image


AC3D'14 - 4ème édition
De l'acquisition à la compression des objets 3D - Edition 2014

Journées GDR ISIS - Thème D - Action 3D
11 au 13 Juin 2014


Logos

Objectifs

Ces journées sont organisées dans le cadre de l’Action 3D du thème D (Télécommunications : compression, transmission, protection) du GDR ISIS, en partenariat avec le GDR IG-RV et l'AFIG.

Autres éditions : Edition 2015 - Edition 2013 - Edition 2011 - Edition 2010.

L’objectif est de présenter des travaux en cours sur toutes les techniques qui composent la chaîne «classique» de numérisation d’objets 3D, et également de faire émerger de futurs axes de recherche. Le programme scientifique couvrira 4 grandes thématiques : Cette réunion se déroulera à l'IGESA, sur l'île de Porquerolles (Rue de la douane), dans le Var. La carte se trouve en bas de cette page.

Contact : Frédéric Payan fpayan@i3s.unice.fr.

Pour participer

  1. Préinscription : Allez sur https://www.azur-colloque.fr/DR20/AzurInscription/, et sélectionner "se préinscrire" au Séminaire AC3D 2014.

  2. Hébergement : prise en charge de l'hébergement, limitée à deux personnes par labo (un permanent et un non permanent, dans la limite des places disponibles). Pour cela, aller sur le site indiqué ci-dessus.

    Au-delà du nombre d'hébergements pris en charge, vous pourrez toutefois participer à cette réunion, mais sur fonds propres. Nous avons obtenu des tarifs préférentiels auprès du site d’hébergement, n’hésitez donc pas à me contacter rapidement pour en savoir plus.

  3. Transport : prise en charge des transports, limitée à deux personnes par labo en passant par le GDR ISIS (procédure habituelle ISIS). Pour cela, inscrivez-vous à la réunion sur le site du GDR ISIS : SITE GDR ISIS.

    Attention : le mois de juin est le début de la saison touristique, prenez rapidement vos billets.

Programme final

Tutoriaux

Passez la souris sur le tire pour voir le résumé.

TUTORIAL 1 Traitement de données et protocoles d'acquisition pour le passage à l'échelle dans la numérisation 3D basée image, application au relevé de la tombe de Meremptah (Vallée des rois, Luxor)Résumé : Les techniques de numérisation basée image ont connu des progrès spectaculaires ces dernières années notamment grâce au développement de la photo numérique et au lever de certains verrous algorithmique (notamment le célèbre SIFT pour le calcul de point de liaison). Il existe aujourd'hui de nombreuses solutions logicielles, dont certaines libres et open source, capables de numériser automatiquement des objets de volume réduits (par exemple ne statue) à partir d'une cinquantaine de photos désordonnées. L'utilisation de ces techniques pour numériser des sites architecturaux complets à partir de plusieurs milliers de photos et produire des document de qualité devient aussi possible mais on peut plus, du moins avec les techniques actuelles, se fier uniquement à la puissance de calculs des ordinateurs. Le passage à l'échelle, nécessite d'avoir une stratégie d'acquisition basée sur des protocoles photogrammétriques validés. Cette communication traite de ces différents aspects dans le cadre de la numération de la tombe de Meramptah (Vallée des rois) réalisée en 2011, on aborde notamment les précaution d'acquisition qui ont éte prises pour optimiser le traitement, ainsi que celles qu'il aurait fallu prendre...
par Marc Pierrot Deseilligny (MATIS/IGN).
Download full PDF

TUTORIAL 2 Modélisation multi-vues de scènes dynamiquesRésumé : The INRIA MORPHEO research team is working on the perception of moving shapes using multiple camera systems. Recent progress in computer vision allows to recover dense information on shapes and their motions using visual cues. This brings a rich domain for research investigations on how to model, understand and animate real dynamic shapes. In this talk I will present and discuss recent activities in the team on the recovery of shape models and motion information.
par Edmond Boyer (INRIA Rhone Alpes).
Download full PDF

TUTORIAL 3 Analyse Topologique pour la Visualisation ScientifiqueRésumé : La visualisation de données scientifiques s'impose de plus en plus comme une étape essentielle du pipeline de simulation et du processus de découverte scientifique moderne. Un exemple récent est la découverte par des chercheurs français en 2013 de la répartition planaire de galaxies naines en orbite autour d'Andromède. Bien que l'hypothèse de coplanarité soit simple à vérifier, encore faut il avoir l'idée de la formuler et c'est en visualisant la géométrie de leurs mesures que ces chercheurs ont formulé et vérifié cette hypothèse, ayant apparemment un impact important sur les connaissances des structures des galaxies. Dans le cas général, les données à visualiser peuvent révéler une géométrie très complexe. Il devient alors nécessaire de mettre en oeuvre des techniques d'analyse sophistiquées, pour mettre en valeur leurs caractéristiques géométriques significatives au travers d'explorations interactives. Dans cet exposé, je présenterai les principales problématiques et techniques existantes pour la visualisation et l'analyse de données scientifiques représentées par des champs de scalaires, de vecteurs et de tenseurs. En particulier, j'insisterai sur les approches topologiques. Celles ci permettent d'extraire de manière robuste et à plusieurs échelles d'intérêt les structures significatives de ces données, telles que les points critiques ou les lignes intégrales. D'un point de vue applicatif, ces structures coïncident souvent avec l'emplacement de vortex en mécanique des fluides, d'atomes en chimie, de crêtes de cartes d'élévation, de points chauds en thermodynamique, etc. Comprendre la répartition de ces structures et leur relation globale a donc une importance majeure pour l'analyse de ces données par un utilisateur. Dans une seconde partie, je présenterai quelques uns des grands défis scientifiques restant à traiter en visualisation. En particulier, bien que de nombreuses techniques aient été développées par la communauté pour la visualisation de données scalaires, la prise en compte de l'incertitude n'est devenue un sujet actif de recherche que récemment. Cette incertitude peut provenir d'imprécisions inhérentes au processus d'acquisition, de propagation d'erreurs d'arrondis ou de quantification dans les simulations numériques ou encore d'une incertitude sur les paramètres d'entrée d'une simulation. La prise en compte de l'incertitude nécessite de revoir en profondeur l'intégralité des techniques de visualisation développées jusqu'à présent. Je ferai donc un tour d'horizon de l'état de l'art en matière de visualisation de champs scalaires affectés d'incertitude. Je présenterai ensuite nos travaux actuels pour l'analyse topologique de champs scalaires incertains. En particulier, en considérant que des bornes fiables sont fournies sur les valeurs prises par chaque point du domaine, nos algorithmes peuvent identifier les régions et les intervalles de valeur où des points critiques doivent nécessairement apparaitre. Cette technique permet donc en présence d'incertitude d'identifier et de visualiser précisément les positions admissibles d'atomes en chimie, de vortex ou de zones d'écoulement en CFD, de points chauds en thermodynamique, de crêtes sur des données d'élévation, etc. Je conclurai sur les perspectives qu'ouvrent ces travaux et les enjeux scientifiques restant à traiter.
par Julien Tierny (CNRS LTCI; Telecom ParisTech).
Download full PPT

TUTORIAL 4 Recalage de données vidéos et SIG d'environnements urbainsRésumé : Les images aériennes et satellitaires ont été largement utilisées pour construire et mettre à jour les premiers systèmes d’information géographique, d'abord en 2D. A l’heure où ceux-ci sont de plus 3D, les images prises au niveau de la rue viennent s’ajouter comme source de données. Elles sont exploitées pour construire des vues panoramiques (Google Street View) ou des reconstructions 3D de bâtiments ou de quartiers. Au delà du problème classique de reconstruction 3D d’objets à partir de multiples images, il faut résoudre le problème du géo-référencement du modèle reconstruit, c’est-à-dire déterminer la pose de l’objet reconstruit en coordonnées géographiques. Dans cet exposé, nous proposerons quelques méthodes permettant le recalage d’images et de vidéos par rapport à un SIG urbain qu’il soit 2D ou 3D, ce qui revient à résoudre le problème de « montrez-moi une photo de ce que vous voyez, je vous dirai où vous êtes ». Ces techniques pourront être utilisées pour construire ou mettre à jour un SIG urbain, géo-référencer une base de données de photos ou de vidéos ou même pour proposer des cartes augmentées.
par Guillaume Moreau (CERMA, Ecole Centrale de Nantes).
Download full pdf

Liste des exposés/démos

Passez la souris sur le tire pour voir le résumé.

Exposé n°1 Insertion de données cachées de haute capacité dans un nuage de sommets 3-DRésumé : L'insertion de données dans un maillage en trois dimensions est soumise à un compromis entre l'invisibilité, la robustesse et la capacité. L'invisibilité étant essentielle, la capacité est souvent délaissée au profit de la robustesse. Nous proposons une nouvelle approche pour l'insertion de données de haute capacité, appliquée à un nuage de sommets. La méthode d'insertion est basée sur le déplacement des sommets dans l'espace, de façon à produire de très faibles distorsions sur le maillage. La synchronisation, qui définit la méthode d'ordonnancement les sommets, consiste à suivre un chemin hamiltonien dans le graphe des sommets à partir d'un sommet donné.Le déplacement de chaque sommet se fait conjointement à l'étape de synchronisation et permet d'insérer trois bits par sommet en s'appuyant uniquement sur la géométrie du maillage. Nous présentons cette méthode dans le cadre du droit d'auteur avec un exemple d'insertion de logo, puis nous proposons des pistes d'amélioration.
par Vincent Itier (LIRMM, Montpellier).
Download full PDF

Exposé n°2 Stereo reconstruction of semiregular meshesRésumé : Our objective is to include in stereoscopic 3D acquisition systems new technologies to automatically detect deformations on aircraft fuselages. We present a semiregular mesh reconstruction dedicated to stereoscopic scanners, combined to a multiresolution analysis tool that detects dents on smooth surfaces. The proposed technique for reconstruction is based on a coarse-to-fine approach, and creates semiregular meshes directly from the stereoscopic images. The output of our scanner is thus a structured mesh, by the way well suited for many applications unlike most of scanners that generate only point clouds. Local distances are then calculated between this semiregular mesh and a smooth version of it, in order to automatically detect dents on the scanned surface. The smooth version is obtained via a technique based on multiresolution analysis. Experimental results show the reliability of our contributions on scanned aircraft fuselages.
par Jean-Luc Peyrot (I3S, Nice - Sophia Antipolis)
Download full PDF

Exposé n°3 Évaluation subjective et objective de la qualité perceptuelle des maillages triangulairesRésumé : Un maillage 3D triangulaire est fréquemment soumis aux différents types de traitements (compression pour réduire sa taille, tatouage pour la sécurité, transmission sur réseaux, etc.). Ces opérations introduisent souvent des déformations sur les surfaces maillées. La prédiction de la qualité perceptuelle des maillages 3D est cruciale pour guider et comparer ces algorithmes de traitement de maillages 3D et pour mesurer l'impact visuel des dégradations telles qu'elles seront perçues par l'utilisateur. Dans cet exposé on présente des études subjectives et de nouvelles métriques objectives pour l'évaluation perceptuelle de la qualité des maillages 3D statiques et dynamiques.
par Fakhri Torkhani (Gipsa Lab, Grenoble).
Download full PDF

Exposé n°4 Simplification de maillages surfaciques polygonaux non-variétésRésumé : Le volume de données décrivant les modèles 3D est en pleine expansion alors même que certaines applications (visualisation sur périphériques mobiles, jeux vidéos, etc.) sont contraintes en mémoire et/ou en vitesse de traitement. Dans ces cas, la simplification de ces maillages paraît inévitable. Dans cette optique, plusieurs approches existent déjà mais ne traitent, pour la plupart, que des types restreints de maillages. Ce manque de généricité ne permet pas de prendre en charge ces modèles de manière quelconque. Afin de répondre à ce besoin, nous proposons une simplification par contraction d'arête adaptée à l'ensemble des maillages surfaciques, qu'ils soient polygonaux et/ou non-variétés.
Par Florian Caillaud (LIRIS, Lyon)
Download full PDF

Exposé n°5 Mesure de la différence perçue sur des maillages surfaciquesRésumé : Les opérations géométriques (simplification, tatouage, compression…) appliquées aux surfaces 2D représentées par des maillages introduisent des distorsions qui peuvent perturber la qualité visuelle. Cependant la visibilité de ces distorsions est liée au fonctionnement du système visuel humain. Nous nous intéressons aux limites de ce dernier afin de définir le seuil de différence perçue qui indique l'amplitude des distorsions pouvant être ajoutées au maillage sans que celles-ci ne soient visibles. La détermination de ce seuil de différence perçue servira à modéliser une métrique pour estimer la qualité perceptuelle des maillages et à optimiser le résultat des traitements géométriques (simplification, compression...).
par Georges Nader (LIRIS, Lyon)
Download full PDF

Exposé n°6 On the Efficiency of Image Metrics for Evaluating the Visual Quality of 3D ModelsRésumé : 3D meshes are deployed in a wide range of application processes (e.g. transmission, compression, simplification, watermarking and so on) which inevitably introduce geometric distortions that may alter the visual quality of the rendered data. Hence, efficient model-based quality metrics, which operate on the geometry of the meshes being compared, have been recently introduced to control and predict these visual artifacts. However, since the 3D models are ultimately visualized on 2D screens, it seems legitimate to use images of the models (i.e. snapshots from different viewpoints) to evaluate their visual fidelity. Hence, in this work we investigate the use of image quality metrics to assess the visual quality of 3D models. For this goal, we conduct a large study involving several 2D metrics, rendering algorithms, lighting conditions and pooling algorithms, as well as several mean opinion score databases. The collected results allows us (1) to determine the best set of parameters to use for such image-based quality assessment approach and (2) to compare this approach to the most performing model-based metrics and determine for which use-case they are respectively adapted.
par Chaker Larabi (Xlim-SIC, Poitiers) et Guillaume Lavoué (LIRIS, Lyon)
Download full PPT

Exposé n°7 Indexation de modèles 3D et modélisation basée exemplesRésumé : Les applications nécessitant de grandes quantités de données 3D sont de plus en plus nombreuses. Dans le même temps, les logiciels de modélisation restent toujours inaccessibles pour des utilisateurs novices et surtout ne permettent pas de réutiliser la quantité toujours grandissante de modèles existant. Les méthodes de modélisation 3D basée-exemples permettent de faciliter l’étape de modélisation en exploitant une base de modèles crées précédemment. Dans un contexte professionnel cependant, les méthodes présentées jusqu’à présent s’intègre difficilement avec des logiciels de modélisation classiques. Dans ce contexte, nous présentons une méthode de remplacements et de suggestions de nouvelles parties de segments basées sur un modèle graphique probabiliste. Nous présenterons ensuite différentes méthode d'exploration de la base de modèles.
par Vincent Léon (LIFL, Lille)
Download full PDF

Exposé n°8 Coarse to Fine : Vers un système d'acquisition intelligentRésumé : Avec l'évolution constante des technologies, les scanners 3D permettent de fournissent de plus en plus de données avec une précision toujours plus grande. Cependant, l'augmentation considérable de la taille des données posent également des problèmes, les fichiers deviennent très lourds et il peut en découler des difficultés de transmission ou de stockage. La plupart du temps, les données obtenues par les scanners vont ensuite être analysées et traitées. En augmentant la taille des données, le temps d'analyse va lui aussi être fortement augmenté. Actuellement la chaîne d'acquisition classique (Acquisition, Extraction d'attributs, Compression) est séquentielle car chaque étape fait appel à des compétences particulières bien distinctes et sont généralement traitées par différents opérateurs. Il y a donc très peu d'interactions entre les différentes étapes de la chaîne et chaque partie va être analysée séparément, indépendamment de son utilisation future. De ce fait, aujourd'hui, les scanners commerciaux fournissent des nuages très denses composés de plusieurs millions de points afin d'obtenir la meilleure précision possible quelle qu'en soit l'utilisation finale. Si dans certains cas industriels cette quantité d'information semble justifiée (rétro-conception), dans bien d'autres cas (contrôle des défauts, mesure de distance, ...) calculer autant de points n'est pas forcément nécessaire. Au contraire, le fichier obtenu sera très volumineux et va poser des problèmes de stockage et de transfert des données. C'est pourquoi, dans de nombreux cas industriels, on va chercher à réduire le nombre de points par des étapes de compression/simplification tout en préservant le maximum d'informations avant de traiter les données. Ce que nous proposons ici est de revoir la chaîne 3D classique afin de créer un système d'acquisition intelligent. Le but d'un tel système consiste à adapter l'acquisition à la forme de l'objet de manière itérative afin d'obtenir un modèle simplifié dès la sortie de l'acquisition, qui n'aura pas besoin d'être traité par la suite.
par Vincent Daval (LE2I, Le Creusot)
Download full PDF

Exposé n°9 Segmentation de maillages 3D dynamiques basées sur la fonction de noyau de chaleurRésumé : Ce travail présente une nouvelle méthode de segmentation, pour les maillages 3D dynamiques, basée sur la représentation par graphe de Reeb. L'idée principale est de détecter les nœuds critiques, en appliquant une analyse topologique des fonctions lisses définies sur la surface de maillage 3D. En particulier, on définit une nouvelle fonction scalaire continue en se basant sur la diffusion de la chaleur. Ce dernier est entièrement décrit par le noyau de la chaleur associé avec l'opérateur de Laplace-Beltrami. Le processus de segmentation est effectué en fonction des valeurs de la fonction scalaire. Afin d'ajuster les limites de segmentation, nous proposons d'ajouter une étape de raffinement basée sur les caractéristiques de la courbure. Les résultats expérimentaux effectués sur des maillages 3D dynamiques montrent l’efficacité de notre technique en termes de précision et stabilité contre diverses perturbations y compris les changements topologiques.
par Meha Hachani (LIRMM, Montpellier).
Download full PPT

Lieu de la réunion

Itinéraire conseillé

  1. Train (TGV -> Toulon, puis RER -> Hyères les Palmiers) : http://www.voyages-sncf.com
  2. Bus depuis la gare d'Hyères les Palmiers, jusqu'à la Presqu'île de Giens (Arrêt Tour fondue) : http://reseaumistral.com/
  3. Bateau navette jusqu'à l'île : http://www.tlv-tvm.com/



Comité d'organisation

Les Responsables de l'action 3D :