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Laboratoire d’Informatique de Grenoble

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Présentation au sujet: "Laboratoire d’Informatique de Grenoble"— Transcription de la présentation:

1 Laboratoire d’Informatique de Grenoble
Equipe STEAMER Une approche sémantique pour la réutilisation et l’adaptation de données 3D Thèse défendue le 19 décembre 2007 par Ioan Marius BILASCO Claude Chrisment, U. Toulouse III – rapporteur Mohand-Saïd Hacid, U. Lyon I – rapporteur Jacques Le Maître, U. Sud Toulon-Var – examinateur Hervé Martin, U. Grenoble – directeur de thèse Marlène Villanova-Oliver, U. Grenoble – encadrant

2 Contexte Engouement autour de 3D
Villes virtuelles, visites virtuelles, e-commerce Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions Contexte Problématique Objectifs

3 Contexte Donnée 3D Géométrie Texture Structure … Sémantique Scène
maison M1 A P1 R1 Donnée 3D Géométrie Texture Structure Sémantique A1 A2 arbre T1 F1 T2 F2 feuillage tronc M1 P1 F1 F2 R1 T1 T2 Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions Contexte Problématique Objectifs X3D

4 Contexte Réalisme de la visualisation Ouverture au monde Web
VRML, X3D, U3D, COLLADA, 3D XML, … Dispositifs 3D hétérogènes Nouveaux domaines d’applications Gestion de l’information 3D Integration, Filtrage, Transformation, ...  vers un 3D symbolique Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions Contexte Problématique Objectifs

5 Problématique Adapter Applications Web Réutiliser Géométrie Apparence
Quoi et comment montrer ? Bâtiments à risque ? Comment assembler des nouvelles scènes ? Applications Web Adapter Plus court chemin ? Réutiliser Géométrie Apparence Structure exploiter? Comment Une maison à acheter ? Comment associer? Adapter Sémantique Un musée ? Comment satisfaire leurs attentes ? Comment exploiter?

6 Problématique Adaptation Exploitation Réutilisation RDF … Sémantique
Application 1 Application 2 Application 4 Application 5 domaine du risque domaine touristique Application 3 Adaptation Exploitation Réutilisation RDF MPEG-7 Sémantique X3D VRML Données 3D

7 Problématique Ouvrir le monde 3D aux concepteurs
Produire de nouvelles données 3D Réutilisation Diffuser les données 3D Adaptation Exploiter la sémantique  Solutions déclaratives + documentaires Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions Contexte Problématique Objectifs

8 Objectifs Décrire les données 3D Réutiliser Adapter
Localiser les objets Caractériser les objets Réutiliser Catégories d’objets Apport sémantique Adapter Adaptation différenciée Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions Contexte Problématique Objectifs

9 Plan Introduction État de l’art Proposition Expérimentation Conclusion
Sémantique Recherche et réutilisation Adaptation Synthèse Proposition Expérimentation Conclusion

10 La sémantique dans les documents 3D
Caractéristiques de l’objet représenté type : bibliothèque nombre d’étages : 3 risque sismique : normal coord. géo. : (45°11’32’’N, 5°46’11’’E) [Halabala, 03], [Polys, 04], [Albertoni, 05], [Cruz, 05], [Gutierrez, 05], [Hetherington, 04], [Mansouri, 05], [Otto, 05], [Oliverio, 07], [Pittarello, 05] Géométrie points : 91 lignes : 84 [Albertoni, 05] Apparence couleur dominante : gris [Albertoni, 05], [Mansouri, 05] Topologie isContained by Campus [Mansouri, 05], [Pittarello, 05] Caractéristiques média taille : 15 Ko encodage : XML/X3D [Albertoni, 05] Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions Sémantique Recherche Réutilisation Adaptation Synthèse

11 La sémantique dans les documents 3D
Interne : métadonnées [Polys, 04], [Hetherington, 04], [Cruz, 05], [Pittarello, 05] Externe OWL/RDF : [Albertoni, 05], [Otto, 05], [Oliverio,07] MPEG-7 : [Halabala, 03], [Mansouri, 05] Autres modalités de représentation [SEDRIS, 98], [Active3D, 05], [Gutierrez, 05]  Caractérisation partielle + Encodages spécifiques <Transform ...> … <MetadataSet name="caracteristiques"> <MetadataString name="categorie" value="maison"/> <MetadataString name="hauteur" value="5m"/> </MetadataSet>… <Shape DEF="M1"> ... </Shape> </Transform> M1 Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions Sémantique Recherche Réutilisation Adaptation Synthèse

12 Recherche Recherche à base d’exemples
Descripteurs au niveau signal [Zaharia, 03], [Kazdhan, 03], [Koubaroulis, 01], [Hillaga, 01], … Mesure de similarité Recherche à base de caractéristiques Analyse des métadonnées [Funkhouser, 03] Sémantique externe RDF, MPEG-7  Solutions spécifiques par représentation Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions Sémantique Recherche Réutilisation Adaptation Synthèse

13 Réutilisation Intégration de données dans nouveaux contenus
Mécanismes internes au langage X3D DEF/USE, PROTOs Génération à base de templates [Kleinermann, 05], [Bosca, 07], [Oliverio, 07] Trois étapes spécification – indiquer les entités à inclure mise en correspondance – choisir les templates adéquats génération – instanciation des templates  À base d’identifiants + Systèmes fermés <Group DEF=‘PARCELLE’> <Group DEF='RANGEE'> <Group DEF='ARBRE'>…</Group> <Transform … > <Group USE='ARBRE'/> </Transform> </Group> <Transform …> <Group USE=‘RANGEE’/> </Transform> <Group> Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions Sémantique Recherche Réutilisation Adaptation Synthèse

14 Adaptation Adaptation par dimension
Géométrie – techniques de simplification [Kim, 06], [To, 99], ... Apparence – techniques d’adaptation 2D [Chen, 03], [Lee, 01], ... Structure logique – techniques de réorganisation et substitution [Mulloni, 07], [Marvie, 04], [Dachselt, 06], [Estalayo, 2004], …  Techniques d’adaptation par scène ou par objet Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions Sémantique Recherche Réutilisation Adaptation Synthèse

15 Aperçu de la proposition
Synthèse Aperçu de la proposition Données 3D Réutilisation A1 R1 Couche d’accès à la sémantique Adaptation Arbres R2 A2 catégories RDF propriétés MPEG-7 relations A3 Sémantique Exploitation App1 App2 Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions Sémantique Recherche Réutilisation Adaptation Synthèse

16 Aperçu de la proposition
domaine du risque domaine touristique Application 4 Application 2 Application 5 Application 1 Application 3 Plate-forme de réutilisation 3DSDL Plate-forme d’adaptation Adapt3D Plate-forme d’accès à la sémantique 3DAF Modèle d’annotations sémantiques 3D 3DSEAM

17 Modèle de description de données 3D
Approche à base d’annotations Localiser une donnée Repères spatio-structurels Caractériser une donnée à trois niveaux Fragment Entité du monde Sémantique : locale, applicative, générale S’affranchir d’un encodage spécifique Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions 3DSEAM 3DAF 3DSDL ADAPT3D

18 Modèle de description de données 3D
Modèle objet Évolution indépendante de la sémantique Niveau générique multimédia 2D/3D Semantics Scene Local Semantics General Semantics MediaLocator Entity Media Instance MMFragment MediaProfile Logical Structure Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions 3DSEAM 3DAF 3DSDL ADAPT3D

19 Modèle de description de données 3D
Niveau spécifique 3D Une dimension = liste de descripteurs Variabilité des descripteurs Modèle de descripteurs Nom, type, associé à un concept d’une ontologie Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions 3DSEAM 3DAF 3DSDL ADAPT3D

20 Modèle de description de données 3D
Profils sémantiques répertorier les propriétés et relations selon domaine Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions 3DSEAM 3DAF 3DSDL ADAPT3D

21 Modèle de description de données 3D
Exemple de description reel.x3d, :StructuralLocator reel.x3d, Box(C(0,-3,0), L(12), H(1),W(2)) :SpatialLocator

22 Plan Introduction État de l’art Proposition Expérimentation Conclusion
Modèle de description de données 3D (3DSEAM)  Une gestion générique des entrepôts 3DSEAM (3DAF) Exploitation de la sémantique dans la réutilisation (3DSDL) Adaptation différenciée des données 3D (ADAPT3D) Expérimentation Conclusion

23 Plate-forme de gestion d’entrepôts
Gérer les entrepôts 3DSEAM Indépendance entre représentation et accès à l’information Requête Géométrie Apparence Topologie Profil Media Sémantique 3DSEAM RDF MPEG-7 SRCO meta données X3D SGBD Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions 3DSEAM 3DAF 3DSDL ADAPT3D

24 Plate-forme de gestion d’entrepôts
Architecture Entités Semantique Objets 3D add Gestionnaire d’annotations Entrepôt d’annotations 3DSEAM remove update Sémantique locale Plate-forme d’annotations 3D (3DAF) Profils Fragments Fragments multimédia BC Sémantique BC Gestionnaire de requêtes select Entités BC results Requête 3DSEAM OQL semantique entités fragments Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions 3DSEAM 3DAF 3DSDL ADAPT3D

25 Plate-forme de gestion d’entrepôts
OQL [Cattel, 94] Extension spécifique 3DSEAM Opérations de jointures fonctionnelles Semantics(obj3d) sem Propriétés complexes Semantics.gpsCoord.latitude prop Profils sémantiques Semantics!Geospatial.altitude prop Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions 3DSEAM 3DAF 3DSDL ADAPT3D

26 Plate-forme de gestion d’entrepôts
Exemple de requête 3DSEAM OQL Trouver tous les objets de couleur grise, leur profil géospatial et leur catégorie. SELECT obj3d, s!Geospatial, s!Catégorisation.catégorie FROM Object3D obj3d, Semantics(obj3d) s, Appearence(obj3d) app WHERE (app.dominantColor=GRAY) Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions 3DSEAM 3DAF 3DSDL ADAPT3D

27 Plate-forme de gestion d’entrepôts
Résultats auto-descriptifs « à la XML » <items> <item> <element type="Object3D"> <element type=“Object3D.id”>G1</element> <element type=“Object3D.relEntity”>ENSIMAG_D</element> <element type=“Object3D.relMediaLocator”>G1_ML</element> </element> <element type="Semantics!Geospatial"> <element type=“Semantics!Geospatial.gpsCoord"> <element type=“Semantics!Geospatial.gpsCoord.latitude”> 45°11’35’’N <element type=“Semantics!Geospatial.gpsCoord.longitude”> 5°46’06’’S <element type=“Semantics!Geospatial.altitude”> 230 <element type=“Semantics!Catégorisation.catégorie”> bâtiment </item> </items> Encodage XML d’une instance Encodage XML d’un profil sémantique SELECT obj3d, s!Geospatial, s!Catégorisation.catégorie FROM Object3D obj3d, Semantics(obj3d) s, Appearance(obj3d) app WHERE (app.dominantColor=GRAY) Encodage XML d’une propriété

28 Plan Introduction État de l’art Proposition Expérimentation Conclusion
Modèle de description de données 3D (3DSEAM) Une gestion générique des entrepôts 3DSEAM (3DAF)  Exploitation de la sémantique dans la réutilisation Adaptation différenciée des données 3D (ADAPT3D) Expérimentation Conclusion

29 Exploitation de la sémantique dans la réutilisation
Processus de réutilisation sémantique Récupération des repères (3DAF) Récupération de la sémantique (3DAF) Extraction des fragments Ajout des métadonnées Inclusion au sein de la nouvelle scène Réutilisation par catégories d’objets Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions 3DSEAM 3DAF 3DSDL ADAPT3D

30 Exploitation de la sémantique dans la réutilisation
Réutilisation par catégorie d’objets Critères d’appartenance Apport sémantique Génération de requêtes 3DSEAM OQL {[Appearance!dominantColor=GRAY]} {[Semantics!Geospatial.gpsCoord]} SELECT obj.id, sem!Geospatial.gpsCoord, FROM Object3D obj, Semantics(obj) sem WHERE obj.id in ($OBJ_IDs) SELECT obj3d{id,MediaLocator} FROM Object3D obj3d, Appearance(obj3d) app WHERE app.dominantColor=GRAY Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions 3DSEAM 3DAF 3DSDL ADAPT3D

31 Exploitation de la sémantique dans la réutilisation
Extraction de fragments X3D - langage pivot Ajout d’informations sémantiques Utilisation des nœuds Metadata[Set, String…] <Group DEF="BUS"> <!-- geometry and appearance --> </Group> <Group DEF=“BUS”> <MetadataSet name=“3dseam_annotations”> <MetadataSet name=“Semantics!Geospatial.gpsCoords“> <MetadataString name=“Semantics!Geospatial.gpsCoords.longitude” value=“5°46’11’’E”/> <MetadataString name=“Semantics!Geospatial.gpsCoords.latitude” value=“45°11’32’’N”/> </MetadataSet> … <!-- geometry and appearance --> </Group> XSLT <items> <item> <element type=“Object3D.id” value=“BUS”/> <element type=“Semantics…”> …. </element> </item> </items> Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions 3DSEAM 3DAF 3DSDL ADAPT3D

32 Plate-forme de réutilisation
Interface de communication Propriétés sémantiques Récupération de propriétés Récupération de repères 5 {[Criteria1],[Criteria2]…} 2 7 {[prop_list; ids_list]…} 4 1 {BUS, gpsCoord} ID et repères d’objets par Catégories Contrôleur de réutilisation Attachement de la sémantique 3 Ajout sémantique (objID1,…, objIDN) 6 {BUS, xpath://doc(‘campus.x3d’) //group[DEF=‘BUS’]} Assemblage objID1,.., objIDN gpsCoord 9 Extraction(objID,Locator) Assemblage de scène 10 4 Fragments 3D Extraction de fragments 3D 8 5 7 11 {[Appearance!dominantColor=GRAY]} {[Semantics!Geospatial.gpsCoord]}

33 Plan Introduction État de l’art Proposition Expérimentation Conclusion
Modèle de description de données 3D (3DSEAM) Une gestion générique des entrepôts 3DSEAM (3DAF) Exploitation de la sémantique dans la réutilisation (3DSDL)  Adaptation différenciée des données 3D (ADAPT3D) Expérimentation Conclusion

34 Adaptation différenciée de données 3D
Méthodes d’adaptation Description au niveau documentaire Catégories d’objets Combiner différentes techniques dégradation, filtrage, substitution, … Adaptation à base de règles Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions 3DSEAM 3DAF 3DSDL ADAPT3D

35 Adaptation différenciée de données 3D
Règles d’adaptation Étendue Opérations ensemblistes sur les catégories d’objets Technique d’adaptation Ensemble extensible de modules d’adaptation Paramètres d’adaptation Exemples (Arbres, SUBSTITUTE, [url =“arbres_simples.x3d”] ) (Bâtiments diff UFR, ALTER, [color =$User.preferredColor ]) Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions 3DSEAM 3DAF 3DSDL ADAPT3D

36 Adaptation différenciée de données 3D
Une architecture extensible (ADAPT3D) Interface d’interrogation 3DAF 3DSEAM OQL Modèle de descripteurs Extraction de fragments Récupération d’objets Stratégie d’adaptation Stratégie séquentielle Gestionnaire de documents X3D autres Gestionnaires de documents Moteurs d’adaptation Contrôleur d’adaptation autres Moteur basique d’adaptation Transformation de scène Adaptation d’objets ... autres Interface de communication id scène règles <X3D> Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions 3DSEAM 3DAF 3DSDL ADAPT3D

37 Plan Introduction État de l’art Proposition Expérimentation Conclusion

38 Expérimentation Scénario : Modélisation de scènes urbaines
Représentation des entrepôts 3DSEAM Extension de MPEG-7 : pour la localisation 3D Nouveau Description Schema pour Object3D Semantic Base DS pour Semantics Traduction de 3DSEAM OQL en XQuery for $obj in let $loc : = $obj/MediaLocator let $s := let $categ:=$s/Label[contains(Name/text(),”Catégorisation”)]/Term[contains(Name/text(),”catégorie”)] where (contains($categ/Definition/text(),‘bâtiment') return <item type=“_3dseam::Object3D.MediaLocator">{$loc}</item> SELECT loc FROM Object3D obj, MediaLocator(obj) loc, Semantics(obj) s WHERE s!Catégorisation.catégorie="bâtiment" Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions

39 Expérimentation Interface de réutilisation et d’adaptation
Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions

40 Expérimentation Catégories d’objets
Category Arbres := {[Semantics!Catégorisation.catégorie="arbre"]} Category Bâtiments := {[Semantics!Catégorisation.catégorie="bâtiment"} Règles d’adaptation pour l’exclusion des arbres (a) a) {[ Arbres ], [ EXCLUDE ], [ ]} Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions

41 Expérimentation Catégories d’objets
Category Arbres := {[Semantics!Catégorisation.catégorie="arbre"]} Category Bâtiments := {[Semantics!Catégorisation.catégorie="bâtiment"} Règles d’adaptation pour l’exclusion des arbres (a) et la substitution géométrique par la boîte englobante des bâtiments (b) a) {[ Arbres ], [ EXCLUDE ], [ ]} étendue méthode paramètres b) {[ Bâtiments ], [ DEGRADE_GEOM ], [ type=“BBOX” ]} Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions

42 Plan Introduction État de l’art Proposition Expérimentation Conclusion
Rappels Bilan Perspectives

43 Conclusion Rappel des objectifs Rappel des manques de l’EA
Espace de partage de données 3D Réutilisation et adaptation déclarative Rappel des manques de l’EA Sémantique Caractérisation partielle de données 3D Liée à un type d’encodage spécifique Réutilisation Individuelle à base d’identifiants Adaptation Homogène ou à base d’identifiants Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions Rappels Bilan Perspectives

44 Conclusion Bilan 3DSEAM 3DAF 3DSDL ADAPT3D Expérimentation
L’ensemble de dimensions d’une donnée 3D 3DAF Indépendance du choix d’encodage 3DSDL Réutilisation à base de catégories ADAPT3D Adaptation différenciée suivant les catégories d’objets Expérimentation Réutilisation et adaptation de scènes 3D urbaines Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions Rappels Bilan Perspectives

45 Conclusion Perspectives Implémentation Sémantique Réutilisation
Validation dans contextes différents Passage à l’échelle Sémantique Règles d’équivalence Réutilisation Patrons de conception de haut-niveau Adaptation Calcul des stratégies d’adaptation Introduction Etat de l’art Proposition Expérimentation Conclusions Rappels Bilan Perspectives

46 Merci pour votre attention!


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