Propositions de Projets

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1 Master1 IS 2012_2013 Spécialité Imagerie Numérique Propositions de Projets Voici les intitulés et responsables des projets proposés : Simulation réaliste du comportement d'organes à tissus mous. Sujet proposé par Marc Emmanuel Bellemare, Débruitage par moyennes non locales. Sujet proposé par Julien Lefèvre, Génération automatique de maillages à partir d'une esquisse 3D : étude de l'existant et développement d'une approche basée "octree" Sujet proposé par JeanLuc Mari, Reconstruction de surface : L algorithme CRUST Sujet proposé par Julien Seinturier,

2 Proposition de projet de Master IS Dans le cadre du projet «Modélisation de la Dynamique Pelvienne» (http://modype.lsis.org/accueil/) financé par l Agence Nationale de la Recherche (ANR 09 SYSC 008), nous proposons un stage concernant la simulation réaliste du comportement d'organes à tissus mous. Un prototype de simulateur biomécanique du comportement des organes pelviens est disponible au laboratoire. Les notions fondamentales concernées sont la gestion de la collision de modèles maillés, Il s agira d améliorer l existant en testant éventuellement un nouveau modèle masseressorts. Les développements seront produits en C++ avec la plateforme Qt. Le (ou la) candidat(e) préférant éventuellement un travail autour du développement pourra préférer d envisager un portage du projet actuel sous l API SOFA (http://www.sofaframework.org/home) maintenue par l INRIA. Il s'agira alors dans un premier temps de réaliser un simulateur de corps déformable avec cette API. La mise en œuvre du simulateur complet pouvant être une charge trop lourde. Fig. 1 La Fig.1 illustre l'allure de l'interface actuelle de l'outil de visualisation des simulations : la représentation graphique de gauche représente le maillage celle de droite une coupe médiane. Contact : Le travail sera réalisé au choix à Polytech' St Jérôme ou à Polytech' Luminy.

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4 7.3 Processus de génération du maillage englobant 113 Projets M1 IS d un point de départ approprié à la multirésolution pour des surfaces de subdivision. Toutes les opérations effectuées sur le maillage résultant sont réalisées en respectant topologie définie par Génération automatique de maillages à partir d'une esquisse 3D : la étude de l'existant l esquisse. et développement d'une approche basée "octree". JeanLuc Mari Déroulement du processus : de l esquisse au polyèdre Mots clés : modélisation 3D, maillages, squelettes, octrees. Le processus de génération développé met en jeu trois entités : une esquisse discrète constituée de La voxels, son squelette associédeetformes qui caractérise la topologieest de une la forme, puis laensurface maillée construction automatique à partir d esquisses thématique plein essor. Qu elles soient «dessinées» en 2D ou en 3D, les esquisses permettent à des utilisateurs non englobante. spécialistes de créer des objets dans l espace de manière ergonomique et intuitive. Plusieurs La figure existent 7.1 illustre une esquisse (non s appuyant encore connectés), squelette approches à l heure actuelle, constituée notammentde lesvoxels esquisses sur les «son bords» de associé et le polyèdre basique résultant. La figure 7.2 montre le squelette (i.e. l esquisse connectée), l objet (comme lorsque l on fait un dessin sur une feuille de papier, en traçant les contours d une 7.4 Validation et exemples 119 en utilisant les ombrages pour unedeimpression volume), ou obtenu. bien les esquisses lesforme pointsetgénérés automatiquement avantdonner la phase maillage, de et le polyèdre à base de squelette qui permettent d obtenir un solide par «gonflement» autour du squelette. 7.4 Validation et exemples L objectif de ce projet est double : il s agit tout d abord de faire une étude de l existant en matière d esquisse de formes, puis de développer une méthode de génération automatique de surfaces triangulées s appuyant sur une esquisse de type «octree». A partir de cette esquisse, un Dans cette section, nous illustrons notre approche par plusieurs exemples de conception de squelette topologique (un 3complexe simplicial non pur) devra tout d abord être construit, en forme, depuis l esquisse jusqu à ladesurface raffinée(analogues finale, et en par le maillage respectant les règles intrinsèques connectivité aupassant 26voisinage dans un généré volume automatiquement. Une vidéo est disponible à l adresse suivante : numérique). Un maillage «englobant» sera ensuite généré en élaborant des règles simples de placement/connexion de points. Les figures 1 et 2 présentent les résultats obtenus par une approche similaire, mais restreinte aux esquisses inscrites dans un volume numérique (c estàdire des esquisses simplement constituées de voxels). La topologie du polyèdre résultant devra ainsi être caractérisée par l esquisse octree. De plus, la triangulée Exempledevra : un «insecte troué» utilisation ultérieure avec des surfaces de structure à une Figureêtre 7.1. conforme Esquisse, squelette et polyèdre résultant. subdivision, de manière à pouvoir obtenir plusieurs niveaux de détails de l objet esquissé. On se propose de décrire étape par étape la construction d un insecte imaginaire, pour illustrer la manière de caractériser la topologie de l objet (il s agit ici d une surface de genre 1, et dont le solide associé comporte deux cavités) Esquisse de l insecte Tout d abord, les caractéristiques globales de la forme à concevoir sont définies dans une grille cubique, comme le montre la figure 7.11 (a,b,c). Ceci est effectué en utilisant un curseur 3D et en Figure 1 : Squelette (esquisse connectée), points entourant le squelette, et polyèdre résultant. déplaçant un plan d édition (la grille en jaune sur la figure). Figure 7.2. Squelette (esquisse connectée), points entourant le squelette, et polyèdre résultant. Pour construire un ensemble de voxels édités interactivement par un designer, il est tout d abord nécessaire de choisir la résolution de la grille (par exemple un pavé 323 de l espace discret Z3 ). Suite à cela, le designer dessine les voxels en sachant que la 26adjacence sera utilisée pour déterminer les voxels qui doivent être connectés. Au cours de cette étape d édition des voxels, l algorithme construit au fur et à mesure un squelette : des segments, des triangles et des tétraèdres sont générés pour mettre en évidence les relations de connexité entre les voxels. Une fois le squelette calculé à partir de l esquisse discrète, un algorithme spécifique est appliqué pour générer une forme basique dont la topologie est définie par le squelette. Ceci est valable car les sommets de la surface sont situés à des positions «sûres» relativement aux voxels du squelette, pour garantir la topologie du maillage ultérieur. Figure 2 : Construction d une esquisse dans une grille 3D, et maillage englobant généré. Le polyèdre obtenu estesquisse un descripteur pertinent de l objet esquissé. Figure dans unegéométrique grille 3D (a,b,c). Génération du maillage (d). Ce maillage caractérise la forme globale, à bas niveau de résolution. Pour cette raison, il est naturel de le consiau cours de l éditiondedes voxels de l esquisse, les de sommets, les arêtes, trianglespar et les tétra un dérer comme le polyèdre contrôle d une surface subdivision. Enles utilisant exemple èdres sont construits pour caractériser la topologie de l objet. schéma approximant tel que celui de Loop (voir section 7.3.4), la surface obtenue sera légèrement Polyèdre englobant

5 "#$%&'()#'*$%+,"+&)(.#"+/+ "#$%&'()*+,./012 "#$%&$"'("#$%&'()'&(*$+&'+,$%&'(./'&(*$+&'+0$(&1234$.5+678&'++'9+3:,:&'++'.;+3:0$(&1234$.5+6 )*+,'+%*+#*+.&/0*'+*'+123'%*+*'+1$+45(*+*"+.1$#*+%2"+$16/&5'74*+%*+&*#/"('&#'5/"+%*+(&8$#*+9:+;+.$&'5&+ %2"+ "$6*+ %*+./5"'+ *"+ '515($"'+ 12$16/&5'74*+ )254.1$"'$'5/"+ %*+ 12$16/&5'74*+ (*&$+ 3#&5'*+ *"+ GBHB+ #/I&*+ 1*(+ %5883&*"'*(+ 3'$.*(+ %2"+.&/#*(((+ %*+ &*1*I3+ $11$"'+ %*+ 12/&5*"'$'5/"+ %*+.7/'/6&$.75*(+ ;+ 1$+ I5($15($'5/"+ %*+ 4/%J1*(+ 9:+ *'+ 1*&+ 5"'*&$#'5/"+ $I*#+ %*(+ 5"8/&4$'5/"(+"/"+"3#*(($5&*4*"'+63/43'&5F*(A+ + 0)1"'+/+ <3 +'=>(/*+$=*&>( ;' /$+53=' ;':$&/ $( ($3?' ;' :>&(*/ '/* $( 3=*$'% +'(5>+=B :3+ %'/ %3:C>*>?+344B*+&'31'=;'/%>?&=&'%/>$:%3*'5>+4'/*'%%'/E$')*+$=*$+'F+>4G>*&>( H,)FG6>$ '(=>+' I?&/>5*J 8C>*>)=3( K 6. ;D$( 43&%%3?' L9,4'/C6 +':+B/'(*3(* %3 /$+53=' ;$ 4>;A%'+':>/'/$+%'*+3&*'4'(*;$($3?';':>&(*/:3+;'/3%?>+&*C4'/;'+'=>(/*+$=*&>(. 93(/ %3 %&**B+3*$+'7 ;' 3%?>+&*C4'/ ;' +'=>(/*+$=*&>( >(* B*B :+>:>/B/. NC3=$( :'+4'**3(*;':+>;$&+'$(43&%%3?'/$&13(*;&55B+'(*'/4B*C>;'/,'M*+3:>%3*&>(7;'(/&5&=3*&>(7O6. N':+>'*/'5>=3%&/'+3/$+%D3%?>+&*C4'NPQ)R7E$&:'+4'*%3+'=>(/*+$=*&>(;D$('/$+53=';B5&(&':3+ $(($3?';':>&(*/,1>&+ST'UV>+>(>&2W3/';)$+53='P'=>(/*+$=*&>(I%?>+&*C4XY)Z[[PI8\]^_6. N'*3%?>+&*C4':'+4'*`:3+*&+;D$('*+&3(?$%3*&>(;';'%3$(3a;'+'=>(/*+$&+'%3/$+53='/>$C3&*B'. I5&(;'=>4:%B*'+=':+>'*7%'*+313&%;'43(;B/'+3;'" 2 )'534&%&3+&/'+31'=%'/(>*&>(/;'9&3?+34';'V>+>(>&bR+&3(?$%3*&>(;'9'%3$(3ac 2 F3&+'$('B*$;';'%D3%?>+&*C4'NPQ)R;>((B;3(/Y)Z[[PI8\]^_c 2 Z4:%3(*'+%D3%?>+&*C4''(#3133$/'&(;'%3:%3*'5>+4'I+:'(*'$+c 2 Q(+3::>+*+'*+3e3(*%';B+>$%'4'(*;$*+313&%/'+3B?3%'4'(*;'43(;B. Y)Z[[PI8\]^_ ST'U V>+>(>&2W3/'; )$+53=' P'=>(/*+$=*&>( I%?>+&*C4X7 8+>='';&(?/ >5 *C' Kf*C I(($3%N>(5'+'(='>(N>4:$*'+[+3:C&=/7#$%aH]2Kg7H]]^7h+%3(;>7F<7Q)I H C**:"bbUUU.1&/$3%2'M:'+&4'(*/.=>4b;'4>/b/54*>>%i&*b K C**:"bbUUU.3?&/>5*.+$b:+>;$=*/b:C>*>/=3(

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