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Encadrants: Luce Morin, Raphaèle Balter Morphing 3D de modèles estimés Stage de fin d études Benjamin Le Guen.

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1 Encadrants: Luce Morin, Raphaèle Balter Morphing 3D de modèles estimés Stage de fin d études Benjamin Le Guen

2 2 Introduction Temics, Janvier 2002 : Schéma de codage/transmission/décodage de séquences vidéo réellesTemics, Janvier 2002 : Schéma de codage/transmission/décodage de séquences vidéo réelles Représentation synthétique sous forme de modèles 3DReprésentation synthétique sous forme de modèles 3D ObjectifObjectif –Améliorer le rendu des séquences reconstruites et virtuelles =>Mettre au point un post-traitement

3 3 Plan IntroductionIntroduction ContexteContexte Travail réaliséTravail réalisé RésultatsRésultats ConclusionConclusion

4 4 IntroductionIntroduction ContexteContexte Travail réaliséTravail réalisé RésultatsRésultats ConclusionConclusion

5 5 La structure d accueil L IrisaL Irisa –Informatique et Signaux Aléatoires –Unité mixte de recherche (INRIA, CNRS, Rennes 1, INSA) –25 équipes autour de grands thèmes scientifiques Le projet TemicsLe projet Temics –Analyse et modélisation de séquences vidéo, –Codage conjoint source-canal, –Tatouage

6 6 La structure d accueil Environnement techniqueEnvironnement technique –OS : UNIX, Linux –Langage : C/C++ –Librairie graphique : CGAL

7 7 Codage d une séquence vidéo par flux de modèles 3D Modèles 3D obtenus à partir d une vidéoModèles 3D obtenus à partir d une vidéo Stéréo-reconstructionStéréo-reconstruction Maillage triangulaire uniform lage triangulaire uniforme

8 8 Codage d une séquence vidéo par flux de modèles 3D Modélisation dépendant du point de vueModélisation dépendant du point de vue Un modèle pour images de la séquence (notion de GOP)Un modèle pour images de la séquence (notion de GOP) Séquence originaleCarte d élévations Modèle 3D

9 9 Décodage

10 10 Applications Chemin virtuelRéalité augmentée Codage 3D - 60 kbits/s H26L kbits/S

11 11 Difficulté Transition entre modèles CausesCauses –Saut géométrique (erreurs d estimation/zones découvertes) –Saut de texture (erreurs/point de vue/illumination) –Saut de connectivité (élévations sur maillage uniforme) Transition saut geom

12 12 Approches précédentes Fondu dans l espace des textures saut de géométrie/connectivitéFondu dans l espace des textures saut de géométrie/connectivité Fondu 3D effet fantômeFondu 3D effet fantôme Morphing d élévations saut topologique zones à occultation non traitéesMorphing d élévations saut topologique zones à occultation non traitées

13 13 IntroductionIntroduction ContexteContexte Travail réaliséTravail réalisé RésultatsRésultats ConclusionConclusion

14 14 Morphing 3D ObjectifObjectif –Passer des cartes d élévations à de la vraie 3D MéthodeMéthode –Paramétrisation pour fixer les correspondances –Fusion des paramétrisations pour construire la connectivité commune –Interpolation des géométries pour générer les modèles intermédiaires

15 15 Morphing 3D –M n : modèle source –M n+1 : modèle destination –H n : paramétrisation de M n –H n+1 : paramétrisation de M n+1 –H c : fusion des paramétrisations –F n : connectivité fusion + géométrie n –F n+1 : connectivité fusion + géométrie n+1

16 16 Morphing 3D ParamétrisationParamétrisation FusionFusion InterpolationInterpolation

17 17 La paramétrisation PrincipePrincipe –correspondance bijective entre une surface 3D discrète et un maillage planaire –mesure de distorsion conformeconforme authaliqueauthalique –choix d épingles –résolution d un système linéaire Intrinsic parameterizations of surface meshes. [Alliez 02]

18 18 Adaptation au contexte Bords de deux modèle successifs non superposés => paramétrisation à bords libresBords de deux modèle successifs non superposés => paramétrisation à bords libres Exacte superposition des textures pour éviter l effet fantôme => nombreuses épinglesExacte superposition des textures pour éviter l effet fantôme => nombreuses épingles Modèles bruités => caractéristiques géométriques non fiablesModèles bruités => caractéristiques géométriques non fiables

19 19 Choix du critère d optimisation Paramétrisation de FloaterParamétrisation de Floater –angles inférieurs à –bords épinglés

20 20 Implémentation Espace de paramétrisation: I 5Espace de paramétrisation: I 5 Paramétrisation de M n+1Paramétrisation de M n+1 –Grille triangulaire uniforme Paramétrisation de M nParamétrisation de M n –Paramétrisation connue sur I 0 –Correspondances dans I 5 données par le champ de mouvement

21 21 Implémentation Reconstruction du champ de mouvement

22 22 Implémentation Paramétrisation de M nParamétrisation de M n –Traitement des correspondances données par le champ de mouvement => choix des points à libérer Algorithme de paramétrisationAlgorithme de paramétrisation ddl = 0; Tant que (param non valide) Choix des points à libérer(ddl); Construction du système linéaire; Résolution; Etudier la validité du résultat; ddl = ddl +1; Fin Tant que

23 23 Résultat de la paramétrisation nn+1

24 24 Morphing 3D ParamétrisationParamétrisation FusionFusion InterpolationInterpolation

25 25 La fusion ObjectifObjectif –construire une connectivité commune IdéeIdée –tirer partie des paramétrisations obtenues dans un même espace 2D –principe:

26 26 Etapes de la fusion

27 27 Recherche des intersections Algorithme général [Kent 92] Initialisation d une liste de travail WLInitialisation d une liste de travail WL Tant que WL non videTant que WL non vide –Prendre 1ère arête de WL –Rechercher ses intersections –Compléter WL

28 28 Algorithme général [Kent 92] Rechercher ses intersections?Rechercher ses intersections? Initialiser une liste d arêtes candidates CLInitialiser une liste d arêtes candidates CL –Tant que CL non vide Prendre 1ère arête de CLPrendre 1ère arête de CL Intersection?Intersection? –Succès: ajouter sommet Compléter CLCompléter CL

29 29 Algorithme général [Kent 92] Parcours de CLParcours de CL

30 30 Algorithme général [Kent 92] Fin de la rechercheFin de la recherche

31 31 Gestion des cas particuliers Tenter de déjouer tous les cas particuliersTenter de déjouer tous les cas particuliers Un exempleUn exemple –v1a est superposed ou on_edge problème intrinsèque à la manipulation des réelsproblème intrinsèque à la manipulation des réels astuce: partager CL en deuxastuce: partager CL en deux

32 32 Créations des liens entre intersections Liste des intersections retenues pour chaque arêteListe des intersections retenues pour chaque arête AlgorithmeAlgorithme Pour chaque arête ea = [v1a,v2a] de H n Si sa liste d intersections a plus d un élément Trier la liste; Pour i = 0 à taille(liste_inter) - 1 Joindre(liste_inter[i],liste_inter[i+1]); i++; Fin Pour; Fin Si; Fin Pour;

33 33 Joindre()?

34 34 Etapes de la fusion

35 35 Ajout des sommets non singuliers de M n ProblèmeProblème –maintenir la cohérence du polyèdre Solution proposéeSolution proposée –liens vers les premières intersections –ajout face par face

36 36 Ajout des sommets non singuliers de M n 2 liens ou plus : ajout direct2 liens ou plus : ajout direct 0 ou 1 lien : traitement a posteriori0 ou 1 lien : traitement a posteriori

37 37 Résultat de la fusion

38 38 Morphing 3D ParamétrisationParamétrisation FusionFusion InterpolationInterpolation

39 39 Interpolation Construire les arguments source et destinationConstruire les arguments source et destination Les interpoler linéairementLes interpoler linéairement Avant tout…Avant tout… –Triangulation de la fusion parcours des facettes de H c,parcours des facettes de H c, subdivision (algorithme récursif) en commençant par les angles les plus grands.subdivision (algorithme récursif) en commençant par les angles les plus grands.

40 40 Résultats de la triangulation

41 41 Résultats de la triangulation

42 42 Résultats de la triangulation

43 43 Construction des arguments On a:On a: –connectivité n et géométrie n, –leur union représentée par M n, –connectivité n+1 et géométrie n+1, –leur union représentée par M n+1, –la connectivité fusion. On voudrait,On voudrait, –l union de la connectivité fusion et de la géométrie n => argument source, –l union de la connectivité fusion et de la géométrie n+1 => argument destination.

44 44 Application des géométries n et n+1 Données disponibles pour un sommet v de H cDonnées disponibles pour un sommet v de H c V non singulier ou on_edge de M n Géométrie n Coord bary dans facette de H n+1 V non singulier de M n+1 Coord bary dans facette de H n Géométrie n+1 V superposed Géométrie n Géométrie n+1 V split Coord bary sur arete de H n+1 Coord bary sur arete de H n index a,b,c α,β,γ

45 45 Calcul des coordonnées barycentriques Coordonnées des sommets de M n dans H n+1Coordonnées des sommets de M n dans H n+1 –calcul au moment de la rétro-projection, –direct sur grille uniforme avec coordonnées cartésiennes (i,j). Si v est non singulier de M n+1Si v est non singulier de M n+1 –parcourir chaque facette de H n, –si v est dans la facette calculer ses coordonnées barycentriques dans la facette.calculer ses coordonnées barycentriques dans la facette.

46 46 Application d une texture à F n et F n+1 Texture de F n : I0Texture de F n : I0 –sommets ne provenant pas de M n : combinaison barycentrique des textures des sommets de M n voisins. Texture de F n+1 : I5Texture de F n+1 : I5

47 47 Calcul des modèles intermédiaires Interpolation linéaireInterpolation linéaire

48 48 IntroductionIntroduction ContexteContexte Travail réaliséTravail réalisé RésultatsRésultats ConclusionConclusion

49 49 Résultats Saut géométrique/topologique Sans post-traitementMorphing d élévationsMorphing 3D

50 50 Résultats Saut géométrique/topologique

51 51 Résultats Reconstruction de la séquence Suppression de leffet ghostSuppression de leffet ghost originalfondu Morphing élévations Morphing 3D

52 52 Résultats Navigation virtuelle originale sans post-traitement Morphing d élévations Morphing 3D

53 53 Résultats Défauts Flou dans certains GOPFlou dans certains GOP –cause:mise en correspondance inexacte lors de la paramétrisation de M n Méthode lourde à l encontre du schéma de reconstruction temps réelMéthode lourde à l encontre du schéma de reconstruction temps réel

54 54 IntroductionIntroduction ContexteContexte Travail réaliséTravail réalisé RésultatsRésultats ConclusionConclusion

55 55 Conclusion Vrai morphing tridimensionnelVrai morphing tridimensionnel –suppression des sauts topologiques –suppression des sauts géométriques –suppression de l effet ghost Mais…Mais… –GOP pièges à gérer –perspective temps réel

56 56 Perspectives Poursuivre les tests sur la fusion pour gérer des cas particuliers non traitésPoursuivre les tests sur la fusion pour gérer des cas particuliers non traités Gestion des GOP piègesGestion des GOP pièges –tenter une paramétrisation moins contrainte Problème du temps réelProblème du temps réel –calcul des arguments de l interpolation au codage Amélioration du renduAmélioration du rendu –interpolation plus courbe

57 57 Questions? Remarques?


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