensuite, en introduisant les notions de cartes de Reeb et de motifs de Reeb, nous proposons une nouvelle méthode pour l'estimation de similarité partielle entre formes 3D. Nous montrons que cette approche dépasse les méthodes participant au concours international de reconnaissance de forme 2007 (SHREC 2007) par un gain de 14%. Enfin, nous présentons deux techniques permettant de fournir une dé- composition fonctionnelle d'une forme 3D, à la fois en considérant des heuristiques issues de la théorie de la perception humaine et des données 3D variant dans le temps. Des exemples applicatifs concrets viennent illustrer l'utilité de notre ap- proche pour chacun de ces problèmes de recherche.

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Akgül, Ceyhun Burak. "Descripteurs de forme basés sur la densité de probabilité et apprentissage des similarités pour la recherche d'objets 3D." Paris, ENST, 2007. http://www.theses.fr/2007ENST0026.

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Abstract:

L'objectif de la recherche par le contenu est de développer des moteurs de recherche permettant aux utilisateurs d'effectuer des requêtes par la similarité du contenu. Cette thèse aborde deux problèmes fondamentaux de la recherche d'objets 3D par le contenu : (1) Comment décrire une forme 3D pour en obtenir une représentation fiable qui facilite ensuite la recherche par similarité? (2) Comment superviser le processus de recherche afin d’apprendre les similarités inter-objets pour une recherche plus efficace et sémantique?Concernant le premier problème, nous développons un nouveau système de description de formes 3D basé sur la densité de probabilité d’attributs surfaciques locaux multivariés. Nous relevons des caractéristiques locales des points 3D et résumons l'information locale sous forme d'un descripteur global. Pour l'estimation de la densité de probabilité, nous utilisons la méthode d'estimation de densité par noyaux, associée avec un algorithme d'approximation rapide: la transformée de Gauss rapide. Les expériences sur diverses bases d'objets 3D montrent que les descripteurs basés sur la densité sont très rapides à calculer et très efficaces pour la recherche 3D par similarité. Concernant le deuxième problème, nous proposons un système d'apprentissage des similarités. Notre approche est basée sur la combinaison de scores de similarité multiples en optimisant une version convexe régularisée du critère de risque de mauvais classement empirique. Cette approche de fusion de scores à l'apprentissage des similarités peut être appliquée à divers problèmes de moteur de recherche. Dans ces travaux, nous démontrons son efficacité pour la recherche d'objets 3D
Content-based retrieval research aims at developing search engines that would allow users to perform a query by similarity of content. This thesis deals with two fundamentals problems in content-based 3D object retrieval : (1) How to describe a 3D shape to obtain a reliable representative for the subsequent task of similarity search? (2) How to supervise the search process to learn inter-shape similarities for more effective and semantic retrieval? Concerning the first problem, we develop a novel 3D shape description scheme based on probability density of multivariate local surface features. We constructively obtain local characterizations of 3D points and then summarize the resulting local shape information into a global shape descriptor. For probability density estimation, we use the general purpose kernel density estimation methodology, coupled with a fast approximation algorithm: the fast Gauss transform. Experiments that we have conducted on several 3D object databases show that density-based descriptors are very fast to compute and very effective for 3D similarity search. Concerning the second problem, we propose a similarity learning scheme. Our approach relies on combining multiple similarity scores by optimizing a convex regularized version of the empirical ranking risk criterion. This score fusion approach to similarity learning is applicable to a variety of search engine problems. In this work, we demonstrate its effectiveness in 3D object retrieval

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Delalondre, Fabien. "Modélisation et étude 3D des phénomènes adiabatiques dans les procédés de mise en forme à grande vitesse." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00408755/en/.

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Abstract:

Malgré des résultats prometteurs, les procédés de mise en forme à grande vitesse sont encore peu utilisés dans l'industrie du fait d'un manque de compréhension du phénomène de Bande de Cisaillement Adiabatique (BCA).Ce travail présente le développement d'outils numériques permettant la simulation adaptative et l'analyse de BCA dans des procédés 3D de mise en forme à grande vitesse. L'utilisation du modèle ALE-adaptatif séquentiel développé dans le logiciel Forge3 permet pour la première fois la simulation automatique de BCA 3D. L'étude des résultats numériques permet de proposer une description innovante du processus de formation de BCA. Les moyens de calcul requis s'avérant très importants, un nouveau code éléments finis hautement parallèle appelé Forge++ est développé. Ce dernier inclut de nouveaux algorithmes tels que le couplage thermomécanique implicite, la méthode de stabilisation RFB et un recouvrement par patch parallèle pour une meilleure simulation de BCA.

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Nogneng, Dorian. "Non-rigid correspondences between surfaces embedded in 3D." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLX109/document.

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Abstract:

La manipulation et le traitement d'énormes quantités de données en 3D est devenu un défi ayant d'innombrables applications, telles que la conception assistée par ordinateur, le calcul biomédical, les jeux interactifs, la perception des machines, la robotique, etc. Le traitement géométrique est un sujet de recherche à l'interface entre l'algorithmique, les mathématiques appliquées et l'informatique en lien avec les applications sus-mentionnées, qui existe depuis une cinquantaine d'années. C'est un domaine de recherche vaste qui inclut des sous-domaines. Le problème de correspondances de forme consiste à, étant donnée une paire de formes, trouver une "bonne" correspondance entre elles. Par exemple on peut vouloir que la correspondance préserve les distances géodésiques, ou des caractéristiques locales.Ce problème a attiré un intérêt croissant, en partie dû à ses nombreuses applications, par exemple en animation, interpolation de formes ou modélisation statistique de formes.Le cadre des correspondances fonctionnelles est un outil récent qui a dévoilé de nombreuses propriété utiles pour les correspondances de formes. Cette approche donne une représentation régulière et compacte du problème de correspondances entre formes, et la plupart des contraintes sur les correspondances fonctionnelles peuvent s'exprimer sous forme de contraintes linéaires ce qui permet une formulation du problème par moindres carrés. Dans cette thèse on se concentre sur le problème de correspondance de forme, spécifiquement en utilisant des correspondances fonctionnelles. Au Chapitre 1 on introduit les notions et notations de base qui seront utilisées le long de la thèse, liées aux surfaces continues ou discrètes, l'opérateur de Laplace-Beltrami, le problème de correspondance de forme non rigide, et le processus standard du calcul d'une correspondance fonctionnelle.Au Chapitre 2 on remarque que les correspondances fonctionnelles induites par des correspondances point à point doivent satisfaire des contraintes de préservation de produits point par point. On applique cette observation à des descripteurs de formes pour améliorer la formulation classique des contraintes sur les correspondances fonctionnelles. Cela mène à une approche qui permet d'extraire plus d'information des contraintes existantes et donne de meilleures correspondances, surtout lorsqu'il y a peu de descripteurs indépendants.Au Chapitre 3 on s'appuie sur la remarque précédente, mais cette fois dans le cas où on a déjà obtenu une correspondance fonctionnelle par une méthode existante. On remarque que la préservation du produit point par point peut aussi être utilisé pour étendre le domaine sur lequel la correspondance fonctionnelle peut transférer des fonctions. On montre que cela permet d'améliorer la précision du transfert de fonction.Au Chapitre 4 on étend l'approche proposée au Chapitre 3 en remarquant qu'au lieu d'utiliser le produit point par point de fonctions, la composition par n'importe quel opérateur fixé doit aussi être préservée. On utilise un réseau de neurones pour optimiser l'approximation d'une fonction donnée qu'on veut transférer, comme fonction point par point de fonctions d'une base précalculée, qu'on sait déjà transférer à l'aide de la correspondance fonctionnelle. Puis on décrit comment évaluer ce réseau de neurones entrainé sur l'image des fonctions de la base afin de construire l'image de la fonction que l'on souhaite transférer. On montre des résultats préliminaires qui suggèrent que cette méthode peut apporter des améliorations significatives au transfert de fonctions.Finalement, au Chapitre 5 on aborde les autres sujets étudiés lors de la thèse, qui n'ont aucun lien avec les correspondances non rigides
Handling and processing the massive amount of 3D data has become a challenge with countless applications, such as computer-aided design, biomedical computing, interactive games, machine perception, robotics, etc. Geometry Processing is an area of research at the interface between algorithmics, applied mathematics and computer science related to the above applications, that exists since approximately 50 years. It is a large topic of research that includes sub-areas. The problem of shape correspondence (also known as "shape matching") consists in, given a pair of shapes, finding a "good" correspondence between them. For example we may want the correspondence to preserve geodesic distances, or local geometric features.This problem has received a growing interest, in part due to its wide applicability, for example in animation, shape morphing or statistical shape modeling.The functional map framework is a recent tool that has shown many useful properties for shape matching. This approach provides a smooth compact representation of correspondences between shapes, and most constraints over functional maps can be expressed as linear constraints, which allows a least squares formulation of the problem.In this thesis we focus on the problem of shape correspondence, specifically using functional maps. In Chapter 1 we introduce basic notions and notations that will be used throughout the thesis, related to continuous and discrete surfaces, the Laplace-Beltrami operator, the problem of non-rigid shape matching, and the standard functional map computation pipeline.In Chapter 2 we notice that functional maps that are induced by point-to-point maps should satisfy point-wise product preservation constraints. We apply this observation to shape descriptors in order to improve the previous classical constraints on functional maps. This leads to an approach that allows to extract more information from existing constraints and results in better correspondences, particularly when the number of independent descriptors is small.In Chapter 3 we build on the previous remark, but this time in the situation where we already have a functional map that was computed by an existing method. We notice that the point-wise product preservation can also be used to extend the domain over which the given functional map can transfer functions. We show that this allows to improve the accuracy of function transfer.In Chapter 4 we extend the approach proposed in Chapter 3 by noticing that instead of using point-wise function products, the point-wise composition by any fixed operator should also be preserved. We use a neural network that optimizes the approximation of a given function that we want to transfer, as a point-wise function of some basis functions that we already know how to transfer using a given functional map. We then describe how to apply this trained network to the image of the basis functions to construct the image of the function that we want to transfer. We show preliminary results that suggest that this method can lead to significant improvement for function transfer.Finally, in Chapter 5 we mention other topics studied during the thesis, that are unrelated to non-rigid shape matching

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De, Luycker Emmanuel. "Simulation et expérimentation en mise en forme de renforts composites 3D interlocks." Phd thesis, Lyon, INSA, 2009. http://oatao.univ-toulouse.fr/18622/1/DeLuycker_18622.pdf.

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Abstract:

De par leur ratio résistance/poids très avantageux, les matériaux composites trouvent de plus en plus d’applications notamment, dans le domaine aéronautique. Or la sensibilité des multicouches aux délaminages limite leur usage principalement à des parties non structurelles. Pour éviter ce problème et étendre le domaine d’application des matériaux composites, les tissés interlock ont été développés ; leur tissage « dans l’épaisseur » donne à ces matériaux une meilleure tolérance aux dommages et leur ouvre des applications telles que les aubes de soufflantes de ré-acteurs d’avions. De plus, le procédé R.T.M. utilisé dans ce cas permet de produire à moindre coût des pièces de géométrie complexe. Dans ce contexte, il est capital de bien connaître les propriétés des pièces finies, que ce soit du point de vue du comportement dynamique ou de la tenue à l’impact. La simulation du formage des renforts 3D présente donc un intérêt majeur connaissant l’influence des directions de mèches sur le propriétés de la pièce finie. Dans ce travail de recherche, nous introduisons un élément fini Lagrangien, semi discret permettant de simuler la mise en forme de préformes interlocks. Deux modèles sont considérés pour prendre en compte l’intégralité du comportement ; la tension dans les mèches est modélisée de manière discrète alors que les autres contributions le sont par un modèle continu. L’autre volet de ce travail est consacré à la caractérisation expérimentale de ces matériaux en traction, compression et cisaillement. Puis à l’identification du modèle. L’élément, implémenté et validé dans un code de calcul en dynamique explicite développé au laboratoire, permet alors des simulations de mise en forme validées par l’expérience.

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Oesau, Sven. "Modélisation géométrique de scènes intérieures à partir de nuage de points." Thesis, Nice, 2015. http://www.theses.fr/2015NICE4034/document.

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Abstract:

La modélisation géométrique et la sémantisation de scènes intérieures à partir d'échantillon de points et un sujet de recherche qui prend de plus en plus d'importance. Cependant, le traitement d'un ensemble volumineux de données est rendu difficile d'une part par le nombre élevé d'objets parasitant la scène et d'autre part par divers défauts d'acquisitions comme par exemple des données manquantes ou un échantillonnage de la scène non isotrope. Cette thèse s'intéresse de près à de nouvelles méthodes permettant de modéliser géométriquement un nuage de point non structuré et d’y donner de la sémantique. Dans le chapitre 2, nous présentons deux méthodes permettant de transformer le nuage de points en un ensemble de formes. Nous proposons en premier lieu une méthode d'extraction de lignes qui détecte des segments à partir d'une coupe horizontale du nuage de point initiale. Puis nous introduisons une méthode par croissance de régions qui détecte et renforce progressivement des régularités parmi les formes planaires. Dans la première partie du chapitre 3, nous proposons une méthode basée sur de l'analyse statistique afin de séparer de la structure de la scène les objets la parasitant. Dans la seconde partie, nous présentons une méthode d'apprentissage supervisé permettant de classifier des objets en fonction d'un ensemble de formes planaires. Nous introduisons dans le chapitre 4 une méthode permettant de modéliser géométriquement le volume d'une pièce (sans meubles). Une formulation énergétique est utilisée afin de labelliser les régions d’une partition générée à partir de formes élémentaires comme étant intérieur ou extérieur de manière robuste au bruit et aux données
Geometric modeling and semantization of indoor scenes from sampled point data is an emerging research topic. Recent advances in acquisition technologies provide highly accurate laser scanners and low-cost handheld RGB-D cameras for real-time acquisition. However, the processing of large data sets is hampered by high amounts of clutter and various defects such as missing data, outliers and anisotropic sampling. This thesis investigates three novel methods for efficient geometric modeling and semantization from unstructured point data: Shape detection, classification and geometric modeling. Chapter 2 introduces two methods for abstracting the input point data with primitive shapes. First, we propose a line extraction method to detect wall segments from a horizontal cross-section of the input point cloud. Second, we introduce a region growing method that progressively detects and reinforces regularities of planar shapes. This method utilizes regularities common to man-made architecture, i.e. coplanarity, parallelism and orthogonality, to reduce complexity and improve data fitting in defect-laden data. Chapter 3 introduces a method based on statistical analysis for separating clutter from structure. We also contribute a supervised machine learning method for object classification based on sets of planar shapes. Chapter 4 introduces a method for 3D geometric modeling of indoor scenes. We first partition the space using primitive shapes detected from permanent structures. An energy formulation is then used to solve an inside/outside labeling of a space partitioning, the latter providing robustness to missing data and outliers

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Boui, Marouane. "Détection et suivi de personnes par vision omnidirectionnelle : approche 2D et 3D." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLE009/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous traiterons du problème de la détection et du suivi 3D de personnes dans des séquences d'images omnidirectionnelles, dans le but de réaliser des applications permettant l'estimation de pose 3D. Ceci nécessite, la mise en place d'un suivi stable et précis de la personne dans un environnement réel. Dans le cadre de cette étude, on utilisera une caméra catadioptrique composée d'un miroir sphérique et d'une caméra perspective. Ce type de capteur est couramment utilisé dans la vision par ordinateur et la robotique. Son principal avantage est son large champ de vision qui lui permet d'acquérir une vue à 360 degrés de la scène avec un seul capteur et en une seule image. Cependant, ce capteur va engendrer des distorsions importantes dans les images, ne permettant pas une application directe des méthodes classiquement utilisées en vision perspective. Cette thèse traite de deux approches de suivi développées durant cette thèse, qui permettent de tenir compte de ces distorsions. Elles illustrent le cheminement suivi par nos travaux, nous permettant de passer de la détection de personne à l'estimation 3D de sa pose. La première étape de nos travaux a consisté à mettre en place un algorithme de détection de personnes dans les images omnidirectionnelles. Nous avons proposé d'étendre l'approche conventionnelle pour la détection humaine en image perspective, basée sur l'Histogramme Orientés du Gradient (HOG), pour l'adapter à des images sphériques. Notre approche utilise les variétés riemanniennes afin d'adapter le calcul du gradient dans le cas des images omnidirectionnelles. Elle utilise aussi le gradient sphérique pour le cas les images sphériques afin de générer notre descripteur d'image omnidirectionnelle. Par la suite, nous nous sommes concentrés sur la mise en place d'un système de suivi 3D de personnes avec des caméras omnidirectionnelles. Nous avons fait le choix de faire du suivi 3D basé sur un modèle de la personne avec 30 degrés de liberté car nous nous sommes imposés comme contrainte l'utilisation d'une seule caméra catadioptrique
In this thesis we will handle the problem of 3D people detection and tracking in omnidirectional images sequences, in order to realize applications allowing3D pose estimation, we investigate the problem of 3D people detection and tracking in omnidirectional images sequences. This requires a stable and accurate monitoring of the person in a real environment. In order to achieve this, we will use a catadioptric camera composed of a spherical mirror and a perspective camera. This type of sensor is commonly used in computer vision and robotics. Its main advantage is its wide field of vision, which allows it to acquire a 360-degree view of the scene with a single sensor and in a single image. However, this kind of sensor generally generates significant distortions in the images, not allowing a direct application of the methods conventionally used in perspective vision. Our thesis contains a description of two monitoring approaches that take into account these distortions. These methods show the progress of our work during these three years, allowing us to move from person detection to the 3Destimation of its pose. The first step of this work consisted in setting up a person detection algorithm in the omnidirectional images. We proposed to extend the conventional approach for human detection in perspective image, based on the Gradient-Oriented Histogram (HOG), in order to adjust it to spherical images. Our approach uses the Riemannian varieties to adapt the gradient calculation for omnidirectional images as well as the spherical gradient for spherical images to generate our omnidirectional image descriptor

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Liebelt, Jörg. "Détection de classes d'objets et estimation de leurs poses à partir de modèles 3D synthétiques." Grenoble, 2010. https://theses.hal.science/tel-00553343.

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Abstract:

Cette thèse porte sur la détection de classes d'objets et l'estimation de leur poses à partir d'une seule image en utilisant des étapes d'apprentissage, de détection et d'estimation adaptées aux données synthétiques. Nous proposons de créer des représentations en 3D de classes d'objets permettant de gérer simultanément des points de vue différents et la variabilité intra-classe. Deux méthodes différentes sont proposées : La première utilise des données d'entraînement purement synthétiques alors que la seconde approche est basée sur un modèle de parties combinant des images d'entraînement réelles avec des données géométriques synthétiques. Pour l'entraînement de la méthode purement synthétique, nous proposons une procédure non-supervisée de filtrage de descripteurs locaux afin de rendre les descripteurs discriminatifs pour leur pose et leur classe d'objet. Dans le cadre du modèle de parties, l'apparence d'une classe d'objets est apprise de manière discriminative à partir d'une base de données annotée et la géométrie en 3D est apprise de manière générative à partir d'une base de modèles CAO. Pendant la détection, nous introduisons d'abord une méthode de vote en 3D qui renforce la cohérence géométrique en se servant d'une estimation robuste de la pose. Ensuite, nous décrivons une deuxième méthode d'estimation de pose qui permet d'évaluer la probabilité de constellations de parties détectées en 2D en utilisant une géométrie 3D entière. Les estimations approximatives sont ensuite améliorées en se servant d'un alignement de modèles 3D CAO avec des images en 2D ce qui permet de résoudre des ambiguïtés et de gérer des occultations
This dissertation aims at extending object class detection and pose estimation tasks on single 2D images by a 3D model-based approach. The work describes learning, detection and estimation steps adapted to the use of synthetically rendered data with known 3D geometry. Most existing approaches recognize object classes for a particular viewpoint or combine classifiers for a few discrete views. By using existing CAD models and rendering techniques from the domain of computer graphics which are parameterized to reproduce some variations commonly found in real images, we propose instead to build 3D representations of object classes which allow to handle viewpoint changes and intra-class variability. These 3D representations are derived in two different ways : either as an unsupervised filtering process of pose and class discriminant local features on purely synthetic training data, or as a part model which discriminatively learns the object class appearance from an annotated database of real images and builds a generative representation of 3D geometry from a database of synthetic CAD models. During detection, we introduce a 3D voting scheme which reinforces geometric coherence by means of a robust pose estimation, and we propose an alternative probabilistic pose estimation method which evaluates the likelihood of groups of 2D part detections with respect to a full 3D geometry. Both detection methods yield approximate 3D bounding boxes in addition to 2D localizations ; these initializations are subsequently improved by a registration scheme aligning arbitrary 3D models to optical and Synthetic Aperture Radar (SAR) images in order to disambiguate and prune 2D detections and to handle occlusions. The work is evaluated on several standard benchmark datasets and it is shown to achieve state-of-the-art performance for 2D detection in addition to providing 3D pose estimations from single images

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Garcia, Dorian. "Mesure de formes et de champs de déplacements tridimensionnels par stéréo-corrélation d'images." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00166476.

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Abstract:

De nombreux domaines concernant le comportement mécanique des matériaux posent le problème de la mesure des déplacements ou des déformations. Pour ce type de mesure, les méthodes optiques se sont largement imposées en raison de leur caractère non intrusif, de leur grande résolution spatiale, de leur sensibilité élevée, de l'importance du champ examiné à tout instant et des progrès de l'informatique qui permet le traitement automatique d'un grand volume d'information.

Dans ce contexte, nous avons développé un système de mesure de formes 3D ou de champs de déplacements 3D par stéréovision (en particulier par stéréo-corrélation).

Cette technique permet : (1) la mesure de la forme 3D d'un objet à partir d'une simple paire d'images stéréoscopiques de l'objet, (2) la mesure de champs de déplacements 3D à partir d'au moins 2 paires d'images correspondant à différents instants de déformation de l'objet (en général analyse d'une séquence de paires d'images acquises en cours de déformation).

Les points développés dans la thèse sont : le calibrage fort d'une caméra ou d'un capteur de vision stéréoscopique, la reconstruction 3D par stéréovision (en particulier par stéréo-corrélation), la mesure de champs de déplacements 3D à partir du couplage de la stéréo-corrélation et du suivi de pixels dans une séquence d'images par corrélation. Compte tenu de la finalité métrologique de ces travaux, nous accordons une attention toute particulière à la précision des méthodes mises en oeuvre (qualité du calibrage, qualité de la mise en correspondance des images, corrélation subpixel,...).

Ces travaux ont été appliqués à l'emboutissage de tôles minces (mesure de formes 3D d'emboutis et mesure de champs de déformations à la surface d'emboutis 3D), à la mise en forme de polymères (mesure de champs de déplacements 3D sur des membranes en élastomère soufflées), et à l'étude du comportement mécanique de bétons réfractaires renforcés de fibres métalliques (mesure de champs de déplacements 3D lors d'essais de traction).

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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.

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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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Madi, Kamel. "Inexact graph matching : application to 2D and 3D Pattern Recognition." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1315/document.

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Abstract:

Les Graphes sont des structures mathématiques puissantes constituant un outil de modélisation universel utilisé dans différents domaines de l'informatique, notamment dans le domaine de la reconnaissance de formes. L'appariement de graphes est l'opération principale dans le processus de la reconnaissance de formes à base de graphes. Dans ce contexte, trouver des solutions d'appariement de graphes, garantissant l'optimalité en termes de précision et de temps de calcul est un problème de recherche difficile et d'actualité. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la résolution de ce problème dans deux domaines : la reconnaissance de formes 2D et 3D. Premièrement, nous considérons le problème d'appariement de graphes géométriques et ses applications sur la reconnaissance de formes 2D. Dance cette première partie, la reconnaissance des Kites (structures archéologiques) est l'application principale considérée. Nous proposons un "framework" complet basé sur les graphes pour la reconnaissance des Kites dans des images satellites. Dans ce contexte, nous proposons deux contributions. La première est la proposition d'un processus automatique d'extraction et de transformation de Kites a partir d'images réelles en graphes et un processus de génération aléatoire de graphes de Kites synthétiques. En utilisant ces deux processus, nous avons généré un benchmark de graphes de Kites (réels et synthétiques) structuré en 3 niveaux de bruit. La deuxième contribution de cette première partie, est la proposition d'un nouvel algorithme d'appariement pour les graphes géométriques et par conséquent pour les Kites. L'approche proposée combine les invariants de graphes au calcul de l'édition de distance géométrique. Deuxièmement, nous considérons le problème de reconnaissance des formes 3D ou nous nous intéressons à la reconnaissance d'objets déformables représentés par des graphes c.à.d. des tessellations de triangles. Nous proposons une décomposition des tessellations de triangles en un ensemble de sous structures que nous appelons triangle-étoiles. En se basant sur cette décomposition, nous proposons un nouvel algorithme d'appariement de graphes pour mesurer la distance entre les tessellations de triangles. L'algorithme proposé assure un nombre minimum de structures disjointes, offre une meilleure mesure de similarité en couvrant un voisinage plus large et utilise un ensemble de descripteurs qui sont invariants ou au moins tolérants aux déformations les plus courantes. Finalement, nous proposons une approche plus générale de l'appariement de graphes. Cette approche est fondée sur une nouvelle formalisation basée sur le problème de mariage stable. L'approche proposée est optimale en terme de temps d'exécution, c.à.d. la complexité est quadratique O(n2), et flexible en terme d'applicabilité (2D et 3D). Cette approche se base sur une décomposition en sous structures suivie par un appariement de ces structures en utilisant l'algorithme de mariage stable. L'analyse de la complexité des algorithmes proposés et l'ensemble des expérimentations menées sur les bases de graphes des Kites (réelle et synthétique) et d'autres bases de données standards (2D et 3D) attestent l'efficacité, la haute performance et la précision des approches proposées et montrent qu'elles sont extensibles et générales
Graphs are powerful mathematical modeling tools used in various fields of computer science, in particular, in Pattern Recognition. Graph matching is the main operation in Pattern Recognition using graph-based approach. Finding solutions to the problem of graph matching that ensure optimality in terms of accuracy and time complexity is a difficult research challenge and a topical issue. In this thesis, we investigate the resolution of this problem in two fields: 2D and 3D Pattern Recognition. Firstly, we address the problem of geometric graphs matching and its applications on 2D Pattern Recognition. Kite (archaeological structures) recognition in satellite images is the main application considered in this first part. We present a complete graph based framework for Kite recognition on satellite images. We propose mainly two contributions. The first one is an automatic process transforming Kites from real images into graphs and a process of generating randomly synthetic Kite graphs. This allowing to construct a benchmark of Kite graphs (real and synthetic) structured in different level of deformations. The second contribution in this part, is the proposition of a new graph similarity measure adapted to geometric graphs and consequently for Kite graphs. The proposed approach combines graph invariants with a geometric graph edit distance computation. Secondly, we address the problem of deformable 3D objects recognition, represented by graphs, i.e., triangular tessellations. We propose a new decomposition of triangular tessellations into a set of substructures that we call triangle-stars. Based on this new decomposition, we propose a new algorithm of graph matching to measure the distance between triangular tessellations. The proposed algorithm offers a better measure by assuring a minimum number of triangle-stars covering a larger neighbourhood, and uses a set of descriptors which are invariant or at least oblivious under most common deformations. Finally, we propose a more general graph matching approach founded on a new formalization based on the stable marriage problem. The proposed approach is optimal in term of execution time, i.e. the time complexity is quadratic O(n2) and flexible in term of applicability (2D and 3D). The analyze of the time complexity of the proposed algorithms and the extensive experiments conducted on Kite graph data sets (real and synthetic) and standard data sets (2D and 3D) attest the effectiveness, the high performance and accuracy of the proposed approaches and show that the proposed approaches are extensible and quite general

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Hlioui, Sami. "Étude d'une machine synchrone à double excitation : contribution à la mise en place d'une plate-forme de logiciels en vue d'un dimensionnement optimal." Besançon, 2008. http://www.theses.fr/2008BESA2030.

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Abstract:

Dans le cadre de la motorisation électrique des véhicules dits « propres » (tels que les véhicules hybrides) où le cahier des charges est difficile à satisfaire, une dizaine d’équipes dans le monde prospectent des topologies de machines synchrones qui permettraient de combiner la souplesse de fonctionnement de la machine synchrone à excitation bobinée aux avantages de la machine synchrone à aimants permanents. Parmi ces structures, nous trouvons la Machine Synchrone à Aimants Permanents à Concentration de Flux et à Double Excitation (MSAPConFDE) qui fait l’objet des travaux de recherche présentés dans cette thèse réalisée dans le cadre d’une coopération interuniversitaire entre le laboratoire SET de l’Université de Technologie de Belfort-Montbéliard et le laboratoire SATIE de l’Ecole Normale Supérieure de Cachan. On s’est intéressé, en premier lieu, à l’étude par la méthode des éléments finis de cette structure. Les modèles prennent en compte l’aspect tridimensionnel de la MSAPConFDE, l’anisotropie du feuilletage et la saturation magnétique. Ils ont permis d’approfondir la compréhension des phénomènes qui régissent le fonctionnement d’une telle structure et d’analyser les différents trajets de flux. En second lieu, des modèles réluctants ont été établis. Les trajets de flux tridimensionnels, la saturation magnétique et les différents trajets de fuites ont été pris en compte. Finalement, ces modèles ont été exploités dans une démarche de pré-dimensionnement optimal basée sur l’algorithme génétique. Les résultats obtenus nous encouragent à enrichir l’outil de pré-dimensionnement par de nouveaux modèles de machines synchrones et par différents algorithmes d’optimisation
The work presented in this thesis is a contribution to the optimal design of a non conventional machine: Hybrid Excitation Synchronous machine (HESM) and was conducted between the SET laboratory of the UTBM and the SATIE laboratory of the ENS Cachan. The HESM has two excitation sources: one with permanent magnets in focusing configuration and a wound excitation located in the stator. Excitation coils are used to control the air gap magnetic flux generated by the permanent magnets in order either to reinforce it or weaken it. Firstly, 3D finite elements analysis was performed in order to study the impact of the main machine’s parameters on its capability of excitation flux controlling. Secondly, equivalent magnet circuit model has been established. 3D flux paths, leakage flux and saturation phenomena were taken into account. Finally, theses models were used in an optimal design process by using an evolutionary algorithm (NSGA-II) in order to optimize the studied structure for a given specification sheet

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Dissertations / Theses on the topic 'Modélisation de formes 3D'

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