Academic literature on the topic 'Modèle 3D'

Cette thèse présente les résultats de travaux réalisés sur un télémètre optique à diode laser, destiné à la proximétrie en robotique, et éventuellement à l'imagerie en trois dimensions. Le principe de fonctionnement de ce télémètre repose sur une modulation d'amplitude du faisceau lumineux, et une détection directe de la distance par mesure du déphasage correspondant au temps de propagation de l'onde modulée. Dans ce mémoire sont présentés :- la description du télémètre utilisé, ainsi que ses performances théoriques et pratiques. L'intérêt d'une simulation de son fonctionnement pour une application en robotique. - la caractérisation détaillée du signal détecté et des perturbations qu'il subit, en vue de cette simulation. - les résultats des simulations effectuées. - des relevés expérimentaux de profils de cibles réalisés avec ce télémètre<br>This thesis presents work results about an optical laser diode range finder for short distance measurements in robotics, and possibility of application in 3D vision. Its principle lies on an amplitude modulation of the optical beam, and a direct detection of the distance by measuring the phase shift corresponding to the propagation time of the modulated beam. This research presents :- the description of the laser range finder used, with its theoritical and practical performances. - the interest of a simulation of the functioning for an application in robotics. - the detailed characterization of the detected signal and its perturbations, for this simulation. - the results of the simulations. - experimental profile records realized with this laser range finder

De nos jours, la majorité des objets manufacturés sont conçus par des logiciels informatiques de CAO (Conception Assistée par Ordinateur). Cependant, lors de la visualisation, d'échange de données ou des processus de fabrication, le modèle géométrique doit être discrétisé en un maillage 3D composé d'un nombre fini de sommets et d'arêtes. Or, dans certaines situations le modèle initial peut être perdu ou indisponible. La représentation discrète 3D peut aussi être modifiée, par exemple après une simulation numérique, et ne plus correspondre au modèle initial. Une méthode de rétro-ingénierie est alors nécessaire afin de reconstruire une représentation continue 3D à partir de la représentation discrète.Dans ce manuscrit, nous présentons une procédure automatique et complète de rétro-ingénierie pour les maillages 3D issus principalement de la discrétisation d'objets mécaniques. Pour cela, nous proposons des améliorations sur la détection de primitives géométriques simples. Puis, nous introduisons un formalisme clair pour la définition de la topologie de l'objet et la construction des intersections entre les primitives. Enfin, nous décrivons une nouvelle méthode de construction de surfaces paramétriques 3D, fondée sur l'extraction automatique de grilles rectangulaires régulières supports. La méthode a été testée sur des maillages 3D issus d'applications industrielles et permet d'obtenir des modèles B-Rep cohérents<br>Nowadays, most of the manufactured objects are designed using CAD (Computer-Aided Design) software. Nevertheless, for visualization, data exchange or manufacturing applications, the geometric model has to be discretized into a 3D mesh composed of a finite number of vertices and edges. But, in some cases, the initial model may be lost or unavailable. In other cases, the 3D discrete representation may be modified, for example after a numerical simulation, and does not correspond anymore to the initial model. A retro-engineering method is then required to reconstruct a 3D continuous representation from the discrete one.In this Ph.D. Thesis, we present an automatic and comprehensive reverse engineering process mainly dedicated to 3D meshes of mechanical items. We present first several improvements in automatically detecting geometric primitives from a 3D mesh. Then, we introduce a clear formalism to define the topology of the object and to construct the intersections between primitives. At the end, we describe a new method to fit 3D parametric surfaces which is based on extracting regular rectangular grids. The whole process is tested on 3D industrial meshes and results in reconstructing consistent B-Rep models

Dans le cadre de cette thèse, nous proposons une solution au problème de l'estimation du mouvement 3D d'objets dont la surface est réfléchissante, lequel est très complexe quand leurs caractéristiques géométriques à elles seules ne permettent pas de définir des indices caractéristiques d'un mouvement. Nous avons focalisé notre étude sur le cas particulier de la sphère, dont la parfaite symétrie complique au maximum le problème d'estimation du mouvement.En effet, lorsqu'une sphère est affectée d'un mouvement de rotation pure autour d'un de ses axes, ses contours extérieurs apparaissent statiques. Ces derniersn'apportent donc pas d'information utilisable par le système pour estimer le mouvement. Nous proposons donc une approche se basant sur la texture dans un schéma de mise en correspondance 3D/2D modifié. Ici, cette information est exploitée différemment si elle provient d'une composante spéculaire ou diffuse.Enfin, nous démontrons que la propriété réfléchissante de la surface n'est plus considérée comme un obstacle mais que au contraire, cette propriété procure une information supplémentaire sur le mouvement recherché<br>Recovering 3D motion of reflective objects in image sequences is still a cumbersome problem for computer vision. One common approach is to track geometric features of the object such as contours and edges since they are rather insensitive to light reflections. However, such basic features fail to recover the actual 3D motion in some cases. For example, the external contour of a sphere rotating about one of its axes remains static in the image. In thisthesis, we propose a new approach to 3D motion recovery of a reflective sphere visible in an image sequence.Instead of tracking only geometric features, our technique makes use of texture information in a slightly modified image alignment method. Unlike in classical image alignment methods, texture information is processed differently whether it comes from a diffuse or a specular light component.Using this technique, we show that motion estimation is not only possible when dealing with reflective objects, but also that specular components can offer information about the 3D motion. Finally, we present some results obtained from the analysis of image sequences

L'objet de cette thèse est la réalisation d'un logiciel d'aide au chirurgien pour l'orthopédie rachidienne. Dans une première étape, ce logiciel permet de visualiser un modèle géométrique tridimensionnel du rachis sur écran graphique. Les paramètres de ce modèle sont identifiés, sur les radiographies frontale et latérale du rachis, par digitalisation de points particuliers situés sur les vertèbres et le socle pelvien. Un calcul de stéréocorrespondance, adapté à ce cas, fournit les coordonnées 3D de ces points ; l'incertitude sur la position vertébrale est estimée inferieure au centimètre. Un traitement numérique sur les paramètres du modèle permet de calculer les variables et indices caractéristiques de la scoliose. Dans une seconde étape, le modèle du rachis est formulé comme une chaine cinématique générale 3D dont les paramètres sont identifiés à partir de mesures de position et d'inclinaison sur des radiographies du patient en flexion corrective extrême. Cette formulation permet une recherche automatique de la forme rachidienne optimale que peut atteindre un patient. L'algorithme de recherche de l'optimalité consiste à imposer la correction maximale admissible de la courbure principale et une correction uniforme et partielle des contre-courbures. Le travail effectue fait partie de l'étude d'un système général d'aide au chirurgien entreprise en collaboration avec quatre équipes régionales dans le cadre du pole G. B. M.

La modélisation des réservoirs pétroliers passe par une étape de construction d'une grille volumique généralement adaptée aux failles et aux horizons du domaine, sur laquelle les modèles de propriétés pétrophysiques sont calculés. On utilise pour cela des grilles curvilinéaires stratigraphiques formées de cellules hexaédriques dont les indices (i,,j, k) constituent un échantillonnage d'une fonction paramétrique 3D (u,v,t) où (u,v) correspondent aux coordonnées "paléogéographiques" tangentielles aux horizons et (t), considéré comme un analogue de l'age geologique des terrains, est approximativement orthogonal aux horizons. Ces grilles sont bien adaptées aux algorithmes géostatistiques de modélisation de propriétés mais leur régularité topologique entraîne des erreurs ou des approximations dans les domaines fortement faillés ou plissés. Le modèle GeoChron corrige ces défauts en séparant clairement la géométrie du domaine d'étude (représentée par un maillage tétraédrisé non structuré), la correspondance entre cette géométrie et la géométrie des couches au moment de leur formation (grâce à une fonction de paramétrisation 3D (u, v, t) ) et le modèle de propriété (calculé dans une grille régulière fine). Après avoir exposé le cadre mathématique de ce modèle qui met en valeur les similarités avec les diagrammes de time stratigraphy (ou de Wheeler) utilisés en sédimentologie, nous indiquons deux méthodes pratiques de construction d'une telle paramétrisation, implémentées dans le cadre du géomodeleur GOCAD. Puis nous montrons comment la composante (t) de la fonction de paramétrisation peut être utilisée pour calculer automatiquement en tout point d'une surface de faille une estimation géométrique du vecteur rejet. Enfin, nous présentons plusieurs applications possibles concernant la modélisation des propriétés pétrophysiques, l'estimation des déformations ou encore l'intégration des données sismiques<br>Reservoir modelling requires building a volumic mesh usually adapted to faults and horizons of the domain, on which petrophysical property models are computed. The common practice consists in using stratigraphic curvilinear grids formed of hexahedral cells whose indexes (i, j, k) constitute a sampling of a " 3D parametric function (u, v,t) where (u, v) correspond to the "paleo-geographic" coordinates tangent to the horizons and (t), viewed as an analog to the geological age of the terrains, is approximately orthogonal to the horizons. These grids are suited to the property-modelling geostatistical algorithms but their topological regularity induces errors or approximations in complex fault networks or folded environments. The GeoChron model corrects these drawbacks by clearly segragating the geometry of the domain of study (modelled by an unstructured tetrahedralised mesh), the link between this geometry and the geometry of the layers at the time or deposition (thanks to a 3D parametric function (u,v,t)) and the property model (computed in a regular fine-scaled grid). After exposing the mathematical framework of this model which emphasises the similarity with time stratigraphic (or Wheeler) diagrams used in sedimentology, we show two practical ways of building such a parameterisation and their implementation in the GOCAD geomodelling software. Then we show how the (t) component of the parametric function can be used to automatically compute a geometric estimate of the throw vector in any point of a fault surface. Finally, we present Borne applications concerning petrophysical property modelling, deformation estimation or seismic data integration

Ces dernières années, la modélisation de formes libres par esquisses s'est révélée comme alternative aux modeleurs géométriques 3D conventionnels, de part le fait qu'il est possible pour des utilisateurs non-expertsde créer rapidement et relativement facilement des modèles 3D intéressants. L'objectif de recherches, que j'ai mené jusqu'ici, est d'utiliser les systèmes de modélisation de formes libres à base d'esquisses afin de générer un premier prototype 3D d'un modèle. Ensuite, il est possible de rajouter de l'information à ce prototype par l'utilisation de techniques à base de surfaces implicites afin d'obtenir le modèle final (avec plus d'informations visuelles par exemple). Ainsi, en premier lieu, j'ai développé un système de modélisation de formes libres par esquisses se servant d'une nouvelle esquisse : la courbe de profil. ProfSketch, mom système, permet de créer des objets relativement complexes en seulement deux esquisses : la courbe de silhouette et la courbe de profil. Cette courbe de profil permet de créer des objets de genre 1 et de développer de nouvelles façons d'intéragir avec les objets créés. Le modèle 3D généré en se servant de ProfSketch est donc un prototype 3D de l'objet voulu. Ensuite, les surfaces implicites peuvent être utilisées comme outil d'embelissement de ce prototype. Pour cela, j'ai développé deux nouveaux systèmes à base de particules : le rendu par paticules différentielles et les marchingParticles. Le premier permet de prendre en compte les caractéristiques de coubures principales de la surface pour le rendu tandis que le second permet d'accélérer les systèmes de particules existants. Finalement, quelques applications intéressantes des systèmes à base de particules isotropes uniformes sont présentées, telles que leur triangulation rapide (permettant d'obtenir une triangulation avec des triangles quasi-equilatéraux) ou la texturation de cette triangulation obtenue.

Dans ce travail nous nous intéressons à la segmentation d’image 3D. Le but est de définir un cadre permettant, étant donnée une problématique de segmentation, de développer rapidement un algorithme apportant une solution à cette problématique. Afin de ne pas être restreint à un sous ensemble des types de problématique de segmentation, ce cadre doit permettre de mettre en oeuvre efficacement les différentes méthodes et les différents critères de segmentation existants, dans le but de les combiner pour définir les nouveaux algorithmes. Ce cadre doit reposer sur un modèle de structuration d’image qui représente la topologie et la géométrie d’une partition et permet d’en extraire efficacement les informations requises. Dans ce document, les différentes méthodes de segmentation existantes sont présentées afin de définir un ensemble d’opération nécessaire à leur implémentation. Une présentation des modèles existants est faite pour en déterminer avantages et inconvénients, puis le nouveau modèle est ensuite défini. Sa mise en oeuvre complète est détaillée ainsi qu’une analyse de sa complexité en temps et en mémoire pour l’ensemble des opérations précédemment définies. Des exemples d’utilisation du modèle sur des cas concrets sont ensuite décrits, ainsi que les possibilités d’extension du modèle et d’implémentation sur architecture parallèle<br>In this work we focus on 3D image segmentation. The aim consists in defining a framework which, given a segmentation problem, allows to design efficiently an algorithm solving this problem. Since this framework has to be unspecific according to the kind of segmentation problem, it has to allow an efficient implementation of most segmentation techniques and criteria, in order to combine them to define new algorithms. This framework has to rely on a structuring model both representing the topology and the geometry of the partition of an image, in order to efficiently extract required information. In this document, different segmentation techniques are presented in order to define a set of primitives required for their implementation. Existing models are presented with their advantages and drawbacks, then the new structuring model is defined. Its whole implementation including details of its memory consumption and time complexity for each primitives of the previously defined set of requirements is given. Some examples of use with real image analysis problems are described, with also possible extensions of the model and its implementation on parallel architecture

Les progrès récents en géologie, et en particulier en stratigraphie génétique, ont permis de mieux appréhender l'étude du remplissage sédimentaire des bassins sur des échelles de temps de quelques centaines de milliers à dizaines de millions d'années, et d'espace de l'ordre de la dizaine à la centaine de kilomètres. Le but de notre travail est la conception d'un modèle déterministe numérique permettant la simulation de ce remplissage sédimentaire. Trois types de modélisation sont actuellement développées : les modèles géométriques, diffusifs et particulaires. Parmi ces approches, nous avons retenu l'approche diffusive, seule approche permettant la simulation du remplissage des bassins sédimentaires aux échelles de temps et d'espace envisagées. Nous avons ainsi conçu un modèle diffusif, baptisé Dionisos (Diffusion Oriented - Normal and Inverse - Simulation Of Sedimentation). L'étude de lois utilisées en mécanique des fluides et de leurs enregistrements dans les sédiments sur de grandes échelles de temps et d'espace nous a permis de concevoir une équation de diffusion reliant le flux de sédiments, s'écoulant en chaque point du bassin, à la pente (énergie de l'écoulement de l'eau), au flux d'eau (capacité de transport de l'eau) et à un coefficient de diffusion (efficacité du transport). Afin de simuler le transport de plusieurs lithologies, nous avons de plus défini une couche superficielle d'altération au sein de laquelle s'effectue l'ensemble de ce transport. Les applications de ce modèle diffusif sur des cas théoriques et sur des cas réels ont montré que ce modèle restitue les implications des concepts de la stratigraphie génétique (partitionnement volumétrique et distorsion des unités génétiques) et les géométries sédimentaires observées. Le modèle est ainsi physiquement et géologiquement cohérent. Ces applications du modèle Dionisos ont de plus illustré différents retours possibles vers les informations géologiques, tant au niveau des cas théoriques (relation entre bathymétrie et sablosité, évolution de la pente du littoral, ... ) qu'au niveau des cas réels (affinement de la définition des bathymétries, ... ). Malgré ces résultats encourageants, il reste cependant différents points à tester, améliorer ou développer, tels que la prise en compte de la dérive littorale et des écoulements turbiditiques, ainsi que la production des carbonates. Ainsi, couplé avec des modèles tectoniques, le modèle Dionisos devrait permettre de mieux appréhender l'influence à diverses échelles des processus tectoniques sur la sédimentation.

Ce travail présente un système de génération automatique d'avatar 3D photo-réaliste à partir de données fournies par un scanner. Dans un premier temps le nuage de points est traité pour obtenir une surface fermée sous forme de maillage. L'approche choisie repose sur un modèle générique d'être humain qui est adapté aux données. La déformation est réalisée à l'aide de méthodes issues des techniques d'infographie pour le modelage des maillages. Le modèle est ensuite texturé en utilisant des photos prises pendant l'acquisition. Ceci est réalisé en optimisant le choix de la caméra pour la texture de chaque facette et en traitant la continuité des zones de transition d'une image à une autre. Enfin, des applications immédiates montrant les possibilités qu'offre l'approche fondée sur un modèle sont présentées : l'intégration à une application d'essayage virtuel de vêtements, la possibilité de placer de nouvelles coupes de cheveux sur les avatars reconstruits et le transfert d'un modèle d'animation<br>In this thesis we present a system to generate 3D photo-realistic avatars automatically using a laser scanner. First, we turn the point cloud provided by the scanner into a suitable representation, that is a closed mesh. Our approach is based on a generic model of the human body that is fitted to the data using computer graphics techniques for mesh edition. Then, we add texture information to the 3D geometry using pictures taken during the acquisition. This problem is solved by optimizing the choice of a camera for each triangle of the mesh and treating the continuity problem at the seams. Finally, we show direct application of our system relying on the common parameterization provided by the generic model: use of the avatars in a virtual try-on application, modifying the haircut of the reconstructed model and animation transfer

Bien que l'évaluation perceptive et les tests de qualité sonore soient maintenant reconnus comme des parties essentielles du processus de développement de produit dans plusieurs domaines, ils sont rarement mis en oeuvre en utilisant des techniques de reproduction sonore spatiale. À la place, différentes présentations auditives (par exemple: stéréophoniques, Surround ou binaurales) sont utilisées. Ce mémoire propose une méthode pour utiliser des modèles vibroacoustiques courants en ingénierie pour commander des systèmes audio basés sur la Wave Field Synthesis 2.5D et formés de plusieurs réseaux linéaires de haut-parleurs. Des opérateurs pour Wave Field Synthesis (WFS) 2.5D améliorés sont proposés, pour une application dans un contexte d'ingénierie. Les opérateurs sont étudiés pour plusieurs cas de reproduction de modèles analytiques vibroacoustiques 3D de plaques (sources primaires étendues extérieures ou focalisées). La méthode accepte aussi en intrant d'autres types de modèles (méthode des éléments finis, méthode des éléments frontière). Des simulations de reproduction en champ libre démontrent que les opérateurs développés permettent une reproduction physique acceptable. Des reproductions physiques mesurées dans une salle WFS suggèrent que les nombreux effets de salle (réflexions et diffractions) modifient les caractéristiques reproduites du modèle. Globalement, de nombreuses similitudes existent entre les mesures et les simulations, soit les amplitudes globales, les distributions spatiales et temporelles, ainsi que les directions d'arrivée des fronts d'onde. Les caractéristiques spatiales et sonores des modèles sont bien reproduites, soit le patron de directivité, l'étendue spatiale perçue et le timbre. Cette validité est limitée dans le plan horizontal de reproduction, choix inhérent à la WFS 2.5D. On peut tirer du travail de l'étudiant quelques contributions originales: 1) Un opérateur WFS 2.5D qui permet des sources primaires étendues focalisées et extérieures pour une configuration formée de plusieurs réseaux linéaires de haut-parleurs. 2) Un facteur de compensation d'amplitude et de phase pour les sources primaires hors du plan de reproduction, adapté au nouveau concept de ligne de référence. 3) Une proposition pour ne pas utiliser la simplification traditionnelle en WFS qui suppose que la source virtuelle est suffisamment loin des haut-parleurs. 4) Un facteur de correction d'énergie, ce qui permet l'obtention des bons niveaux physiques pour la reproduction. 5) L'application de la Wave Field Synthesis telle que développée dans une partie d'un processus de développement de produit acoustique, c'est-à-dire l'auralisation d'une mesure de perte par transmission ou de perte par insertion de panneaux, afin d'illustrer le potentiel d'utilisation en ingénierie.