Letteratura scientifica selezionata sul tema "Informatique Graphique 3D"

De nombreux logiciels du commerce proposent de créer des modélisations en 3D d'objets ou de scènes à partir uniquement de photographies. Cependant les professionnels, notamment les archéologues et les architectes, ont un certain nombre de contraintes qui restreignent fortement le choix du logiciel, telles que des ressources financières limitées, des connaissances peu approfondies en photogrammétrie et en informatique, des impératifs qui limitent le temps d'acquisition et de traitement, et enfin des attentes précises en terme de qualité, de précision et de complétude de la modélisation. Le laboratoire MATIS a développé un ensemble d'outils libres, open source, qui permettent d'effectuer l'ensemble des étapes du traitement d'un chantier photogrammétrique et qui fournissent des modèles 3D très denses et précis grâce à la rigueur de l'approche photogrammétrique ; ils représentent donc une solution intéressante pour ces professionnels du point de vue algorithmique.Cependant ils ont été développés pour des applications de recherche et sont donc peu ergonomiques pour le public non photogrammètre et non informaticien. C'est pourquoi une interface graphique est en cours de développement afin de fournir un accès simplifié et unifié à ces outils, notamment aux architectes et aux archéologues. Grâce à l'interface, l'utilisateur peut manipuler les images d'un même chantier et contrôler chaque étape du traitement qui comprend : le calcul automatique de points homologues entre les images, l'estimation des poses de la caméra et le calcul des modèles 3D. Les résultats peuvent être convertis en cartes de profondeur ombrées ou en nuages denses de points 3D (au format standard ply), et peuvent être affichés directement par l'interface. Pour offrir la possibilité de traiter des chantiers suffisamment variés, tout en masquant la complexité du paramétrage, la démarche retenue est de présenter à l'utilisateur un accès par grande famille de prises de vue, par exemple : chantier convergent, relevé de façades, chantier aérien sub-vertical, modélisation d'intérieur. . . Une attention particulière est apportée à la qualité de la documentation et à la portabilité du produit sur les principaux types d'ordinateur grand public (Linux, Mac et Windows). Cette interface, bien que non finalisée, permet déjà d'effectuer l'intégralité du traitement de chantiers de type convergent et est disponible en ligne. Des utilisateurs issus des différentes communautés de professionnels ciblées (archéologie, architecture, géologie, photogrammétrie architecturale) l'ont déjà testée et l'interface est régulièrement mise à jour afin de l'adapter aux remarques et demandes de ces testeurs.

Le present travail sinteresse a lanatomie de loreille interne et particulierement celle des canaux semi-circulaires. Il sagit dune etude combinant des moyens dimagerie de haute resolution (TDM de rochers) a des outils informatiques simples et disponibles gratuitement sur internet. Cecia rendu possible la visualisation et letude precise de certains parametres anatomiques. Nous avons obtenu des resultats graphiques et numeriques. les resultats graphiques, permettant de voir le rendu en 3D de ces structures,peuvent avoir plusieurs applications pratiques, notamment a des fins pedagogiques. Les resultats numeriques demontrent quil y a une variabilite inter individuelle pouvant expliquer la reponse de chacun a des test diagnostiques et therapeutiques de vertige.

The results of studies of marine sponge carbonization processes during thermal treatment in an argon atmosphere in the temperature range from room temperature to 1200 °C are presented. The spatial structure, atomic composition of native and carbonized sponges, and their changes during pyrolysis were characterized using a set of methods that are informative at the macro- (thermogravimetric analysis, derivative thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry), micro- (Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy), and nanoscales (X-ray absorption and photoelectron spectroscopy using synchrotron radiation and a sample charge compensation system). Preservation of the 3D architecture at the macro- and microlevels and graphitization of the interfibril medium with the formation of turbostratic graphite at the nanolevel were demonstrated. It was shown that the atomic contents of nitrogen, carbon, and oxygen in the spongin were ~2–3 at.%, ~5 at.%, and ~4 at.%, respectively. The matter concentrated in the space between the spongin fibrils included ~70 at.% carbon and ~11 at.% oxygen, with a large proportion of carbon (~63 at.%) involved in the formation of aromatic and C–C bonds and the remainder in carbon monoxide compounds. After the decomposition of spongin at 400 °C, this substance transformed into turbostratic graphite, preserving the 3D architecture of the original marine sponge as the temperature rose.

The review is devoted to the current state of research and advances in the production and study of the properties of detonation nanodiamonds (DND), their application in technology and medicine. New data on the theory and practice of DND synthesis for the last 1–5 years are considered and systematized. It is shown that the zone of chemical reactions (ZCR) during the blust of explosive materials (EM) is decisive for the fractal pre-diamond structure formation, the final region of the nanodiamonds (1/3–3/4 of the diameter of the explosive charge) formation is determined. The possibility of predicting the DND yield and the influence of parameters on the synthesis process of nanodiamonds from individual EMs of binary and ternary compositions is shown, their optimal formulations are determined. The optimal ZCR width and the existence time of chemical reactions have been identified. The dependence of the DND yield on the nitrogen content in the EM was shown. The most effective method of DND purification and the possibility of obtaining graphite-diamond compositions of a given formulation are presented. The most informative indicators of nanodiamonds characterization are given. The magnetic properties of nanodiamonds are considered and the identity of the properties of DNDs from different EMs is shown. The characteristics of new compositions based on DND are indicated: electrochemical coatings (gold and chromium-diamond), thermal pastes, diamond-containing polymer filaments for a 3D printer, fuel compositions, enterosorbents, compatible with biosystems of the nanodiamond-drug composition.

Calculer automatiquement une séquence d'images cinématographiquement cohérente, sur un ensemble d'actions qui se produisent dans un monde 3D, est une tâche complexe. Elle nécessite non seulement le calcul des plans de caméra ( points de vue ) et les transitions appropriées entre ces plans (coupures), mais aussi la capacité d'encoder et de reproduire des éléments de style cinématographique. Les modèles proposés dans la littérature, fondés généralement sur des représentations à machines d'états finis (FSMs), fournissent des fonctionnalités limitées pour construire des séquences de plans et ne permettent pas d'effectuer d'importantes variations de style sur une même séquence d'actions. Dans cette thèse, nous proposons d'abord un modèle cinématographique expressif, basé données, qui peut calculer des variations significatives en termes de style, avec la possibilité de contrôler la durée des prises de vue et la possibilité d'ajouter des contraintes spécifiques à la séquence souhaitée. Le modèle est paramétré de manière à faciliter l'application de techniques d'apprentissage pour reproduire des éléments de style extraits de films réels en utilisant une représentation à base de modèle de Markov caché du processus de montage. Le modèle proposé est à la fois plus général que les représentations existantes, et se révèle être plus expressif dans sa capacité à encoder précisément des éléments de style cinématographique pour des scènes de dialogues. Ensuite, nous introduisons une extension plus générique pour généraliser notre système de montage afin de traiter des contenus cinématographique plus complexes (autres que les dialogues). Il s'agit d'utiliser des Réseaux bayésiens dynamiques à la place des modèles de Markov à états cachés. Enfin, nous avons conçu un outil d'annotation et un format de représentation de données cinématographiques afin de simplifier le processus de création et de manipulation de ses données. Les données collectées serviront comme bases d'apprentissage pour des techniques basées données, telles que les nôtres, ainsi que pour l'analyse de films
Automatically computing a cinematographically consistent sequence of shots, over a set of actions occurring in a 3D world, is a complex task which requires not only the computation of appropriate shots (viewpoints) and appropriate transitions between shots (cuts), but the ability to encode and reproduce elements of cinematographic style. The models proposed in the literature, generally rule-based, provide limited functionalities to build sequences of shots. These approaches are not designed in mind to easily learn elements of cinematographic style, nor do they allow to perform significant variations in style over the same sequence of actions. In this thesis, we first propose a data-driven model for automated cinematography (framing and editing) that can compute significant variations in terms of cinematographic style, with the ability to control the duration of shots and the possibility to add specific constraints to the desired sequence. By using a Hidden Markov Model representation of the editing process, we demonstrate the possibility of easily reproducing elements of style extracted from real movies. The proposed model is more elaborate in handling dialogue scenes than existing representations, and proves to be more expressive in its ability to precisely encode elements of cinematographic style. Then, we introduce an extension of this model to account for more complex environments (more than dialogues). To this end, we use a more general statistical model: Dynamic Bayesian Network, which enlarges considerably the possibilities in editing and film analysis. We finally designed a data annotation tool and a format to easily create film annotations that would be used for data-driven cinematography or film analysis

La Tomographie par Emission Mono-Photonique (TEMP) est une modalité d'imagerie médicale qui a pour objectif la visualisation 3D de la fixation d'une molécule marquée par un isotope radioactif administrée à un patient. Les photons émis par le radioisotope sont détectés sous forme d'images planes selon différentes incidences par une caméra tournante munie d'un collimateur. Le problème de la reconstruction tomographique consiste à calculer le volume 3D de la concentration de la molécule radiomarquée à partir d'une série d'images de projection 2D. Deux phénomènes physiques principaux perturbent les données : une résolution limitée variable avec la distance du fait du collimateur, et une atténuation par les tissus du patient des photons émis. L'objectif de cette est de contribuer à l'amélioration de la prise en compte de ces phénomènes. Au sujet de la prise en compte de la résolution limitée, plusieurs méthodes ont été proposées. Les plus performantes, basées sur la modélisation de la réponse du collimateur au sein de méthodes de reconstruction itératives, sont très coûteuses en temps de calcul, ce qui limite leur utilisation en pratique. Dans ce travail nous présentons une technique informatique, basée sur la programmation des cartes graphiques " grand public ", permettant de diviser par 100 le temps de calcul pour ce type de méthode. Au sujet de la prise en compte de l'atténuation, nous avons mis en œuvre une méthode permettant de corriger l'atténuation non uniforme à partir des seules données d'émission. Mathématiquement, il s'agit d'un problème inverse non linéaire sous déterminé. Deux méthodes ont été testées, l'une par optimisation, l'autre par méthode itérative en estimant alternativement le volume de la concentration radioactive et le volume du coefficient d'atténuation. .
Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT) is a non-invasive medical imaging modality which visualizes radioactively labeled molecules administered to a patient. Photons emitted by the radio-isotopes are detected by a rotating camera system equipped by a lead collimator. A mathematical inversion technique is used to reconstruct the unknown 3D distribution of radio-activity in the body from the series of 2D projection images recorded by the system. In this process, image quality may be affected by two major degrading phenomena, collimator blurring, and attenuation of photons via the photoelectric and the Compton effects. The aim of this thesis is to enhance the quality of SPECT reconstructed images by reducing these degrading effects. Several methods have been proposed to correct the effects of collimator blurring. The most efficient is to include a physical model of the collimator response function and to reconstruct images by an iterative method, which includes this model. Here we extend this line by improving convergence. The use of graphic cards can accelerate this process by a factor of 100. We have implemented non-uniform attenuation correction methods which do not need additional transmission measurements, but uses emission data only. Reconstruction of activity based on emission data is a difficult non-linear ill-posed inverse problem. Two approaches have been tested, one based on non-linear optimization techniques, a second based on iterative techniques similar to those currently in use. The iterative technique performed more stably and generally produced better results. In simulated studies we were able to demonstrate an improvement over existing techniques, while this rests to be established in the case of clinical data. .

Dans le domaine de l’informatique graphique, les données tridimensionnelles, généralement représentées par des maillages triangulaires, sont employées dans une grande variété d’applications (par exemple, le lissage, la compression, le remaillage, la simplification, le rendu, etc.). Cependant, ces procédés introduisent inévitablement des artefacts qui altèrent la qualité visuelle des données 3D rendues. Ainsi, afin de guider perceptuellement les algorithmes de traitement, il y a un besoin croissant d'évaluations subjectives et objectives de la qualité visuelle à la fois performantes et adaptées, pour évaluer et prédire les artefacts visuels. Dans cette thèse, nous présentons d'abord une étude exhaustive sur les différentes sources d'artefacts associés aux données numériques graphiques, ainsi que l’évaluation objective et subjective de la qualité visuelle des artefacts. Ensuite, nous introduisons une nouvelle étude sur la qualité subjective conçue sur la base de l’évaluations de la visibilité locale des artefacts géométriques, dans laquelle il a été demandé à des observateurs de marquer les zones de maillages 3D qui contiennent des distorsions visibles. Les cartes de distorsion visuelle collectées sont utilisées pour illustrer plusieurs fonctionnalités perceptuelles du système visuel humain (HVS), et servent de vérité-terrain pour évaluer les performances des attributs et des mesures géométriques bien connus pour prédire la visibilité locale des distorsions. Notre deuxième étude vise à évaluer la qualité visuelle de modèles 3D texturés, subjectivement et objectivement. Pour atteindre ces objectifs, nous avons introduit 136 modèles traités avec à la fois des distorsions géométriques et de texture, mené une expérience subjective de comparaison par paires, et invité 101 sujets pour évaluer les qualités visuelles des modèles à travers deux protocoles de rendu. Motivés par les opinions subjectives collectées, nous proposons deux mesures de qualité visuelle objective pour les maillages texturés, en se fondant sur les combinaisons optimales des mesures de qualité issues de la géométrie et de la texture. Ces mesures de perception proposées surpassent leurs homologues en termes de corrélation avec le jugement humain
In computer graphics realm, three-dimensional graphical data, generally represented by triangular meshes, have become commonplace, and are deployed in a variety of application processes (e.g., smoothing, compression, remeshing, simplification, rendering, etc.). However, these processes inevitably introduce artifacts, altering the visual quality of the rendered 3D data. Thus, in order to perceptually drive the processing algorithms, there is an increasing need for efficient and effective subjective and objective visual quality assessments to evaluate and predict the visual artifacts. In this thesis, we first present a comprehensive survey on different sources of artifacts in digital graphics, and current objective and subjective visual quality assessments of the artifacts. Then, we introduce a newly designed subjective quality study based on evaluations of the local visibility of geometric artifacts, in which observers were asked to mark areas of 3D meshes that contain noticeable distortions. The collected perceived distortion maps are used to illustrate several perceptual functionalities of the human visual system (HVS), and serve as ground-truth to evaluate the performances of well-known geometric attributes and metrics for predicting the local visibility of distortions. Our second study aims to evaluate the visual quality of texture mapped 3D model subjectively and objectively. To achieve these goals, we introduced 136 processed models with both geometric and texture distortions, conducted a paired-comparison subjective experiment, and invited 101 subjects to evaluate the visual qualities of the models under two rendering protocols. Driven by the collected subjective opinions, we propose two objective visual quality metrics for textured meshes, relying on the optimal combinations of geometry and texture quality measures. These proposed perceptual metrics outperform their counterparts in term of the correlation with the human judgment

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

Les imprimantes 3D utilisent des modèles 3D sous la forme de maillages pour définir la géométrie et l'apparence des objets à imprimer. Un maillage 3D doit posséder certaines propriétés topologiques pour que la géométrie qu'il représente soit imprimable, et la géométrie elle même doit respecter certaines conditions pour être imprimable. Ces propriétés et conditions peuvent varier selon la technologie d'impression 3D utilisée.De nombreux maillages 3D utilisés pour l'impression n'ont dans un premier temps pas été conçus pour cette application. La principale utilisation première de ces maillages est la visualisation, qui ne nécessite pas les mêmes propriétés topologiques et conditions géométriques. Le sujet de cette thèse est la réparation de ces maillages afin de les rendre imprimables.Une chaîne de réparation comprenant plusieurs étapes a été conçue dans ce but. Les conditions de non-variété sont réparées en réalisant une extraction de composantes connexes (surfaces). Les bords des surfaces sont détectés et classés en fonction de la meilleure réparation à appliquer sur chaque. Les bords des surfaces sont réparés suivant leurs classement soit par une méthode de remplissage soit par une méthode d'épaississement. La fragilité de la géométrie est détectée et contrôlée
3D printers use 3D models in the form of meshes to define the geometry and the appearance of objects to be printed. A 3D mesh must have some topological properties so that the geometry it represents could be printable and the geometry itself must respect certain conditions to be printable. These properties and conditions may vary depending on the 3D printing technologies in use.Many 3D meshes used for printing were not initially designed for this purpose application. The main primary use of these meshes is visualization, which does not require the same topological properties and geometric conditions. The subject of this thesis is the repair of these meshes to make them printable.A repair chain including several steps was designed for this purpose. Non-manifold conditions are repaired by extracting related components (surfaces). The boundaries of surfaces are detected and classified according to the best repair to be applied on each. The boundaries of surfaces are repaired according to their classification either by a filling method or by an offset method. The weakness of the geometry is detected and controlled

Les objets naturels ou artificiels contiennent des éléments géométriques répétés pouvantêtre interprétés comme des formes primitives. Les plantes, les arbres, les organismes vivants ou même les cristaux représentent des primitives qui se répètent. Les primitives se retrouvent aussi couramment dans les environnements créés par l'homme, car les architectes ont tendance à réutiliser les mêmes modèles sur un bâtiment et utilisent généralement des formes simples, telles que des fenêtres et des portes rectangulaires. Au cours de ma thèse, j'ai étudié les primitives géométriques sous trois angles: leur composition, leur simulation et leur découverte autonome. Dans la première partie, je présente une méthode pour retrouver la fonction par laquelle certaines primitives sont combinées. Notre système est basé sur un modèle de fonction de composition représenté par une surface paramétrique. La surface paramétrique est déformée via un alignement non rigide d'une surface qui, une fois convergée, représente l'opérateur souhaité. Cela permet de modéliser de manière interactive les opérateurs via une simple esquisse, ce qui résout un problème majeur de facilité de modélisation de la composition. Dans la deuxième partie, je présente l'utilisation d'une nouvelle primitive pour les simulations de physique en temps réel. Cette primitive convient pour modéliser efficacement les déformations des cordes préservant le volume, mais également celles de structures plus complexes telles que les muscles. L'un des principaux avantages de notre approche est que notre primitive peut servir de représentation unifiée pour la détection de collision, la simulation et la déformation de peau. Dans la troisième partie, je présente un cadre d'apprentissage en profondeur non supervisé pour apprendre et détecter les primitives. Dans un signal contenant une répétition d'éléments, le procédé est capable d'identifier automatiquement la structure de ces éléments (c'est-à-dire des primitives) avec une supervision minimale. Afin de former le réseau qui contient une opération non différenciable, un nouveau processus d'apprentissage en plusieurs étapes est présenté
Both man-made or natural objects contain repeated geometric elements that can be interpreted as primitive shapes. Plants, trees, living organisms or even crystals, showcase primitives that repeat themselves. Primitives are also commonly found in man-made environments because architects tend to reuse the same patterns over a building and typically employ simple shapes, such as rectangular windows and doors. During my PhD I studied geometric primitives from three points of view: their composition, simulation and autonomous discovery. In the first part I present a method to reverse-engineer the function by which some primitives are combined. Our system is based on a composition function template that is represented by a parametric surface. The parametric surface is deformed via a non-rigid alignment of a surface that, once converged, represents the desired operator. This enables the interactive modeling of operators via a simple sketch, solving a major usability gap of composition modeling. In the second part I introduce the use of a novel primitive for real-time physics simulations. This primitive is suitable to efficiently model volume-preserving deformations of rods but also of more complex structures such as muscles. One of the core advantages of our approach is that our primitive can serve as a unified representation to do collision detection, simulation, and surface skinning. In the third part I present an unsupervised deep learning framework to learn and detect primitives. In a signal containing a repetition of elements, the method is able to automatically identify the structure of these elements (i.e. primitives) with minimal supervision. In order to train the network that contains a non-differentiable operation, a novel multi-step training process is presented

La géométrie numérique en temps réel est un domaîne de recherches émergent en informatique graphique.Pour pouvoir générer des images photo-réalistes de haute définition,beaucoup d'applications requièrent des méthodes souvent prohibitives financièrementet relativement lentes.Parmi ces applications, on peut citer la pré-visualisation d'architectures, la réalisation de films d'animation,la création de publicités ou d'effets spéciaux pour les films dits réalistes.Dans ces cas, il est souvent nécessaire d'utiliser conjointement beaucoup d'ordinateurs possédanteux-mêmes plusieurs unités graphiques (Graphics Processing Units - GPUs).Cependant, certaines applications dites temps-réel ne peuvent s'accomoder de telles techniques, car elles requièrentde pouvoir générer plus de 30 images par seconde pour offrir un confort d'utilisationet une intéraction avec des mondes virtuels 3D riches et réalistes.L'idée principale de cette thèse est d'utiliser la synthèse de géométrie,la géométrie numérique et l'analyse géométrique pourrépondre à des problèmes classiques en informatique graphique,telle que la génération de surfaces de subdivision, l'illumination globaleou encore l'anti-aliasing dans des contextes d'intéraction temps-réel.Nous présentons de nouveaux algorithmes adaptés aux architectures matérielles courantes pour atteindre ce but
Eal-time geometry synthesis is an emerging topic in computer graphics.Today's interactive 3D applications have to face a variety of challengesto fulfill the consumer's request for more realism and high quality images.Often, visual effects and quality known from offline-rendered feature films or special effects in movie productions are the ultimate goal but hard to achieve in real time.This thesis offers real-time solutions by exploiting the Graphics Processing Unit (GPU)and efficient geometry processing.In particular, a variety of topics related to classical fields in computer graphics such assubdivision surfaces, global illumination and anti-aliasing are discussedand new approaches and techniques are presented

Dans cette thèse, nous considérons des grands ensembles de lignes générés à partir de tractogrammes cérébraux. Ils décrivent des connexions neuronales représentées par des millions de fibres poly-lignes, comptant des milliards de segments. Grâce au mesh shader pipeline, nous construisons un moteur de rendu de tractogrammes aux performances surpassant l'état de l'art de deux ordres de grandeur.Nos performances proviennent des fiblets : une représentation compressée de blocs de segments. En combinant cohérence temporelle et dilatation morphologique du z-buffer, nous définissons un test d'occlusion rapide pour l'élimination de fiblets. Grâce à notre algorithme de décompression parallèle fortement optimisé, les fiblets survivants sont efficacement synthétisés en poly-lignes. Nous montrons également comment notre pipeline de fiblets accélère des fonctionnalités d'interactions avancées avec les tractogrammes.Pour le cas général du rendu des lignes, nous proposons la marche morphologique : une technique en espace écran qui rend des tubes d'épaisseur modifiable à partir des lignes fines rastérisées du G-buffer. En approximant un tube comme l'union de sphères densément réparties le long de ses axes, chaque sphère occupant chaque pixel est récupérée au moyen d'un filtre multi-passes de propagation de voisinage. Accéléré par le compute pipeline, nous atteignons des performances temps réel pour le rendu de lignes épaisses.Pour conclure notre travail, nous implémentons un prototype de réalité virtuelle combinant fiblets et marche morphologique. Il permet pour la première fois la visualisation immersive de grands tractogrammes constitués de fibres épaisses, ouvrant ainsi la voie à des perspectives diverses
In this thesis, we consider massive line sets generated from brain tractograms. They describe neural connections that are represented with millions of poly-line fibers, summing up to billions of segments. Thanks to the two-staged mesh shader pipeline, we build a tractogram renderer surpassing state-of-the-art performances by two orders of magnitude.Our performances come from fiblets: a compressed representation of segment blocks. By combining temporal coherence and morphological dilation on the z-buffer, we define a fast occlusion culling test for fiblets. Thanks to our heavily-optimized parallel decompression algorithm, surviving fiblets are swiftly synthesized to poly-lines. We also showcase how our fiblet pipeline speeds-up advanced tractogram interaction features.For the general case of line rendering, we propose morphological marching: a screen-space technique rendering custom-width tubes from the thin rasterized lines of the G-buffer. By approximating a tube as the union of spheres densely distributed along its axes, each sphere shading each pixel is retrieved relying on a multi-pass neighborhood propagation filter. Accelerated by the compute pipeline, we reach real-time performances for the rendering of depth-dependant wide lines.To conclude our work, we implement a virtual reality prototype combining fiblets and morphological marching. It makes possible for the first time the immersive visualization of huge tractograms with fast shading of thick fibers, thus paving the way for diverse perspectives

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

Créer efficacement du contenu virtuel 3D est une problématique importante dans le domaine de l'Informatique Graphique. Cette thèse traite le sujet de la modélisation 3D d'objets cousus, tels que des vêtements, chaussures, ou accessoires à partir de croquis 2D. Des approches existantes parviennent à modéliser ces objets en utilisant plusieurs vues en entrée ou une interface de modélisation directement liée au personnage à habiller. Nous proposons ici d'utiliser un croquis unique annoté pour créer du contenu 3D satisfaisant des contraintes géométriques spécifiques aux tissus, comme la développabilité, ou l'apparition et la distribution de plis. Notre but est d'exploiter l'expressivité du dessin pour guider la modélisation d'objets plausibles, en utilisant des connaissances géométriques a priori.Dans un premier temps, nous présentons une méthode de reconstruction 3D d'objets symétriques et développables par morceaux, à partir d'une unique photo annotée. Nous exploitons l'hypothèse de symétrie et les propriétés géométriques liées aux surfaces développables lisses, afin de proposer un système capable de donner de la profondeur aux courbes représentant silhouettes, bords et coutures dessinées sur la photo. Notre approche retrouve aussi des informations topologiques sur l'objet, permettant de calculer la forme 2D des patrons de tissus associés à chaque morceau de surface développable, information nécessaire pour la fabrication réelle de l'objet.Dans un second temps, nous nous intéressons à la modélisation de vêtements virtuels, qui sont des objets cousus pouvant contenir des plis. La majorité des approches de modélisation de vêtement basées croquis reconstruisent en 3D des courbes de bord, silhouette et plis annotées dans une vue 2D du personnage à habiller. Notre approche, en revanche, utilise un unique croquis, et en extrait des caractéristiques liées aux style du vêtement : proportions, zones moulantes, silhouettes et plis. En particulier, nous proposons une méthode pour extraire une représentation générique de plis à partir du croquis, même dans le cas où de plis profonds qui entrainerait une représentation partielle de la courbe de bord sur le dessin.Nous synthétisons ensuite un vêtement 3D habillant un personnage virtuel cible et possédant les mêmes caractéristiques de style que celles extraites du dessin. Cette synthèse s'adapte aux cas où le personnage cible est dans une pose et/ou a une morphologie différente de celui représenté sur le dessin
The efficient creation of virtual 3D content is a major issue in Computer Graphics industry and research. This thesis addresses the modeling of sewed 3D objects such as clothes, shoes or accessories from 2D sketched inputs. While existing related approaches are either based on multi-view inputs or on character dependent interfaces, we propose in this thesis to start from an annotated single-view input in order to create 3D content satisfying geometric constraints that are specific to fabric, such as developability, or fold appearance and distribution. Our goal is to exploit the expressiveness user-drawn sketches to guide the modeling of plausible objects, using a priori geometric knowledge.We first present a single-view reconstruction approach for symmetric piece-wise developable objects from an annotated photo. Using the assumption of mirror-symmetry along with properties of smooth developable surfaces, we propose a system able to lift in 3 the silhouette, borders and seams drawn on the picture and reconstruct the surface of the object. Our method also provides topology information on the object, allowing the computation of 2D patterns for each piece of developable surface, which is necessary for manufacturing.While most of existing sketch-based modeling methods for garments aim at reconstructing border lines drawn on top of a view of the 3D virtual mannequin to be dressed, our approach uses a single 2D sketch as input. Our method first extracts generic features relative to the style of the sketched garment expressed as garment proportions, tight areas, silhouette shapes and folds. In particular, we propose a dedicated approach to extract robustly folds characteristics, even in the case of garment with deep folds leading to partially occluded garment borders. In a second step, we synthesize on a target virtual character a 3D garment surface exhibiting similar style, while adapting to the target pose and morphology that may be drastically different from the one depicted the sketch