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Rozprawy doktorskie na temat „Images 2D - Modèles 3D”

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Autor: Grafiati
Data publikacji: 13 lipca 2024

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Baudour, Alexis. "Détection de filaments dans des images 2D et 3D : modélisation, étude mathématique et algorithmes". Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00507520.

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Streszczenie:
Cette thèse aborde le problème de la modélisation et de la détection des filaments dans des images 3D. Nous avons développé des méthodes variationnelles pour quatre applications spécifiques : l'extraction de routes où nous avons introduit la notion de courbure totale pour conserver les réseaux réguliers en tolérant les discontinuités de direction ; la détection et la complétion de filaments fortement bruités et présentant des occultations. Nous avons utilisé la magnétostatique et la théorie de Ginzburg-Landau pour représenter les filaments comme ensemble de singularités d'un champ vectoriel ; la détection de filaments dans des images biologiques acquises en microscopie confocale. On modélise les filaments en tenant compte des spécificités de cette dernière. Les filaments sont alors obtenus par une méthode de maximum à posteriori ; la détection de cibles dans des séquences d'images infrarouges. Dans cette application, on cherche des trajectoires optimisant la différence de luminosité moyenne entre la trajectoire et son voisinage en tenant compte des capteurs utilisés. Par ailleurs, nous avons démontré des résultats théoriques portant sur la courbure totale et la convergence de la méthode d'Alouges associée aux systèmes de Ginzburg-Landau. Ce travail réunit à la fois modélisation, résultats théoriques et recherche d'algorithmes numériques performants permettant de traiter de réelles applications.
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2

Weibel, Thomas. "Modèles de minimisation d'énergies discrètes pour la cartographie cystoscopique". Phd thesis, Université de Lorraine, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00866824.

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Streszczenie:
L'objectif de cette thèse est de faciliter le diagnostic du cancer de la vessie. Durant une cystoscopie, un endoscope est introduit dans la vessie pour explorer la paroi interne de l'organe qui est visualisée sur un écran. Cependant, le faible champ de vue de l'instrument complique le diagnostic et le suivi des lésions. Cette thèse présente des algorithmes pour la création de cartes bi- et tridimensionnelles à large champ de vue à partir de vidéo-séquences cystoscopiques. En utilisant les avancées récentes dans le domaine de la minimisation d'énergies discrètes, nous proposons des fonctions coût indépendantes des transformations géométriques requises pour recaler de façon robuste et précise des paires d'images avec un faible recouvrement spatial. Ces transformations sont requises pour construire des cartes lorsque des trajectoires d'images se croisent ou se superposent. Nos algorithmes détectent automatiquement de telles trajectoires et réalisent une correction globale de la position des images dans la carte. Finalement, un algorithme de minimisation d'énergie compense les faibles discontinuités de textures restantes et atténue les fortes variations d'illuminations de la scène. Ainsi, les cartes texturées sont uniquement construites avec les meilleures informations (couleurs et textures) pouvant être extraites des données redondantes des vidéo-séquences. Les algorithmes sont évalués quantitativement et qualitativement avec des fantômes réalistes et des données cliniques. Ces tests mettent en lumière la robustesse et la précision de nos algorithmes. La cohérence visuelle des cartes obtenues dépasse celles des méthodes de cartographie de la vessie de la littérature.
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3

Weibel, Thomas. "Modèles de minimisation d'énergies discrètes pour la cartographie cystoscopique". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0070.

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L'objectif de cette thèse est de faciliter le diagnostic du cancer de la vessie. Durant une cystoscopie, un endoscope est introduit dans la vessie pour explorer la paroi interne de l'organe qui est visualisée sur un écran. Cependant, le faible champ de vue de l'instrument complique le diagnostic et le suivi des lésions. Cette thèse présente des algorithmes pour la création de cartes bi- et tridimensionnelles à large champ de vue à partir de vidéo-séquences cystoscopiques. En utilisant les avancées récentes dans le domaine de la minimisation d'énergies discrètes, nous proposons des fonctions coût indépendantes des transformations géométriques requises pour recaler de façon robuste et précise des paires d'images avec un faible recouvrement spatial. Ces transformations sont requises pour construire des cartes lorsque des trajectoires d'images se croisent ou se superposent. Nos algorithmes détectent automatiquement de telles trajectoires et réalisent une correction globale de la position des images dans la carte. Finalement, un algorithme de minimisation d'énergie compense les faibles discontinuités de textures restantes et atténue les fortes variations d'illuminations de la scène. Ainsi, les cartes texturées sont uniquement construites avec les meilleures informations (couleurs et textures) pouvant être extraites des données redondantes des vidéo-séquences. Les algorithmes sont évalués quantitativement et qualitativement avec des fantômes réalistes et des données cliniques. Ces tests mettent en lumière la robustesse et la précision de nos algorithmes. La cohérence visuelle des cartes obtenues dépassent celles des méthodes de cartographie de la vessie de la littérature
The aim of this thesis is to facilitate bladder cancer diagnosis. The reference clinical examination is cystoscopy, where an endoscope, inserted into the bladder, allows to visually explore the organ's internal walls on a monitor. The main restriction is the small field of view (FOV) of the instrument, which complicates lesion diagnosis, follow-up and treatment traceability.In this thesis, we propose robust and accurate algorithms to create two- and three-dimensional large FOV maps from cystoscopic video-sequences. Based on recent advances in the field of discrete energy minimization, we propose transformation-invariant cost functions, which allow to robustly register image pairs, related by large viewpoint changes, with sub-pixel accuracy. The transformations linking such image pairs, which current state-of-the-art bladder image registration techniques are unable to robustly estimate, are required to construct maps with several overlapping image trajectories. We detect such overlapping trajectories automatically and perform non-linear global map correction. Finally, the proposed energy minimization based map compositing algorithm compensates small texture misalignments and attenuates strong exposure differences. The obtained textured maps are composed by a maximum of information/quality available from the redundant data of the video-sequence. We evaluate the proposed methods both quantitatively and qualitatively on realistic phantom and clinical data sets. The results demonstrate the robustness of the algorithms, and the obtained maps outperform state-of-the-art approaches in registration accuracy and global map coherence
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Truong, Michael Vi Nguyen. "2D-3D registration of cardiac images". Thesis, King's College London (University of London), 2014. https://kclpure.kcl.ac.uk/portal/en/theses/2d3d-registration-of-cardiac-images(afef93e6-228c-4bc7-aab0-94f1e1ecf006).html.

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Streszczenie:
This thesis describes two novel catheter-based 2D-3D cardiac image registration algorithms for overlaying preoperative 3D MR or CT data onto intraoperative fluoroscopy, and fusing electroanatomical data onto clinical images. The work is intended for use in cardiac catheterisation procedures. To fulfil this objective, the algorithms must be accurate, robust and minimally disruptive to the clinical workflow. The first algorithm relies on the catheterisation of vessels of the heart and registers by minimising a vessel-radius-weighted distance between the catheters and corresponding vessel centrelines. A novelty here is a global-fit search strategy that considers all vessel branches during registration, adding robustness and avoiding manual branch selection. Another contribution to knowledge is an analysis of catheter configurations for registration. Results show that accuracy is highly dependent on the catheter configuration, and that using a coronary vessel (CV) with the aorta (Ao) was most accurate, yielding mean 3D target registration errors (TRE) between 0.55 and 7.0 mm with phantom data. Using two large-diameter vessels was least accurate, with TRE between 10 and 43 mm, and should be avoided. When applied to clinical data, registrations with the CV/Ao configuration resulted an estimated mean 2D-TRE of 5.9 mm, on average. The second 2D-3D registration algorithm extends the novelty of exploring catheter configurations by registering using catheters looped inside chambers of the heart. In phantom experiments, two-view registration yielded an average accuracy of 4.0 mm 3D-TRE (7.8-mm capture range). Using a single view, average reprojection distance was 2.7 mm (6.0-mm capture range). Application of the algorithm to a clinical dataset resulted in an estimated average 2D-TRE of 10 mm. Single view registrations are ideal when biplane X-ray acquisition is undesirable and for correcting bulk patient motion. In current practice, registration is performed manually. The algorithms in this thesis can register with comparable accuracy to manual registration, but are automated and can therefore fit better with the clinical workflow.
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5

Jones, Jonathan-Lee. "2D and 3D segmentation of medical images". Thesis, Swansea University, 2015. https://cronfa.swan.ac.uk/Record/cronfa42504.

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Streszczenie:
Cardiovascular disease is one of the leading causes of the morbidity and mortality in the western world today. Many different imaging modalities are in place today to diagnose and investigate cardiovascular diseases. Each of these, however, has strengths and weaknesses. There are different forms of noise and artifacts in each image modality that combine to make the field of medical image analysis both important and challenging. The aim of this thesis is develop a reliable method for segmentation of vessel structures in medical imaging, combining the expert knowledge of the user in such a way as to maintain efficiency whilst overcoming the inherent noise and artifacts present in the images. We present results from 2D segmentation techniques using different methodologies, before developing 3D techniques for segmenting vessel shape from a series of images. The main drive of the work involves the investigation of medical images obtained using catheter based techniques, namely Intra Vascular Ultrasound (IVUS) and Optical Coherence Tomography (OCT). We will present a robust segmentation paradigm, combining both edge and region information to segment the media-adventitia, and lumenal borders in those modalities respectively. By using a semi-interactive method that utilizes "soft" constraints, allowing imprecise user input which provides a balance between using the user's expert knowledge and efficiency. In the later part of the work, we develop automatic methods for segmenting the walls of lymph vessels. These methods are employed on sequential images in order to obtain data to reconstruct the vessel walls in the region of the lymph valves. We investigated methods to segment the vessel walls both individually and simultaneously, and compared the results both quantitatively and qualitatively in order obtain the most appropriate for the 3D reconstruction of the vessel wall. Lastly, we adapt the semi-interactive method used on vessels earlier into 3D to help segment out the lymph valve. This involved the user interactive method to provide guidance to help segment the boundary of the lymph vessel, then we apply a minimal surface segmentation methodology to provide segmentation of the valve.
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6

Huang, Hui. "Efficient reconstruction of 2D images and 3D surfaces". Thesis, University of British Columbia, 2008. http://hdl.handle.net/2429/2821.

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Streszczenie:
The goal of this thesis is to gain a deep understanding of inverse problems arising from 2D image and 3D surface reconstruction, and to design effective techniques for solving them. Both computational and theoretical issues are studied and efficient numerical algorithms are proposed. The first part of this thesis is concerned with the recovery of 2D images, e.g., de-noising and de-blurring. We first consider implicit methods that involve solving linear systems at each iteration. An adaptive Huber regularization functional is used to select the most reasonable model and a global convergence result for lagged diffusivity is proved. Two mechanisms---multilevel continuation and multigrid preconditioning---are proposed to improve efficiency for large-scale problems. Next, explicit methods involving the construction of an artificial time-dependent differential equation model followed by forward Euler discretization are analyzed. A rapid, adaptive scheme is then proposed, and additional hybrid algorithms are designed to improve the quality of such processes. We also devise methods for more challenging cases, such as recapturing texture from a noisy input and de-blurring an image in the presence of significant noise. It is well-known that extending image processing methods to 3D triangular surface meshes is far from trivial or automatic. In the second part of this thesis we discuss techniques for faithfully reconstructing such surface models with different features. Some models contain a lot of small yet visually meaningful details, and typically require very fine meshes to represent them well; others consist of large flat regions, long sharp edges (creases) and distinct corners, and the meshes required for their representation can often be much coarser. All of these models may be sampled very irregularly. For models of the first class, we methodically develop a fast multiscale anisotropic Laplacian (MSAL) smoothing algorithm. To reconstruct a piecewise smooth CAD-like model in the second class, we design an efficient hybrid algorithm based on specific vertex classification, which combines K-means clustering and geometric a priori information. Hence, we have a set of algorithms that efficiently handle smoothing and regularization of meshes large and small in a variety of situations.
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7

Henrichsen, Arne. "3D reconstruction and camera calibration from 2D images". Master's thesis, University of Cape Town, 2000. http://hdl.handle.net/11427/9725.

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Streszczenie:
Includes bibliographical references.
A 3D reconstruction technique from stereo images is presented that needs minimal intervention from the user. The reconstruction problem consists of three steps, each of which is equivalent to the estimation of a specific geometry group. The first step is the estimation of the epipolar geometry that exists between the stereo image pair, a process involving feature matching in both images. The second step estimates the affine geometry, a process of finding a special plane in projective space by means of vanishing points. Camera calibration forms part of the third step in obtaining the metric geometry, from which it is possible to obtain a 3D model of the scene. The advantage of this system is that the stereo images do not need to be calibrated in order to obtain a reconstruction. Results for both the camera calibration and reconstruction are presented to verify that it is possible to obtain a 3D model directly from features in the images.
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8

Bowden, Nathan Charles. "Camera based texture mapping: 3D applications for 2D images". Texas A&M University, 2005. http://hdl.handle.net/1969.1/2407.

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Streszczenie:
This artist??s area of research is the appropriate use of matte paintings within the context of completely computer generated films. The emphasis of research is the adaptation of analog techniques and paradigms into a digital production workspace. The purpose of this artist??s research is the development of an original method of parenting perspective projections to three-dimensional (3D) cameras, specifically tailored to result in 3D matte paintings. Research includes the demonstration of techniques combining two-dimensional (2D) paintings, 3D props and sets, as well as camera projections onto primitive geometry to achieve a convincing final composite.
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9

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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Streszczenie:
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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Allouch, Yair. "Multi scale geometric segmentation on 2D and 3D Digital Images /". [Beer Sheva] : Ben Gurion University of the Negev, 2007. http://aranne5.lib.ad.bgu.ac.il/others/AlloucheYair.pdf.

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Dowell, Rachel J. (Rachel Jean). "Registration of 2D ultrasound images in preparation for 3D reconstruction". Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 1997. http://hdl.handle.net/1721.1/10181.

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Cheng, Yuan 1971. "3D reconstruction from 2D images and applications to cell cytoskeleton". Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2000. http://hdl.handle.net/1721.1/88870.

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Streszczenie:
Thesis (Ph.D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Mechanical Engineering, February 2001.
Includes bibliographical references (leaves 121-129).
Approaches to achieve three dimensional (3D) reconstruction from 2D images can be grouped into two categories: computer-vision-based reconstruction and tomographic reconstruction. By exploring both the differences and connections between these two types of reconstruction, the thesis attempts to develop a new technique that can be applied to 3D reconstruction of biological structures. Specific attention is given to the reconstruction of the cell cytoskeleton from electron microscope images. The thesis is composed of two parts. The first part studies computer-vision-based reconstruction methods that extract 3D information from geometric relationship among images. First, a multiple-feature-based stereo reconstruction algorithm that recovers the 3D structure of an object from two images is presented. A volumetric reconstruction method is then developed by extending the algorithm to multiple images. The method integrates a sequence of 3D reconstruction from different stereo pairs. It achieves a globally optimized reconstruction by evaluating certainty values of each stereo reconstruction. This method is tuned and applied to 3D reconstruction of the cell cytoskeleton. Feasibility, reliability and flexibility of the method are explored.
(cont.) The second part of the thesis focuses on a special tomographic reconstruction, discrete tomography, where the object to be reconstructed is composed of a discrete set of materials each with uniform values. A Bayesian labeling process is proposed as a framework for discrete tomography. The process uses an expectation-maximization (EM) algorithm with which the reconstruction is obtained efficiently. Results demonstrate that the proposed algorithm achieves high reconstruction quality even with a small number of projections. An interesting relationship between discrete tomography and conventional tomography is also derived, showing that discrete tomography is a more generalized form of tomography and conventional tomography is only a special case of such generalization.
by Yuan Cheng.
Ph.D.
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Mertzanidou, T. "Automatic correspondence between 2D and 3D images of the breast". Thesis, University College London (University of London), 2012. http://discovery.ucl.ac.uk/1362435/.

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Streszczenie:
Radiologists often need to localise corresponding findings in different images of the breast, such as Magnetic Resonance Images and X-ray mammograms. However, this is a difficult task, as one is a volume and the other a projection image. In addition, the appearance of breast tissue structure can vary significantly between them. Some breast regions are often obscured in an X-ray, due to its projective nature and the superimposition of normal glandular tissue. Automatically determining correspondences between the two modalities could assist radiologists in the detection, diagnosis and surgical planning of breast cancer. This thesis addresses the problems associated with the automatic alignment of 3D and 2D breast images and presents a generic framework for registration that uses the structures within the breast for alignment, rather than surrogates based on the breast outline or nipple position. The proposed algorithm can adapt to incorporate different types of transformation models, in order to capture the breast deformation between modalities. The framework was validated on clinical MRI and X-ray mammography cases using both simple geometrical models, such as the affine, and also more complex ones that are based on biomechanical simulations. The results showed that the proposed framework with the affine transformation model can provide clinically useful accuracy (13.1mm when tested on 113 registration tasks). The biomechanical transformation models provided further improvement when applied on a smaller dataset. Our technique was also tested on determining corresponding findings in multiple X-ray images (i.e. temporal or CC to MLO) for a given subject using the 3D information provided by the MRI. Quantitative results showed that this approach outperforms 2D transformation models that are typically used for this task. The results indicate that this pipeline has the potential to provide a clinically useful tool for radiologists.
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Phan, Tan Binh. "On the 3D hollow organ cartography using 2D endoscopic images". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0135.

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Streszczenie:
Les algorithmes de « Structure from motion » (SfM, structure reconstituée à l’aide du mouvement) représentent un moyen efficace de construction de surfaces 3D étendues à partir des images d'une scène acquise sous différents points de vue. Ces algorithmes déterminent simultanément le mouvement de la caméra et un nuage de points 3D se trouvant à la surface des objets à reconstruire. Les algorithmes SfM classiques utilisent des méthodes de détection et de mise en correspondance de points caractéristiques pour poursuivre les points homologues à travers les séquences d'images, chaque ensemble de points homologues correspondant à un point 3D à reconstruire. Les algorithmes SfM exploitent les correspondances entre des points homologues pour trouver la structure 3D de la scène et les poses successives de la caméra dans un repère monde arbitraire. Il existe différents algorithmes SfM de référence qui peuvent reconstruire efficacement différents types de scènes lorsque les images comportent suffisamment de textures ou de structures. Cependant, la plupart des solutions existantes ne sont pas appropriées, ou du moins pas optimales, lorsque les séquences d'images contiennent peu de textures. Cette thèse propose deux solutions de type SfM basées sur un flot optique dense pour reconstruire des scènes complexes à partir d’une séquence d’images avec peu de textures et acquises sous des conditions d'éclairage changeantes. Il est notamment montré comment un flot optique précis peut être utilisé de manière optimale grâce à une stratégie de sélection d'images qui maximise le nombre et la taille des groupes de points homologues tout en minimisant les erreurs de localisation des points homologues. La précision des méthodes de cartographie 3D est évaluée sur des fantômes avec des dimensions connues. L’intérêt et la robustesse des méthodes sont démontrés sur des scènes médicales complexes en utilisant un jeu de valeurs constantes pour les paramètres des algorithmes. Les solutions proposées ont permis de reconstruire des organes observés dans différents examens (surface épithéliale de la paroi interne de l'estomac, surface épithéliale interne de la vessie et surface de la peau en dermatologie) et dans diverses modalités (lumière blanche pour tous les examens, lumière vert-bleu en gastroscopie et fluorescence en cystoscopie)
Structure from motion (SfM) algorithms represent an efficient means to construct extended 3D surfaces using images of a scene acquired from different viewpoints. SfM methods simultaneously determine the camera motion and a 3D point cloud lying on the surfaces to be recovered. Classical SfM algorithms use feature point detection and matching methods to track homologous points across the image sequences, each point track corresponding to a 3D point to be reconstructed. The SfM algorithms exploit the correspondences between homologous points to recover the 3D scene structure and the successive camera poses in an arbitrary world coordinate system. There exist different state-of-the-art SfM algorithms which can efficiently reconstruct different types of scenes, under the condition that the images include enough textures or structures. However, most of the existing solutions are inappropriate, or at least not optimal, when the sequences of images are without or only with few textures. This thesis proposes two dense optical flow (DOF)-based SfM solutions to reconstruct complex scenes using images with few textures and acquired under changing illumination conditions. It is notably shown how accurate DOF fields can be optimally used due to an image selection strategy which both maximizes the number and size of homologous point sets, and minimizes the errors in the homologous point localization. The accuracy of the proposed 3D cartography methods is assessed on phantoms with known dimensions. The robustness and the interest of the proposed methods are demonstrated on various complex medical scenes using a constant algorithm parameter set. The proposed solutions reconstructed organs seen in different medical examinations (epithelial surface of the inner stomach wall, inner epithelial bladder surface, and the skin surface in dermatology) and various imaging modalities (white light for all examinations, green-blue light in gastroscopy and fluorescence in cystoscopy)
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Zhang, Yan. "Feature-based automatic registration of images with 2D and 3D models". Thesis, University of Central Lancashire, 2006. http://clok.uclan.ac.uk/21603/.

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Streszczenie:
Automatic image registration is the technique to align images in different coordinate systems to the same coordinate system which has found wide industrial applications for control automation and quality inspection. Focusing on the industrial applications where product models are available and transformations between models and images are global, this thesis presents the research works on two registration problems based on different features and different transformation models. The first image registration problem is a 2D/2D one with a 2D similarity transformation and based on geometric primitives selected from models and extracted from images. Featured-based methods using geometric primitives like point, line segment and circle have been widely studied. This thesis proposes a number of novel registration methods based on elliptic features, which include a point matching algorithm based on local search method for ellipse correspondence search and rough pose estimation, a numerical approach to refine the estimation result by using the non-overlapping area ratio (NAR) of corresponding ellipses and an elliptic are matching algorithm based on integral of squared distances (JSD) between points on corresponding arcs. The major advantage of JSD is that its optimal solution can be obtained analytically, which makes it applicable to efficient elliptic arc correspondence search. The second image registration problem is a 3D/2D one with an orthographic projection transformation and based on silhouette features. A novel algorithm has been developed and presented in this thesis based on a 3D triangular-mesh model, which can be applied to approximate a de facto NURBS model, and images in which silhouette features can be extracted. The algorithm consists of a rough pose estimation process with shape comparison methods and a pose refinement process with 3D/2D iterative closest point (ICP) method. The computer simulation results show that the algorithm can perform very effective and efficient 3D/2D registration.
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Mastin, Dana Andrew. "Statistical methods for 2D-3D registration of optical and LIDAR images". Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2009. http://hdl.handle.net/1721.1/55123.

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Streszczenie:
Thesis (S.M.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, 2009.
Cataloged from PDF version of thesis.
Includes bibliographical references (p. 121-123).
Fusion of 3D laser radar (LIDAR) imagery and aerial optical imagery is an efficient method for constructing 3D virtual reality models. One difficult aspect of creating such models is registering the optical image with the LIDAR point cloud, which is a camera pose estimation problem. We propose a novel application of mutual information registration which exploits statistical dependencies in urban scenes, using variables such as LIDAR elevation, LIDAR probability of detection (pdet), and optical luminance. We employ the well known downhill simplex optimization to infer camera pose parameters. Utilization of OpenGL and graphics hardware in the optimization process yields registration times on the order of seconds. Using an initial registration comparable to GPS/INS accuracy, we demonstrate the utility of our algorithms with a collection of urban images. Our analysis begins with three basic methods for measuring mutual information. We demonstrate the utility of the mutual information measures with a series of probing experiments and registration tests. We improve the basic algorithms with a novel application of foliage detection, where the use of only non-foliage points improves registration reliability significantly. Finally, we show how the use of an existing registered optical image can be used in conjunction with foliage detection to achieve even more reliable registration.
by Dana Andrew Mastin.
S.M.
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Qiu, Xuchong. "2D and 3D Geometric Attributes Estimation in Images via deep learning". Thesis, Marne-la-vallée, ENPC, 2021. http://www.theses.fr/2021ENPC0005.

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La perception visuelle d'attributs géométriques (ex. la translation, la rotation, la taille, etc.) est très importante dans les applications robotiques. Elle permet à un système robotique d'acquérir des connaissances sur son environnement et peut fournir des entrées pour des tâches telles que la localisation d'objets, la compréhension de scènes et la planification de trajectoire. Le principal objectif de cette thèse est d'estimer la position et l'orientation d'objets d'intérêt pour des tâches de manipulation robotique. En particulier, nous nous intéressons à la tâche de bas niveau d'estimation de la relation d'occultation, afin de mieux pouvoir discriminer objets différents, et aux tâches de plus haut niveau de suivi visuel d'objets et d'estimation de leur position et orientation. Le premier axe d'étude est le suivi (tracking) d'un objet d'intérêt dans une vidéo, avec des locations et tailles correctes. Tout d'abord, nous étudions attentivement le cadre du suivi d'objet basé sur des filtres de corrélation discriminants et proposons d'exploiter des informations sémantiques à deux niveaux~: l'étape d'encodage des caractéristiques visuelles et l'étape de localisation de la cible. Nos expériences démontrent que l'usage de la sémantique améliore à la fois les performances de la localisation et de l'estimation de taille de l'objet suivi. Nous effectuons également des analyses pour comprendre les cas d'échec. Le second axe d'étude est l'utilisation d'informations sur la forme des objets pour améliorer la performance de l'estimation de la pose 6D des objets et de son raffinement. Nous proposons d'estimer avec un modèle profond les projections 2D de points 3D à la surface de l'objet, afin de pouvoir calculer la pose 6D de l'objet. Nos résultats montrent que la méthode que nous proposons bénéficie du grand nombre de correspondances de points 3D à 2D et permet d'obtenir une meilleure précision des estimations. Dans un deuxième temps, nous étudions les contraintes des méthodes existantes pour raffiner la pose d'objets et développons une méthode de raffinement des objets dans des contextes arbitraires. Nos expériences montrent que nos modèles, entraînés sur des données réelles ou des données synthétiques générées, peuvent raffiner avec succès les estimations de pose pour les objets dans des contextes quelconques. Le troisième axe de recherche est l'étude de l'occultation géométrique dans des images, dans le but de mieux pouvoir distinguer les objets dans la scène. Nous formalisons d'abord la définition de l'occultation géométrique et proposons une méthode pour générer automatiquement des annotations d'occultation de haute qualité. Ensuite, nous proposons une nouvelle formulation de la relation d'occultation (abbnom) et une méthode d'inférence correspondante. Nos expériences sur les jeux de tests pour l'estimation d'occultations montrent la supériorité de notre formulation et de notre méthode. Afin de déterminer des discontinuités de profondeur précises, nous proposons également une méthode de raffinement de cartes de profondeur et une méthode monoculaire d'estimation de la profondeur en une étape. En utilisant l'estimation de relations d'occultation comme guide, ces deux méthodes atteignent les performances de l'état de l'art. Toutes les méthodes que nous proposons s'appuient sur la polyvalence et la puissance de l'apprentissage profond. Cela devrait faciliter leur intégration dans le module de perception visuelle des systèmes robotiques modernes. Outre les avancées méthodologiques mentionnées ci-dessus, nous avons également rendu publiquement disponibles des logiciels (pour l'estimation de l'occlusion et de la pose) et des jeux de données (informations de haute qualité sur les relations d'occultation) afin de contribuer aux outils offerts à la communauté scientifique
The visual perception of 2D and 3D geometric attributes (e.g. translation, rotation, spatial size and etc.) is important in robotic applications. It helps robotic system build knowledge about its surrounding environment and can serve as the input for down-stream tasks such as motion planning and physical intersection with objects.The main goal of this thesis is to automatically detect positions and poses of interested objects for robotic manipulation tasks. In particular, we are interested in the low-level task of estimating occlusion relationship to discriminate different objects and the high-level tasks of object visual tracking and object pose estimation.The first focus is to track the object of interest with correct locations and sizes in a given video. We first study systematically the tracking framework based on discriminative correlation filter (DCF) and propose to leverage semantics information in two tracking stages: the visual feature encoding stage and the target localization stage. Our experiments demonstrate that the involvement of semantics improves the performance of both localization and size estimation in our DCF-based tracking framework. We also make an analysis for failure cases.The second focus is using object shape information to improve the performance of object 6D pose estimation and do object pose refinement. We propose to estimate the 2D projections of object 3D surface points with deep models to recover object 6D poses. Our results show that the proposed method benefits from the large number of 3D-to-2D point correspondences and achieves better performance. As a second part, we study the constraints of existing object pose refinement methods and develop a pose refinement method for objects in the wild. Our experiments demonstrate that our models trained on either real data or generated synthetic data can refine pose estimates for objects in the wild, even though these objects are not seen during training.The third focus is studying geometric occlusion in single images to better discriminate objects in the scene. We first formalize geometric occlusion definition and propose a method to automatically generate high-quality occlusion annotations. Then we propose a new occlusion relationship formulation (i.e. abbnom) and the corresponding inference method. Experiments on occlusion reasoning benchmarks demonstrate the superiority of the proposed formulation and method. To recover accurate depth discontinuities, we also propose a depth map refinement method and a single-stage monocular depth estimation method.All the methods that we propose leverage on the versatility and power of deep learning. This should facilitate their integration in the visual perception module of modern robotic systems.Besides the above methodological advances, we also made available software (for occlusion and pose estimation) and datasets (of high-quality occlusion information) as a contribution to the scientific community
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ARMANDE, NASSER. "Caracterisation de reseaux fins dans les images 2d et 3d applications : images satellites et medicales". Paris 11, 1997. http://www.theses.fr/1997PA112094.

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Les travaux effectues dans cette these se situent dans la phase de segmentation d'un systeme de vision par ordinateur. La segmentation vise a representer de maniere compacte les informations utiles et pertinentes dans l'image. Afin d'assurer un bon deroulement de cette phase, differents outils mathematiques peuvent etre utilises. La geometrie differentielle et en particulier les proprietes differentielles des surfaces parametrees, ont ete utilisees par de nombreux chercheurs pour la segmentation et le traitement bas niveau des images, et constituent les outils mathematiques de base de nos travaux de recherche. Elles permettent d'une maniere efficace et formelle de resoudre de nombreux problemes lies a la caracterisation et l'extraction de differents types de primitives et d'indice visuels dans les images a niveau de gris. Le travail original realise dans cette these constitue un ensemble d'approches fondees sur les proprietes differentielles des surfaces parametrees. Ces proprietes sont utilisees pour caracteriser et extraire les structures fines, appelees reseaux fins, dans l'image. Notre methodologie consiste a utiliser la representation de l'image sous forme de surface, dite surface image, afin de mettre en evidence un certain nombre de proprietes differentielles de cette derniere. Nous montrons que, parmi ces proprietes, les courbures principales et les directions associees de la surface image permettent de caracteriser et d'extraire les reseaux fins 2d. Une etude de comportement de ces structures dans l'espace echelle est realisee afin de mettre en relation la largeur du reseau fin et l'echelle du traitement. Ce qui conduit a la detection de reseaux fins 2d de differentes largeurs. Nous montrons egalement qu'une simple extension de l'approche en 3d garantit l'extraction de ce type de structure (reseaux fins 3d) dans les images 3d. La recherche de reseaux fins est effectuee sur les images satellites et medicales pour lesquelles ces structures correspondent respectivement aux reseaux routiers et aux vaisseaux sanguins.
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Sdiri, Bilel. "2D/3D Endoscopic image enhancement and analysis for video guided surgery". Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCD030.

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Grâce à l’évolution des procédés de diagnostiques médicaux et les développements technologiques, la chirurgie mini-invasive a fait des progrès remarquables au cours des dernières décennies surtout avec l’innovation de nouveaux outils médicaux tels que les systèmes chirurgicaux robotisés et les caméras endoscopiques sans fil. Cependant, ces techniques souffrent de quelques limitations liées essentiellement l’environnement endoscopique telles que la non uniformité de l’éclairage, les réflexions spéculaires des tissus humides, le faible contraste/netteté et le flou dû aux mouvements du chirurgien et du patient (i.e. la respiration). La correction de ces dégradations repose sur des critères de qualité d’image subjective et objective dans le contexte médical. Il est primordial de développer des solutions d’amélioration de la qualité perceptuelle des images acquises par endoscopie 3D. Ces solutions peuvent servir plus particulièrement dans l’étape d’extraction de points d’intérêts pour la reconstruction 3D des organes, qui sert à la planification de certaines opérations chirurgicales. C’est dans cette optique que cette thèse aborde le problème de la qualité des images endoscopiques en proposant de nouvelles méthodes d’analyse et de rehaussement de contraste des images endoscopiques 2D et 3D.Pour la détection et la classification automatique des anomalies tissulaires pour le diagnostic des maladies du tractus gastro-intestinal, nous avons proposé une méthode de rehaussement de contraste local et global des images endoscopiques 2D classiques et pour l’endoscopie capsulaire sans fil.La méthode proposée améliore la visibilité des structures locales fines et des détails de tissus. Ce prétraitement a permis de faciliter le processus de détection des points caractéristiques et d’améliorer le taux de classification automatique des tissus néoplasiques et tumeurs bénignes. Les méthodes développées exploitent également la propriété d’attention visuelle et de perception de relief en stéréovision. Dans ce contexte, nous avons proposé une technique adaptative d’amélioration de la qualité des images stéréo endoscopiques combinant l’information de profondeur et les contours des tissues. Pour rendre la méthode plus efficace et adaptée aux images 3Dl e rehaussement de contraste est ajusté en fonction des caractéristiques locales de l’image et du niveau de profondeur dans la scène tout en contrôlant le traitement inter-vues par un modèle de perception binoculaire.Un test subjectif a été mené pour évaluer la performance de l’algorithme proposé en termes de qualité visuelle des images générées par des observateurs experts et non experts dont les scores ont démontré l’efficacité de notre technique 3D d’amélioration du contraste. Dans cette même optique,nous avons développé une autre technique de rehaussement du contraste des images endoscopiques stéréo basée sur la décomposition en ondelettes.Ce qui offre la possibilité d’effectuer un traitement multi-échelle et d’opérer une traitement sélectif. Le schéma proposé repose sur un traitement stéréo qui exploite à la fois l’informations de profondeur et les redondances intervues,ainsi que certaines propriétés du système visuel humain, notamment la sensibilité au contraste et à la rivalité/combinaison binoculaire. La qualité visuelle des images traitées et les mesures de qualité objective démontrent l’efficacité de notre méthode qui ajuste l’éclairage des images dans les régions sombres et saturées et accentue la visibilité des détails liés aux vaisseaux sanguins et les textures de tissues
Minimally invasive surgery has made remarkable progress in the last decades and became a very popular diagnosis and treatment tool, especially with the rapid medical and technological advances leading to innovative new tools such as robotic surgical systems and wireless capsule endoscopy. Due to the intrinsic characteristics of the endoscopic environment including dynamic illumination conditions and moist tissues with high reflectance, endoscopic images suffer often from several degradations such as large dark regions,with low contrast and sharpness, and many artifacts such as specular reflections and blur. These challenges together with the introduction of three dimensional(3D) imaging surgical systems have prompted the question of endoscopic images quality, which needs to be enhanced. The latter process aims either to provide the surgeons/doctors with a better visual feedback or improve the outcomes of some subsequent tasks such as features extraction for 3D organ reconstruction and registration. This thesis addresses the problem of endoscopic image quality enhancement by proposing novel enhancement techniques for both two-dimensional (2D) and stereo (i.e. 3D)endoscopic images.In the context of automatic tissue abnormality detection and classification for gastro-intestinal tract disease diagnosis, we proposed a pre-processing enhancement method for 2D endoscopic images and wireless capsule endoscopy improving both local and global contrast. The proposed method expose inner subtle structures and tissues details, which improves the features detection process and the automatic classification rate of neoplastic,non-neoplastic and inflammatory tissues. Inspired by binocular vision attention features of the human visual system, we proposed in another workan adaptive enhancement technique for stereo endoscopic images combining depth and edginess information. The adaptability of the proposed method consists in adjusting the enhancement to both local image activity and depth level within the scene while controlling the interview difference using abinocular perception model. A subjective experiment was conducted to evaluate the performance of the proposed algorithm in terms of visual qualityby both expert and non-expert observers whose scores demonstrated the efficiency of our 3D contrast enhancement technique. In the same scope, we resort in another recent stereo endoscopic image enhancement work to the wavelet domain to target the enhancement towards specific image components using the multiscale representation and the efficient space-frequency localization property. The proposed joint enhancement methods rely on cross-view processing and depth information, for both the wavelet decomposition and the enhancement steps, to exploit the inter-view redundancies together with perceptual human visual system properties related to contrast sensitivity and binocular combination and rivalry. The visual qualityof the processed images and objective assessment metrics demonstrate the efficiency of our joint stereo enhancement in adjusting the image illuminationin both dark and saturated regions and emphasizing local image details such as fine veins and micro vessels, compared to other endoscopic enhancement techniques for 2D and 3D images
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Sebbahi, Ali. "Segmentation 2D et 3D par modèles déformables en imagerie cardio-vasculaire". Paris 12, 1995. http://www.theses.fr/1995PA120040.

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Nous placons notre etude dans le cadre de la segmentation 2d et 3d en imagerie cardio-vasculaire d'une structure bien definie: une cavite sanguine entouree par une paroi musculaire. Si d'un point de vue theorique, les deux milieux, sang et paroi, sont consideres comme quasi-homogenes, il en est rarement ainsi. Toutes les modalites d'imagerie (scanner x, irm, imagerie ultrasonore) rencontrent ces deux problemes, qui sont differemment caracterises selon l'agent physique employe. Nous etablissons un modele 3d de deformation de surface pour reconstruire le volume cardiaque, a partir de coupes d'images 2d, ou analyser dynamiquement les sequences d'images 2d. Afin de mieux prendre en compte les problemes lies a l'estimation de l'interface entre la cavite et la paroi, la segmentation est realisee a un niveau local, regional et global. Cette procedure se decompose en deux processus d'equilibre complementaires et sequentiels. D'une part, un processus de deformation discret deplace un point, independamment des autres points du maillage, vers un minimum local du champ externe et, d'autre part, un processus de stabilisation continu, par une interpolation spline bicubique, evalue si le point deplace correspond a un minimum regional du champ externe (seuil de distance de chanfrein). La convergence du processus de segmentation est obtenue par stabilisation de morceaux de contours dans le cas 2d et par stabilisation de surfaces elementaires en 3d. Le compromis entre la forme et la nature de l'objet depend des poids relatifs entre les differents termes d'energie. Ceux-ci sont controles de maniere adaptative, par un critere de concavite lie a la geometrie du systeme cardio-vasculaire. Une validation 2d et des resultats 3d sur differents volumes cardio-vasculaires, ont permis d'obtenir des resultats satisfaisants pour lesquels la variation des parametres est relativement faible et rend par consequent le processus de segmentation robuste
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Randell, Charles James. "3D underwater monocular machine vision from 2D images in an attenuating medium". Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1997. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/ftp02/NQ32764.pdf.

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Law, Kwok-wai Albert, i 羅國偉. "3D reconstruction of coronary artery and brain tumor from 2D medical images". Thesis, The University of Hong Kong (Pokfulam, Hong Kong), 2004. http://hub.hku.hk/bib/B31245572.

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Zöllei, Lilla 1977. "2D-3D rigid-body registration of X-ray flourscopy and CT images". Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2001. http://hdl.handle.net/1721.1/86790.

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Reddy, Serendra. "Automatic 2D-to-3D conversion of single low depth-of-field images". Doctoral thesis, University of Cape Town, 2017. http://hdl.handle.net/11427/24475.

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This research presents a novel approach to the automatic rendering of 3D stereoscopic disparity image pairs from single 2D low depth-of-field (LDOF) images. Initially a depth map is produced through the assignment of depth to every delineated object and region in the image. Subsequently the left and right disparity images are produced through depth imagebased rendering (DIBR). The objects and regions in the image are initially assigned to one of six proposed groups or labels. Labelling is performed in two stages. The first involves the delineation of the dominant object-of-interest (OOI). The second involves the global object and region grouping of the non-OOI regions. The matting of the OOI is also performed in two stages. Initially the in focus foreground or region-of-interest (ROI) is separated from the out of focus background. This is achieved through the correlation of edge, gradient and higher-order statistics (HOS) saliencies. Refinement of the ROI is performed using k-means segmentation and CIEDE2000 colour-difference matching. Subsequently the OOI is extracted from within the ROI through analysis of the dominant gradients and edge saliencies together with k-means segmentation. Depth is assigned to each of the six labels by correlating Gestalt-based principles with vanishing point estimation, gradient plane approximation and depth from defocus (DfD). To minimise some of the dis-occlusions that are generated through the 3D warping sub-process within the DIBR process the depth map is pre-smoothed using an asymmetric bilateral filter. Hole-filling of the remaining dis-occlusions is performed through nearest-neighbour horizontal interpolation, which incorporates depth as well as direction of warp. To minimising the effects of the lateral striations, specific directional Gaussian and circular averaging smoothing is applied independently to each view, with additional average filtering applied to the border transitions. Each stage of the proposed model is benchmarked against data from several significant publications. Novel contributions are made in the sub-speciality fields of ROI estimation, OOI matting, LDOF image classification, Gestalt-based region categorisation, vanishing point detection, relative depth assignment and hole-filling or inpainting. An important contribution is made towards the overall knowledge base of automatic 2D-to-3D conversion techniques, through the collation of existing information, expansion of existing methods and development of newer concepts.
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Kotronis, Panagiotis. "Cisaillement dynamique de murs en béton armé : modèles simplifiés 2D et 3D". Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00074469.

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Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse portent sur une stratégie de modélisation simplifiée des structures en béton armé soumises à des chargements de type dynamique et s'inscrivent dans le programme Européen ICONS - TMR. La modélisation de la maquette CAMUS III du programme est premièrement effectuée en utilisant des éléments 2D poutres multicouches et des lois uniaxiales locales. Une nouvelle stratégie de modélisation simplifiée 2D pour des voiles soumis à des cisaillements dynamiques est ensuite présentée. Le concept du Béton Armé Equivalent (BAE) est fondé sur une équivalence milieu continu milieu discontinu en treillis. Des lois locales uniaxiales sont utilisées pour le béton et les armatures. Le BAE est validé avec les résultats expérimentaux des maquettes T5 et T12 du programme SAFE et la maquette du programme NUPEC. Les problèmes 3D sont finalement abordés avec le développement d'un élément fini poutre multifibre Timoshenko valable pour des sections quelconques (hétérogènes et sans symétrie). La solution adoptée est celle d'un élément fini à deux nœuds avec des fonctions de forme de degré supérieur pour les déplacements et les rotations. L'élément est présenté en détail ainsi que sa validation à partir des résultats expérimentaux (poteaux sous chargement cyclique, murs en U du programme ICONS).
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Chaudhary, Priyanka. "SPHEROID DETECTION IN 2D IMAGES USING CIRCULAR HOUGH TRANSFORM". UKnowledge, 2010. http://uknowledge.uky.edu/gradschool_theses/9.

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Three-dimensional endothelial cell sprouting assay (3D-ECSA) exhibits differentiation of endothelial cells into sprouting structures inside a 3D matrix of collagen I. It is a screening tool to study endothelial cell behavior and identification of angiogenesis inhibitors. The shape and size of an EC spheroid (aggregation of ~ 750 cells) is important with respect to its growth performance in presence of angiogenic stimulators. Apparently, tubules formed on malformed spheroids lack homogeneity in terms of density and length. This requires segregation of well formed spheroids from malformed ones to obtain better performance metrics. We aim to develop and validate an automated imaging software analysis tool, as a part of a High-content High throughput screening (HC-HTS) assay platform, to exploit 3D-ECSA as a differential HTS assay. We present a solution using Circular Hough Transform to detect a nearly perfect spheroid as per its circular shape in a 2D image. This successfully enables us to differentiate and separate good spheroids from the malformed ones using automated test bench.
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Agerskov, Niels, i Gabriel Carrizo. "Application for Deriving 2D Images from 3D CT Image Data for Research Purposes". Thesis, KTH, Skolan för teknik och hälsa (STH), 2016. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-190881.

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Karolinska University Hospital, Huddinge, Sweden, has long desired to plan hip prostheses with Computed Tomography (CT) scans instead of plain radiographs to save time and patient discomfort. This has not been possible previously as their current software is limited to prosthesis planning on traditional 2D X-ray images. The purpose of this project was therefore to create an application (software) that allows medical professionals to derive a 2D image from CT images that can be used for prosthesis planning. In order to create the application NumPy and The Visualization Toolkit (VTK) Python code libraries were utilised and tied together with a graphical user interface library called PyQt4. The application includes a graphical interface and methods for optimizing the images for prosthesis planning. The application was finished and serves its purpose but the quality of the images needs to be evaluated with a larger sample group.
På Karolinska universitetssjukhuset, Huddinge har man länge önskat möjligheten att utföra mallningar av höftproteser med hjälp av data från datortomografiundersökningar (DT). Detta har hittills inte varit möjligt eftersom programmet som används för mallning av höftproteser enbart accepterar traditionella slätröntgenbilder. Därför var syftet med detta projekt att skapa en mjukvaru-applikation som kan användas för att generera 2D-bilder för mallning av proteser från DT-data. För att skapa applikationen användes huvudsakligen Python-kodbiblioteken NumPy och The Visualization Toolkit (VTK) tillsammans med användargränssnittsbiblioteket PyQt4. I applikationen ingår ett grafiskt användargränssnitt och metoder för optimering av bilderna i mallningssammanhang. Applikationen fungerar men bildernas kvalitet måste utvärderas med en större urvalsgrupp.
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North, Peter R. J. "The reconstruction of visual appearance by combining stereo surfaces". Thesis, University of Sussex, 1992. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.362837.

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Monnier, Fabrice. "Amélioration de la localisation 3D de données laser terrestre à l'aide de cartes 2D ou modèles 3D". Thesis, Paris Est, 2014. http://www.theses.fr/2014PEST1114/document.

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Les avancées technologiques dans le domaine informatique (logiciel et matériel) et, en particulier, de la géolocalisation ont permis la démocratisation des modèles numériques. L'arrivée depuis quelques années de véhicules de cartographie mobile a ouvert l'accès à la numérisation 3D mobile terrestre. L'un des avantages de ces nouvelles méthodes d'imagerie de l'environnement urbain est la capacité potentielle de ces systèmes à améliorer les bases de données existantes 2D comme 3D, en particulier leur niveau de détail et la diversité des objets représentés. Les bases de données géographiques sont constituées d'un ensemble de primitives géométriques (généralement des lignes en 2D et des plans ou des triangles en 3D) d'un niveau de détail grossier mais ont l'avantage d'être disponibles sur de vastes zones géographiques. Elles sont issues de la fusion d'informations diverses (anciennes campagnes réalisées manuellement, conception automatisée ou encore hybride) et peuvent donc présenter des erreurs de fabrication. Les systèmes de numérisation mobiles, eux, peuvent acquérir, entre autres, des nuages de points laser. Ces nuages laser garantissent des données d'un niveau de détail très fin pouvant aller jusqu'à plusieurs points au centimètre carré. Acquérir des nuages de points laser présente toutefois des inconvénients :- une quantité de données importante sur de faibles étendues géographiques posant des problèmes de stockage et de traitements pouvant aller jusqu'à plusieurs Téraoctet lors de campagnes d'acquisition importantes- des difficultés d'acquisition inhérentes au fait d'imager l'environnement depuis le sol. Les systèmes de numérisation mobiles présentent eux aussi des limites : en milieu urbain, le signal GPS nécessaire au bon géoréférencement des données peut être perturbé par les multi-trajets voire même stoppé lors de phénomènes de masquage GPS liés à la réduction de la portion de ciel visible pour capter assez de satellites pour en déduire une position spatiale. Améliorer les bases de données existantes grâce aux données acquises par un véhicule de numérisation mobile nécessite une mise en cohérence des deux ensembles. L'objectif principal de ce manuscrit est donc de mettre en place une chaîne de traitements automatique permettant de recaler bases de données géographiques et nuages de points laser terrestre (provenant de véhicules de cartographies mobiles) de la manière la plus fiable possible. Le recalage peut se réaliser de manière différentes. Dans ce manuscrit, nous avons développé une méthode permettant de recaler des nuages laser sur des bases de données, notamment, par la définition d'un modèle de dérive particulièrement adapté aux dérives non-linéaires de ces données mobiles. Nous avons également développé une méthode capable d'utiliser de l'information sémantique pour recaler des bases de données sur des nuages laser mobiles. Les différentes optimisations effectuées sur notre approche nous permettent de recaler des données rapidement pour une approche post-traitements, ce qui permet d'ouvrir l'approche à la gestion de grands volumes de données (milliards de points laser et milliers de primitives géométriques).Le problème du recalage conjoint a été abordé. Notre chaîne de traitements a été testée sur des données simulées et des données réelles provenant de différentes missions effectuées par l'IGN
Technological advances in computer science (software and hardware) and particularly, GPS localization made digital models accessible to all people. In recent years, mobile mapping systems has enabled large scale mobile 3D scanning. One advantage of this technology for the urban environment is the potential ability to improve existing 2D or 3D database, especially their level of detail and variety of represented objects. Geographic database consist of a set of geometric primitives (generally 2D lines and plans or triangles in 3D) with a coarse level of detail but with the advantage of being available over wide geographical areas. They come from the fusion of various information (old campaigns performed manually, automated or hybrid design) wich may lead to manufacturing errors. The mobile mapping systems can acquire laser point clouds. These point clouds guarantee a fine level of detail up to more than one points per square centimeter. But there are some disavantages :- a large amount of data on small geographic areas that may cause problems for storage and treatment of up to several Terabyte during major acquisition,- the inherent acquisition difficulties to image the environment from the ground. In urban areas, the GPS signal required for proper georeferencing data can be disturbed by multipath or even stopped when GPS masking phenomena related to the reduction of the portion of the visible sky to capture enough satellites to find a good localization. Improve existing databases through these dataset acquired by a mobile mapping system requires alignment of these two sets. The main objective of this manuscript is to establish a pipeline of automatic processes to register these datasets together in the most reliable manner. Co-registration this data can be done in different ways. In this manuscript we have focused our work on the registration of mobile laser point cloud on geographical database by using a drift model suitable for the non rigid drift of these kind of mobile data. We have also developped a method to register geographical database containing semantics on mobile point cloud. The different optimization step performed on our methods allows to register the data fast enough for post-processing pipeline, which allows the management of large volumes of data (billions of laser points and thousands geometric primitives). We have also discussed on the problem of joint deformation. Our methods have been tested on simulated data and real data from different mission performed by IGN
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Valette, Sébastien. "Modèles de maillages déformables 2D et multirésolution surfaciques 3D sur une base d'ondelettes". Lyon, INSA, 2002. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2002ISAL0002/these.pdf.

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Ce travail porte sur le développement de méthodes de traitement d'images à l'aide de maillages. Dans une première partie, nous proposons un nouveau support théorique et un algorithme pour l'analyse multirésolution des surfaces des objets 3D triangulés. Cette approche généralise la décomposition en ondelettes des maillages surfaciques, proposée par Lounsbery, dont la formulation initiale restreint son utilisation aux maillages régulièrement subdivisés. L'extension du domaine d'application de la méthode nécessite la prise en compte d'une subdivision non régulière, permettant l'analyse multirésolution de maillages quelconques par résolution d'un problème inverse. Nous démontrons également l'efficacité de notre approche pour la compression sans perte des maillages surfaciques. La deuxième partie traite de la segmentation et du suivi des objets dans les séquences vidéo 2D+t. Nous proposons un nouvel algorithme de maillage actif qui place les arêtes du maillage sur les discontinuités de mouvement. Le mouvement intérieur à chaque cellule est estimé par mise en compétition des estimations avant et arrière. Cette approche permet le déplacement des noeuds du maillage sans avoir à remailler les zones occultées ou découvertes. Une contrainte spatiale permet une meilleure déformation du maillage dans les régions homogènes. Une deuxième contrainte, de régularisation temporelle, assure la stabilité de l'évolution de la segmentation. La troisième apporte une conclusion au mémoire et ouvre des perspectives sur la représentation des objets vidéo représentés par des maillages, à l'aide d'une adaptation de l'algorithme de décomposition des maillages surfaciques 3D sur une base d'ondelettes
This work aims at providing mesh-based image processing algorithms. The first part introduces a new theoretical support and an algorithm for multiresolution analysis of 3D surface meshes. This approach is a generalization of the wavelet decomposition of surface meshes proposed by Lounsbery, which initial definition can be applied only to regularly subdivided meshes. This extension requires the definition of an irregular subdivision scheme, allowing multiresolution analysis on irregular meshes. The second part handles video objects segmentation and tracking in 2D+t sequences. We propose a new active mesh algorithm that moves the mesh nodes on motion discontinuities. The motion inside each cell is estimated by a competitive back-forward approach. This approach allows nodes displacements without remeshing motion occlusion regions. A spatial constraint allows a better deformation in homogeneous regions. A temporal regularization constraint ensures the tracking consistency. The third part adds a conclusion and possible future work on multiresolution video objects representation, with the algorithm proposed in the first part
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Lubniewski, Pawel. "Recalage 3D/2D d'images pour le traitement endovasculaire des dissections aortiques". Thesis, Clermont-Ferrand 1, 2014. http://www.theses.fr/2014CLF1MM24/document.

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Nous présentons dans cette étude nos travaux concernant le recalage 3D/2D d'images de dissection aortique. Son but est de de proposer une visualisation de données médicales, qui pourra servir dans le contexte de l'assistance peropératoire durant les procédures endovasculaires.Pour effectuer cette tâche, nous avons proposé un modèle paramétrique de l'aorte, appelé enveloppe tubulaire. Il sert à exprimer la forme globale et les déformations de l'aorte, à l'aide d'un nombre minimal de paramètres.L'enveloppe tubulaire est utilisée par les algorithmes de recalage proposés dans cette étude.Notre méthode originale consiste à proposer un recalage par calcul direct de la transformation entre image 2D, i.e. sans procéssus d'optimisation, et est appelée recalage par ITD .Les descripteurs, que nous avons définis pour le cas des images d'aorte, permettent de trouver rapidement un alignement grossier des données. Nous proposons également l'extension de notre approche pour la mise en correspondance des images 3Det 2D.La chaîne complète du recalage 3D/2D, que nous présentons dans ce document, est composée de la technique ITD et de méthodes précises iconiques et hybrides. L'intégration de notre algorithme basé sur les descripteurs en tant qu'étape d'initialisation réduit le temps de calcul nécessaire et augmente l'efficacité du recalage, par rapport aux approches classiques.Nous avons testé nos méthodes avec des images médicales, issues de patients trîtés par procédures endovasculaires. Les résultats ont été vérifiés par les spécialistes cliniques et ont été jugés satisfaisants; notre chaine de recalage pourrait ainsi être exploitée dans les salles d'interventions à l'avenir
In this study, we present our works related to 3D/2D image registrationfor aorti dissition. Its aim is to propose a visualization of medial datawhih an be used by physians during endovas ular proedures.For this purpose, we have proposed a parametrimodel of aorta, alleda Tubular Envelope. It is used to express the global shape and deformationsof the aorta, by a minimal number of parameters. The tubular envelope isused in our image registration algorithms.The registration by ITD (Image Transformation Descriptors) is our ori-ginal method of image alignment : itomputes the rigid 2D transformation between data sets diretly, without any optimization process.We provide thedefinition of this method, as well as the proposition of several descriptors' formulae, in the base of images of aorta. The technique allows us to quickly and a poarse alignment between data. We also propose the extension of theoriginal approach for the registration of 3D and 2D images.The complete chain of 3D/2D image registration techniques, proposedin this document, consists of the ITD stage, followed by an intensity basedhybrid method. The use of our 3D/2D algorithm, based on the image trans-formation descriptors as an initialization phase, reduces the computing timeand improves the efficiency of the presented approach.We have tested our registration methods for the medical images of several patients after endovasular treatment. Results have been approved by our clinical specialists and our approach.We have tested our registration methods for the medical images of several patients after endovascular treatment. Results have been approved by our clinical specialists and our approach may appear in the intervention rooms in the futur
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Sintorn, Ida-Maria. "Segmentation methods and shape descriptions in digital images : applications in 2D and 3D microscopy /". Uppsala : Centre for Image Analysis, Swedish University of Agricultural Sciences, 2005. http://epsilon.slu.se/200520.pdf.

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BEIL, FRANK MICHAEL. "Approche structurelle de l'analyse de la texture dans les images cellulaires 2d et 3d". Paris 7, 1999. http://www.theses.fr/1999PA077019.

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L'analyse d'images microscopiques par ordinateur est une methode puissante pour etudier la structure des cellules. La definition d'un modele approprie a la comprehension de l'information contenue dans une image est un prerequis pour que l'analyse d'image automatisee soit fiable. La notion de texture est utilisee pour decrire des phenomenes non figuratifs d'images. Les modeles structurels de texture considerent la texture comme des ensembles d'elements de base agences en motifs specifiques. Partant de cette approche, nous avons elabore un modele dual de texture pour l'analyse d'architectures cellulaires. Ce modele permet de caracteriser des figures correspondant aussi bien a des lignes qu'a des regions. Nous avons developpe des algorithmes de segmentations de regions et de motifs de lignes. Une base de donnees, refletant la dualite du modele, permet l'analyse de ces deux types de texture avec les memes algorithmes. Les methodes developpees dans ce travail ont ete appliquees a l'analyse de la structure du cytosquelette et a l'analyse de la texture de la chromatine nucleaire dans des images bidimensionnelles (2d). Notre approche a prouve son efficacite dans la caracterisation des reseaux de filaments intermediaires pendant le developpement foetal du foie de rat. L'apparence de la chromatine est determinee par la distribution tridimensionnelle (3d) de l'adn. L'analyse de ce processus avec des methodes 2d ne nous a pas semble convenir a la classification des lesions du col de l'uterus en diagnostic pathologique. Nous avons etendu notre approche 2d a l'analyse de texture 3d, mises en evidence en microscopie confocale a balayage laser. Dans une etude pilote, les parametres de texture 3d ont permis de diagnostiquer de maniere tres precise des lesions de la prostate.
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MEZERREG, MOHAMED. "Structures de donnees graphiques : contribution a la conception d'un s.g.b.d. images 2d et 3d". Paris 7, 1990. http://www.theses.fr/1990PA077155.

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Cette these aborde le probleme de la structuration des donnees relatives aux images 2d et 3d, et leur transformation sous forme d'un schema relationnel. Apres un apercu sur les problemes poses par les systemes graphiques en matiere de structures de donnees, deux modeles de description d'images sont presentes: le modele syntaxique et le modele bases de donnees. Pour representer les images 2d, la structure de donnees graphique quadkey est proposee. Outre un gain tres considerable en espace memoire et en temps de calcul, le quadkey presente l'avantage majeur de transformer les donnees images sous forme de relations adaptees au modele de bases de donnees relationnel. Le quadkey est ensuite etendu en octkey pour representer les images 3d. En utilisant l'octkey, deux methodes de reconstitution d'objets 3d a partir des projections 2d sont decrites. La premiere methode, reconstitue l'objet 3d par intersection des trois faces de vision d'objet: x-y, y-z, et z-x. La seconde, le reconstitue par fusion de ses coupes en serie. Enfin, un systeme de gestion de bases de donnees images (s. G. B. D. I. ) est presente. Base sur le modele relationnel, cet s. G. B. D. I. Utilise les structures de donnees graphiques quadkey et octkey. Il est dote d'un langage de requete non procedural et d'une bibliotheque graphique
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Stebbing, Richard. "Model-based segmentation methods for analysis of 2D and 3D ultrasound images and sequences". Thesis, University of Oxford, 2014. http://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:f0e855ca-5ed9-4e40-994c-9b470d5594bf.

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This thesis describes extensions to 2D and 3D model-based segmentation algorithms for the analysis of ultrasound images and sequences. Starting from a common 2D+t "track-to-last" algorithm, it is shown that the typical method of searching for boundary candidates perpendicular to the model contour is unnecessary if, for each boundary candidate, its corresponding position on the model contour is optimised jointly with the model contour geometry. With this observation, two 2D+t segmentation algorithms, which accurately recover boundary displacements and are capable of segmenting arbitrarily long sequences, are formulated and validated. Generalising to 3D, subdivision surfaces are shown to be natural choices for continuous model surfaces, and the algorithms necessary for joint optimisation of the correspondences and model surface geometry are described. Three applications of 3D model-based segmentation for ultrasound image analysis are subsequently presented and assessed: skull segmentation for fetal brain image analysis; face segmentation for shape analysis, and single-frame left ventricle (LV) segmentation from echocardiography images for volume measurement. A framework to perform model-based segmentation of multiple 3D sequences - while jointly optimising an underlying linear basis shape model - is subsequently presented for the challenging application of right ventricle (RV) segmentation from 3D+t echocardiography sequences. Finally, an algorithm to automatically select boundary candidates independent of a model surface estimate is described and presented for the task of LV segmentation. Although motivated by challenges in ultrasound image analysis, the conceptual contributions of this thesis are general and applicable to model-based segmentation problems in many domains. Moreover, the components are modular, enabling straightforward construction of application-specific formulations for new clinical problems as they arise in the future.
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ARAÚJO, Caio Fernandes. "Segmentação de imagens 3D utilizando combinação de imagens 2D". Universidade Federal de Pernambuco, 2016. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/21040.

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CAPES
Segmentar imagens de maneira automática é um grande desafio. Apesar do ser humano conseguir fazer essa distinção, em muitos casos, para um computador essa divisão pode não ser tão trivial. Vários aspectos têm de ser levados em consideração, que podem incluir cor, posição, vizinhanças, textura, entre outros. Esse desafio aumenta quando se passa a utilizar imagens médicas, como as ressonâncias magnéticas, pois essas, além de possuírem diferentes formatos dos órgãos em diferentes pessoas, possuem áreas em que a variação da intensidade dos pixels se mostra bastante sutil entre os vizinhos, o que dificulta a segmentação automática. Além disso, a variação citada não permite que haja um formato pré-definido em vários casos, pois as diferenças internas nos corpos dos pacientes, especialmente os que possuem alguma patologia, podem ser grandes demais para que se haja uma generalização. Mas justamente por esse possuírem esses problemas, são os principais focos dos profissionais que analisam as imagens médicas. Este trabalho visa, portanto, contribuir para a melhoria da segmentação dessas imagens médicas. Para isso, utiliza a ideia do Bagging de gerar diferentes imagens 2D para segmentar a partir de uma única imagem 3D, e conceitos de combinação de classificadores para uni-las, para assim conseguir resultados estatisticamente melhores, se comparados aos métodos populares de segmentação. Para se verificar a eficácia do método proposto, a segmentação das imagens foi feita utilizando quatro técnicas de segmentação diferentes, e seus resultados combinados. As técnicas escolhidas foram: binarização pelo método de Otsu, o K-Means, rede neural SOM e o modelo estatístico GMM. As imagens utilizadas nos experimentos foram imagens reais, de ressonâncias magnéticas do cérebro, e o intuito do trabalho foi segmentar a matéria cinza do cérebro. As imagens foram todas em 3D, e as segmentações foram feitas em fatias 2D da imagem original, que antes passa por uma fase de pré-processamento, onde há a extração do cérebro do crânio. Os resultados obtidos mostram que o método proposto se mostrou bem sucedido, uma vez que, em todas as técnicas utilizadas, houve uma melhoria na taxa de acerto da segmentação, comprovada através do teste estatístico T-Teste. Assim, o trabalho mostra que utilizar os princípios de combinação de classificadores em segmentações de imagens médicas pode apresentar resultados melhores.
Automatic image segmentation is still a great challenge today. Despite the human being able to make this distinction, in most of the cases easily and quickly, to a computer this task may not be that trivial. Several characteristics have to be taken into account by the computer, which may include color, position, neighborhoods, texture, among others. This challenge increases greatly when it comes to using medical images, like the MRI, as these besides producing images of organs with different formats in different people, have regions where the intensity variation of pixels is subtle between neighboring pixels, which complicates even more the automatic segmentation. Furthermore, the above mentioned variation does not allow a pre-defined format in various cases, because the internal differences between patients bodies, especially those with a pathology, may be too large to make a generalization. But specially for having this kind of problem, those people are the main targets of the professionals that analyze medical images. This work, therefore, tries to contribute to the segmentation of medical images. For this, it uses the idea of Bagging to generate different 2D images from a single 3D image, and combination of classifiers to unite them, to achieve statistically significant better results, if compared to popular segmentation methods. To verify the effectiveness of the proposed method, the segmentation of the images is performed using four different segmentation techniques, and their combined results. The chosen techniques are the binarization by the Otsu method, K-Means, the neural network SOM and the statistical model GMM. The images used in the experiments were real MRI of the brain, and the dissertation objective is to segment the gray matter (GM) of the brain. The images are all in 3D, and the segmentations are made using 2D slices of the original image that pass through a preprocessing stage before, where the brain is extracted from the skull. The results show that the proposed method is successful, since, in all the applied techniques, there is an improvement in the accuracy rate, proved by the statistical test T-Test. Thus, the work shows that using the principles of combination of classifiers in medical image segmentation can obtain better results.
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Da, Costa Luis Eduardo. "Reconstruction de modèles 3D à partir d'information 2D partielle : application au cas d'une plante". Mémoire, École de technologie supérieure, 2007. http://espace.etsmtl.ca/573/1/DA_COSTA_Luis_Eduardo.pdf.

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Streszczenie:
Une méthode pour générer des modèles informatiques fidèles de plantes naturelles est proposée dans ce travail; cette méthode prend comme entrée des photographies 2D prises du champ. Le formalisme choisi comme base pour la représentation de plantes s'appelle «Systèmes de Lindenmayer» (LSystems), qui sont des systèmes grammaticaux contrôlés par une condition initale et une (ou plusieurs) règle(s) de réécriture Générer un modèle informatique d'une plante est l'équivalent à résoudre le problème inverse pour un sous-type de ce formalisme, appelé «LSystems à crochets»; ce travail utilise un algorithme évolutif pour résoudre ce problème inverse. Une description détaillée de l'algorithme, ainsi que la justification du design choisi, sont présentées; un ensemble d'expériences démontre que l'algorithme explore de manière satisfaisante l'espace de solutions candidates, et que les approximations qu'il propose sont adéquates dans la majorité des cas. Ses limitations et faiblesses sont aussi rapportées et ensuite discutées.
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Grandi, Jerônimo Gustavo. "Multidimensional similarity search for 2D-3D medical data correlation and fusion". reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2014. http://hdl.handle.net/10183/104133.

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Streszczenie:
Imagens da anatomia interna são essenciais para as práticas médicas. Estabelecer correlação entre elas, é um importante procedimento para diagnóstico e tratamento. Nessa dissertação, é proposta uma abordagem para correlacionar dados multidimensionais de mesma modalidade de aquisição baseando-se somente nas informações de intensidade de pixels e voxels. O trabalho foi dividido em duas fases de implementação. Na primeira, foi explorado o problema de similaridade entre imagens médicas usando a perspectiva de análise de qualidade de imagem. Isso levou ao desenvolvimento de uma técnica de dois passos que estabelece um equilíbrio entre a velocidade de processamento e precisão de duas abordagens conhecidas. Avaliou-se a qualidade e aplicabilidade do algoritmo e, na segunda fase, o método foi estendido para analisar similaridade e encontrar a localização de uma imagem arbitrária (2D) em um volume (3D). A solução minimiza o número virtualmente infinito de possíveis orientações transversais e usa otimizações para reduzir a carga de trabalho e entregar resultados precisos. Uma visualização tridimensional volumétrica funde o volume (3D) com a imagem (2D) estabelecendo uma correspondência entre os dados. Uma análise experimental demonstrou que, apesar da complexidade computacional do algoritmo, o uso de amostragem, tanto na imagem quanto no volume, permite alcançar um bom equilíbrio entre desempenho e precisão, mesmo quando realizada com conjuntos de dados de baixa intensidade de gradiente.
Images of the inner anatomy are essential for clinical practice. To establish a correlation between them is an important procedure for diagnosis and treatment. In this thesis, we propose an approach to correlate within-modality 2D and 3D data from ordinary acquisition protocols based solely on the pixel/voxel information. The work was divided into two development phases. First, we explored the similarity problem between medical images using the perspective of image quality assessment. It led to the development of a 2-step technique that settles the compromise between processing speed and precision of two known approaches. We evaluated the quality and applicability of the 2-step and, in the second phase, we extended the method to use similarity analysis to, given an arbitrary slice image (2D), find the location of this slice within the volume data (3D). The solution minimizes the virtually infinite number of possible cross section orientations and uses optimizations to reduce the computational workload and output accurate results. The matching is displayed in a volumetric three-dimensional visualization fusing the 3D with the 2D. An experimental analysis demonstrated that despite the computational complexity of the algorithm, the use of severe data sampling allows achieving a great compromise between performance and accuracy even when performed with low gradient intensity datasets.
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Kang, Xin, i 康欣. "Feature-based 2D-3D registration and 3D reconstruction from a limited number of images via statistical inference for image-guidedinterventions". Thesis, The University of Hong Kong (Pokfulam, Hong Kong), 2011. http://hub.hku.hk/bib/B48079625.

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Streszczenie:
Traditional open interventions have been progressively replaced with minimally invasive techniques. Most notably, direct visual feedback is transitioned into indirect, image-based feedback, leading to the wide use of image-guided interventions (IGIs). One essential process of all IGIs is to align some 3D data with 2D images of patient through a procedure called 3D-2D registration during interventions to provide better guidance and richer information. When the 3D data is unavailable, a realistic 3D patient-speci_c model needs to be constructed from a few 2D images. The dominating methods that use only image intensity have narrow convergence range and are not robust to foreign objects presented in 2D images but not existed in 3D data. Feature-based methods partly addressed these problems, but most of them heavily rely on a set of \best" paired correspondences and requires clean image features. Moreover, the optimization procedures used in both kinds of methods are not e_cient. In this dissertation, two topics have been studied and novel algorithms proposed, namely, contour extraction from X-ray images and feature-based rigid/deformable 3D-2D registration. Inspired by biological and neuropsychological characteristics of primary visual cortex (V1), a contour detector is proposed for simultaneously extracting edges and lines in images. The synergy of V1 neurons is mimicked using phase congruency and tensor voting. Evaluations and comparisons showed that the proposed method outperformed several commonly used methods and the results are consistent with human perception. Moreover, the cumbersome \_ne-tuning" of parameter values is not always necessary in the proposed method. An extensible feature-based 3D-2D registration framework is proposed by rigorously formulating the registration as a probability density estimation problem and solving it via a generalized expectation maximization algorithm. It optimizes the transformation directly and treats correspondences as nuisance parameters. This is signi_cantly di_erent from almost all feature-based method in the literature that _rst single out a set of \best" correspondences and then estimate a transformation associated with it. This property makes the proposed algorithm not rely on paired correspondences and thus inherently robust to outliers. The framework can be adapted as a point-based method with the major advantages of 1) independency on paired correspondences, 2) accurate registration using a single image, and 3) robustness to the initialization and a large amount of outliers. Extended to a contour-based method, it di_ers from other contour-based methods mainly in that 1) it does not rely on correspondences and 2) it incorporates gradient information via a statistical model instead of a weighting function. Tuning into model-based deformable registration and surface reconstruction, our method solves the problem using the maximum penalized likelihood estimation. Unlike almost all other methods that handle the registration and deformation separately and optimized them sequentially, our method optimizes them simultaneously. The framework was evaluated in two example clinical applications and a simulation study for point-based, contour-based and surface reconstruction, respectively. Experiments showed its sub-degree and sub-millimeter registration accuracy and superiority to the state-of-the-art methods. It is expected that our algorithms, when thoroughly validated, can be used as valuable tools for image-guided interventions.
published_or_final_version
Orthopaedics and Traumatology
Doctoral
Doctor of Philosophy
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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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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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Chabot, Florian. "Analyse fine 2D/3D de véhicules par réseaux de neurones profonds". Thesis, Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020), 2017. http://www.theses.fr/2017CLFAC018/document.

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Les travaux développés dans cette thèse s’intéressent à l’analyse fine des véhicules à partir d’une image. Nous définissons le terme d’analyse fine comme un regroupement des concepts suivants : la détection des véhicules dans l’image, l’estimation de leur point de vue (ou orientation), la caractérisation de leur visibilité, leur localisation 3D dans la scène et la reconnaissance de leur marque et de leur modèle. La construction de solutions fiables d’analyse fine de véhicules laisse place à de nombreuses applications notamment dans le domaine du transport intelligent et de la vidéo surveillance.Dans ces travaux, nous proposons plusieurs contributions permettant de traiter partiellement ou complètement cette problématique. Les approches mises en oeuvre se basent sur l’utilisation conjointe de l’apprentissage profond et de modèles 3D de véhicule. Dans une première partie, nous traitons le problème de reconnaissance de marques et modèles en prenant en compte la difficulté de la création de bases d’apprentissage. Dans une seconde partie, nous investiguons une méthode de détection et d’estimation du point de vue précis en nous basant sur l’extraction de caractéristiques visuelles locales et de la cohérence géométrique. La méthode utilise des modèles mathématiques uniquement appris sur des données synthétiques. Enfin, dans une troisième partie, un système complet d’analyse fine de véhicules dans le contexte de la conduite autonome est proposé. Celui-ci se base sur le concept d’apprentissage profond multi-tâches. Des résultats quantitatifs et qualitatifs sont présentés tout au long de ce manuscrit. Sur certains aspects de l’analyse fine de véhicules à partir d’une image, ces recherches nous ont permis de dépasser l’état de l’art
In this thesis, we are interested in fine-grained analysis of vehicle from an image. We define fine-grained analysis as the following concepts : vehicle detection in the image, vehicle viewpoint (or orientation) estimation, vehicle visibility characterization, vehicle 3D localization and make and model recognition. The design of reliable solutions for fine-grained analysis of vehicle open the door to multiple applications in particular for intelligent transport systems as well as video surveillance systems. In this work, we propose several contributions allowing to address partially or wholly this issue. Proposed approaches are based on joint deep learning technologies and 3D models. In a first section, we deal with make and model classification keeping in mind the difficulty to create training data. In a second section, we investigate a novel method for both vehicle detection and fine-grained viewpoint estimation based on local apparence features and geometric spatial coherence. It uses models learned only on synthetic data. Finally, in a third section, a complete system for fine-grained analysis is proposed. It is based on the multi-task concept. Throughout this report, we provide quantitative and qualitative results. On several aspects related to vehicle fine-grained analysis, this work allowed to outperform state of the art methods
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Oudinet, Ghislain. "Analyse d'images et modélisation 2D/3D de la microstructure du combustible MOX". Saint-Etienne, 2003. http://www.theses.fr/2003STET4011.

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La microstructure du combustible nucléaire MOX, élaboré à partir de UO2 et de PuO2, détermine son comportement en réacteur. Le CEA et la COGEMA portent un intérêt grandissant à sa caractérisation par imagerie, objet du présent travail. Les algorithmes de segmentation qui sont développés ici s'appuient sur des images issues d'une microsonde et d'un MEB, pour analyser la répartition du plutonium et des porosités dans les pastilles de combustible. Ils sont novateurs, automatisés et assez robustes pour être utilisés sur un faible nombre de données. Ils ont été testés avec succès sur différents combustibles, avant et après irradiation. Des informations tridimensionnelles ont été calculées à l'aide d'un algorithme génétique. Les distributions en taille d'objet 3D obtenues ont permis de modéliser en volume différents combustibles industriels et de recherche. La reconstruction 3D est fiable et stable, et ouvre de nombreuses perspectives, dont l'étude du comportement sous irradiation du MOX
The microstructure of the MOX fuel, made with UO2 and PuO2, determines his " in pile " behavior. The french companies CEA and COGEMA are highly interested in its description by image analysis, which is the object of the present work. The segmentation algorithms described here use pictures issued from a microprobe and a SEM, to analyse the plutonium and porosity distribution in the fuel pellets. They are innovating, automated and robust enough to be used with a small data set. They have been successfully tested on different fuels, before and after irradation. Three-dimensional informations have been computed with a genetic algorithm. The obtained 3D object size distributions allowed the modeling of many different industrial and research fuels. 3D reconstruction is accurate and stable, and provides a basis for different studies among which the study of the MOX fuel " in pile " behavior
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Pitocchi, Jonathan. "Quantitative assessment of bone quality after total hip replacement through medical images: 2D and 3D approaches". Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2017. http://amslaurea.unibo.it/13023/.

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La valutazione della qualità dell’osso è un passo importante nel campo clinico, sia in condizioni patologiche che non patologiche. In particolare, in pazienti sottoposti ad intervento di sostituzione totale d’anca, la presenza della protesi altera le condizioni di stress fisiologiche del femore, causando un processo di adattamento dell’osso che può avere conseguenze sulla stabilità dell’impianto e sulle condizioni dell’osso. Perciò, è evidente l’importanza di monitorare la qualità dell’osso che circonda lo stelo, sia nel breve che nel lungo termine. A partire da rilevazioni densitometriche effettuate su immagini TC, questa tesi affronta due argomenti principali: 1) miglioramento del protocollo corrente per la valutazione della variazione di densità minerale ossea (tridimensionalmente attorno alla protesi) dopo un anno dall’operazione e applicazione ad un ampio dataset (11 pazienti) per esaminare le differenze tra soggetti; 2) studio di fattibilità su 8 pazienti di nuovi approcci 2D basati su sezioni standard del femore, con lo scopo di ottenere uno strumento per la valutazione della qualità dell’osso che possa essere affidabile per i clinici, ma anche minimamente invasivo per i pazienti, riducendo la dose di radiazione. I risultati dell’approccio 3D suggeriscono che può essere usato come strumento di monitoraggio post-operatorio del paziente. Inoltre la tesi mostra la fattibilità di nuovi approcci 2D, sebbene alcuni limiti devono essere superati prima di poterli utilizzare in ambito clinico.
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Chu, Jiaqi. "Orbital angular momentum encoding/decoding of 2D images for scalable multiview colour displays". Thesis, University of Cambridge, 2018. https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/274903.

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Three-dimensional (3D) displays project 3D images that give 3D perceptions and mimic real-world objects. Among the rich varieties of 3D displays, multiview displays take advantage of light’s various degrees of freedom and provide some of the 3D perceptions by projecting 2D subsampling of a 3D object. More 2D subsampling is required to project images with smoother parallax and more realistic sensation. As an additional degree of freedom with theoretically unlimited state space, orbital angular momentum (OAM) modes may be an alternative to the conventional multiview approaches and potentially project more images. This research involves exploring the possibility of encoding/decoding off-axis points in 2D images with OAM modes, development of the optical system, and design and development of a multiview colour display architecture. The first part of the research is exploring encoding/decoding off-axis points with OAM modes. Conventionally OAM modes are used to encode/decode the on-axis information only. Analysis of on-axis OAM beams referenced to off-axis points suggests representation of off-axis displacements as a set of expanded OAM components. At current stage off-axis points within an effective coding area are possible to be encoded/decoded with chosen OAM modes for multiplexing. Experimentally a 2D image is encoded/decoded with an OAM modes. When the encoding/decoding OAM modes match, the image is reconstructed. On the other hand, a dark region with zero intensity is shown. The dark region suggests the effective coding area for multiplexing. The final part of the research develops a multiview colour display. Based on understandings of off-axis representation of a set of different OAM components and experimental test of the optical system, three 1 mm monochromatic images are encoded, multiplexed and projected. Having studied wavelength effects on OAM coding, the initial architecture is updated to a scalable colour display consisting of four wavelengths.
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Khouas, Leila. "Visualisation de champs de vecteurs 2D et 3D par modélisation autorégressive bidimensionnelle d'une texture de type fourrure". Lyon, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAL0081.

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Dans de nombreux domaines tels que la mécanique des fluides ou l'imagerie cardiaque, les données manipulées consistent en des champs denses de vecteurs 2D ou 3D représentant par exemple une vitesse de déplacement. Le volume important que représentent ces données ainsi que leur complexité rendent leur visualisation particulièrement difficile. Leur interprétation et leur compréhension nécessite l'élaboration de techniques de visualisation efficaces. Dans ce cadre, nous proposons une nouvelle représentation de champs de vecteurs basée sur une texture de type fourrure. Nous considérons qu'une telle texture fournit une représentation naturelle d'un champ dense de vecteurs et par suite intuitive et facile à interpréter. Nous avons conçu une technique de synthèse 2D de ce type de texture qui produit des images d'aspect visuel satisfaisant. Cette technique est peu coûteuse en temps de calcul et permet de contrôler les principaux attributs de la texture (orientation et longueur des filaments). Pour cela, nous avons utilisé un modèle autorégressif 2D (AR 2D) dont les paramètres ont été identifiés à partir d'un ensemble d'images de texture 3D synthétisées par une modélisation en Hypertexture. Nous nous sommes ensuite intéressés à l'exploitation du procédé pour la représentation de champs denses de vecteurs. Différentes représentations de champs de vecteurs 2D sont testées en utilisant des données de simulation et des données réelles issues de 1 'imagerie cardiaque. De plus, pour pouvoir représenter des champs de vecteurs 3D définis sur des surfaces 3D, nous avons développé une procédure de plaquage de texture appropriée. Deux applications sont ensuite présentées. L'une en synthèse d'images, concerne la représentation de champs de vecteurs particuliers simulant une fourrure sur des objets 3D. La seconde application intéresse l'imagerie médicale et a pour but la visualisation du mouvement des parois cardiaques
In many areas such as fluid dynamics or medical imaging, the analysis of studied phenomena produces complex data that consists in large vector fields. The vectors represent some characteristic of each point on the field such as: a fluid vorticity, a wind velocity or a motion speed. The visualization of vector fields is not straightforward because they have no natural representation. In this work, we propose to build a new representation of vector fields based on furlike texture. We assume that such a texture provides a natural and intuitive representation of a dense vector field. Our approach consists in the development of a texture model that allows 2D synthesis of furlike texture having a 3D aspect. The model is based on the modeling of the texture autocorrelation function (ACF) and a two dimensional Auto Regressive synthesis (2D AR). This provides a simple and efficient 2D generator of furlike texture with a local control of the main attributes of the texture (orientation and length of filaments). We have experimented the use of this texture model to represent vector fields. We use orientation, length and color attributes of our furlike texture to visualize local orientation and magnitude of a 2D vector field. Results are presented using simulated data and cardiac imaging data. We also show how to visualize 3D vector fields defined over 3D surfaces by a simple and appropriate texture mapping procedure. We have applied this technique for special vector fields that simulate fur appearance on 3D objects. This produces images with quite realistic aspect
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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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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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Groher, Martin [Verfasser], Nassir [Akademischer Betreuer] Navab i Max A. [Akademischer Betreuer] Viergever. "2D-3D Registration of Vascular Images : Towards 3D-Guided Catheter Interventions / Martin Groher. Gutachter: Max A. Viergever ; Nassir Navab. Betreuer: Nassir Navab". München : Universitätsbibliothek der TU München, 2008. http://d-nb.info/1054351694/34.

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Lafrance, Frederick. "Vers une plateforme cartographique web 2D/3D - dynamique pour la participation citoyenne". Master's thesis, Université Laval, 2018. http://hdl.handle.net/20.500.11794/33141.

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Les globes virtuels Web peuvent faciliter la communication entre les urbanistes et les citoyens. Des études récentes ont montré que les représentations 3D plutôt que 2D peuvent être plus efficaces dans la communication de l'information. Cependant, une telle visualisation présente plusieurs défis, y compris le niveau de détail et de réalisme. La compréhension par les citoyens de l'impact de leurs choix lors d’une consultation pourrait être améliorée en exploitant des simulations spatiotemporelles. Pourtant, la 4D (3D + temps) a rarement été intégrée aux plateformes de participation citoyenne. Ainsi, l'objectif principal de cette recherche était de développer une plateforme de cartographie Web combinant des visualisations multidimensionnelles (2D, 3D, 4D) de manière intuitive, afin que les citoyens puissent mieux évaluer et comprendre les enjeux de la consultation. Pour atteindre cet objectif, des lignes directrices de représentation adaptées à la consultation citoyenne ainsi que des simulations spatiotemporelles ont été conçues. Ces concepts ont ensuite été intégrés au sein d’une plateforme de cartographie Web 4D mettant en vedette le globe virtuel Cesium. Des tests utilisateurs ont été réalisés avec 21 participants expérimentés qui ont utilisé un questionnaire intégré à la plateforme pour valider les concepts. Le questionnaire contenait 5 scénarios réalistes simulés de participation citoyenne, dans lesquels les participants ont évalué l'intuitivité des représentations choisies ainsi que les concepts liés à cette recherche. Les résultats ont montré que les informations spatiales partagées au sein des consultations citoyennes peuvent être intuitivement représentées par une combinaison de dimensions 2D, 3D et 4D. De plus, cette combinaison permet également de mieux comprendre les impacts liés aux choix effectués lors de la consultation. La plateforme proposée dans ce projet est un premier pas vers un outil plus complet dédié à la participation citoyenne. Les futurs travaux viseront à utiliser la plateforme dans un contexte réel de consultation citoyenne.
Web virtual globes can facilitate communication between urban planners and citizens. Recent studies have shown that 3D rather than 2D representations can be more effective in communicating information. However, such visualization presents several challenges, including the level of detail, realism and abstraction. Citizens' understanding of the impact of the choices they make during urban planning consultations could be improved by exploiting spatiotemporal simulations. Yet, 4D (3D + time) has rarely been integrated to citizen participation platforms. Therefore, the main objective of this research was to develop a web mapping platform combining multidimensional visualizations (2D, 3D, 4D) in an efficient and intuitive way, so that citizens can better assess and understand the issues of the consultation at stake. To achieve this objective, representation guidelines adapted to citizen consultation as well as spatiotemporal simulations were designed. These concepts were then integrated into a 4D web mapping platform featuring the virtual globe Cesium. User testing was done with 21 experienced participants who used a questionnaire integrated into the platform to validate the concepts. The questionnaire contained 5 simulated realistic case scenarios of citizen participation, in which the participants assessed the intuitiveness of the chosen representations as well as the concepts related to this research. Results showed that spatial information shared within citizen consultations can be intuitively represented through a combination of 2D, 3D and 4D dimensions. Moreover, this combination also offers a better understanding of the impacts related to choices made during the consultation. We consider that the platform proposed in this project is a first step toward a more complete tool dedicated to citizen participation. Future works will aim to use the platform in a real context of citizen consultation.
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Lohou, Christophe. "Contribution à l'analyse topologique des images : étude d'algorithmes de squelettisation pour images 2D et 3D selon une approche topologie digitale ou topologie discrète". Marne-la-Vallée, 2001. http://www.theses.fr/2001MARN0120.

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Cette thèse propose de nouveaux algorithmes de squelettisation d'images 2D et 3D selon deux approches : l'approche topologie digitale et l'approche topologie discrète. Dans la première partie, nous rappelons les notions fondamentales de topologie digitale et quelques algorithmes de squelettisation parmi les plus connus, basés sur la suppression de certains points simples. Puis, nous proposons une méthodologie permettant la production d'algorithmes de squelettisation fondés sur la suppression en parallèle de points P-simples. De tels algorithmes sont élaborés de façon à ce qu'ils suppriment au moins les points retirés par un autre algorithme donné. Nous appliquons cette méthodologie et produisons deux nouveaux algorithmes. Bien que les résultats semblent satisfaisants, la recherche et la mise en œuvre de tels algorithmes restent difficiles. Dans la deuxième partie, nous utilisons le cadre mathématique des ordres. De faç on plus directe qu'auparavant, nous proposons un algorithme de squelettisation consistant en la répétition de la suppression parallèle de points (n-simples, puis en la suppression parallèle de points (n-simples. Nous avons également proposé des définitions originales de points terminaux, nous permettant l'obtention de squelettes curvilignes ou surfaciques. Le schéma général de squelettisation est utilisé sur des images 2D, 3D binaires et 2D en niveaux de gris. Enfin, une étude de filtrage parallèle de squelettes est développée
This thesis proposes new thinning algorithms for 2D or 3D images according to two approaches using either the digital topology or the discrete topology. In the first part, we recall some fundamental notions of digital topology and several thinning algorithms amongs the well-known ones, which delete simple points. Then, we propose a methodology to produce new thinning algorithms based on the parallel deletion of P-simple points. Such algorithms are conceived in order to they delete at least the points removed by another one given existent thinning algorithm. By applying this methodology, we produce two new algorithms. Although results seem to be satisfying, the proposal and encoding of new proposed algorithms are not easy. In the second part, we use the concept of partially order set (or poset). We propose more straightforwardly than before, a thinning algorithm consisting in the repetition of parallel deletion of αn-simple points, followed by the parallel deletion of βn-simple points. We also have proposed new definitions of end points which permit us to obtain either curve skeletons or surface skeletons. The thinning scheme is used on 2D, 3D binary images, or on 2D grayscale images. At last, a study of a parallel filtering of skeletons is developped
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Micheli, Pascal de. "Formulation explicite en tétraèdres linéaires pour la modélisation 2D et 3D de l'UGV". Paris, ENMP, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00409570.

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Cette thèse a pour but de proposer une formulation EF adaptée à la modélisation de l'usinage à grande vitesse en pointe d'outil. La simulation doit pouvoir détecter les phénomènes extrêmement localisés qui peuvent apparaître, avec des temps de calcul raisonnables. L'implémentation est réalisée à l'aide de la librairie EF CimLib, offrant un remailleur adaptatif robuste non structuré et permettant le calcul massivement parallèle. Le travail se décompose en deux parties. La première consiste à développer, implémenter et valider une formulation de type explicite non sensibles au locking volumique, permettant l'utilisation d'algorithmes de remaillage non structurés robustes. Deux formulations sont comparées en dynamique rapide: une semi-explicite, basée sur des éléments tétraédriques mixtes avec stabilisation bulle et une explicite, basée sur des éléments tétraédriques linéaires modifiés. La seconde partie consiste à appliquer la formulation explicite, retenue pour son efficacité, au cas particulier de l'usinage à grande vitesse. Une résolution thermique est implémentée et couplée à la mécanique. Des simulations thermomécaniques de coupe orthogonales 2D de Ti6Al4V sont réalisées. Les résultats obtenus sont en très bonne adéquation avec la littérature, et permettent d'importants gains de temps de calcul. L'initiation et la propagation de la bande de cisaillement dans le copeau peuvent être analysés précisément. Un algorithme de R-Adaptation surfacique a été ajouté afin d'étendre ces résultats en 3D. On peut alors se rapprocher de la réalité industrielle du procédé sans perdre en précision
The aim of this work is to present a FE formulation particularly adapted to the simulation of high speed machining at the cutting edge level. The modelling should be able to detect the very local phenomena that could occur, with reasonable computation times. This code is implemented using the FE library CimLib, which offers robust adaptive non-structured remeshers and allows massive parallel computing. This work can be split in two parts. The first one consist in developing, implementing and validating an explicit type formulation, which is not sensitive to volumetric locking and allows using robust adaptive non-structured remeshers. Two formulations have been compared in the field of rapid dynamics: a semi-explicit one with mixed tetrahedral elements and RFB stabilization and an explicit one with modified linear tetrahedral elements. The second part of the work consists in applying the explicit formulation presented above to high speed machining. A thermal solver is implemented and coupled to the mechanical one. 2D micro machining simulations of Ti6Al4V orthogonal cutting are performed. Results are in very good agreement with literature, and important calculation time sparing is observed. The initiation and propagation of the adiabatic shear band in the chip can be analyzed in details. A R-adaptation procedure has been added to the normal remeshing procedure in order to be able to extend those results in 3D. We can then get closer of the real industrial processes, without loosing precision
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