Master Recherche Imagerie, Vision, Robotique
contenu des cours 2004/2005


Techniques d'Animation Laurence Boissieux Laurence.Boissieux@imag.fr


Résumé

Ce cours a deux objectifs pédagogiques principaux. Il vise :
  • d’une part à mettre en oeuvre concrètement les algorithmes d’animation et les divers outils mathématiques et scientifiques vus jusqu’ici sous l’angle purement théorique
  • d’autre part à confronter les étudiants à l’utilisation d’un programme complexe (interface inextricable, documentation pléthorique) et ainsi leur donner une vision autre que celle du concepteur/développeur En pratique, le cours est basé sur le logiciel 3DSMax. Il aborde la modélisation, l’utilisation des matériaux, lumières et caméras afin de se familiariser avec l’environnement de travail, puis l’animation de façon plus extensive (cinématique directe et inverse, hiérarchie, animation d’un personnage avec Character Studio). Ce projet va de l’élaboration du synopsis à la réalisation et au montage final d’un film de synthèse d’une minute. L’évaluation est basée à la fois sur la palette des algorithmes utilisés pour produire le film et sur un mémoire prouvant que les étudiants ont compris les différentes techniques mises en œuvre et justifiant la pertinence de leurs choix quant à la réalisation de leur projet. Ceci requiert un travail conséquent, mais donne l’occasion de faire preuve de créativité.

    Summary

    This course has two main educational objectives:
  • to make a pratical use of the animation algorithms and the various mathematical and scientific tools seen up to then from a purely theoretical angle
  • to confront the students with the use of a complex program (inextricable interface, plethoric documentation) and thus to give them a user point of view, different from the designer/developer vision. In practice, the course is based on the 3DSMax software. It deals with modeling, using materials, lights and cameras. Then students will pratice animation in a more extensive way (direct and inverse kinematics, hierarchy, animation of a character with Character Studio). This project goes from the elaboration of the synopsis to the realization and the final editing of a very short (1 minute) computer graphics. The evaluation is based both on the set of animation tools used to produce the final movie and a report which proves that students understood the differents technics used and justifies the choices they made to create their project. It requires a large amount of work, but gives the opportunity to show creativity.

    Géométrie Algorithmique D. Attali, C. Puech attali@lis.inpg.fr

    (12 heures) Examen Ecrit (Durée 2h)

    Résumé

    La Géométrie Algorithmique est le domaine de l'information qui s'intéresse à la conception, l'analyse et l'implémentation d'algorithmes et structures de données pour résoudre des problèmes géométriques. Elle concerne de nombreux domaines d'applications tels que l'informatique graphique, la visualisation la robotique,... Ce cours présente des techniques générales de conception et d'analyse d'algorithmes géométriques (complexité, robustesse, randomisation).
    Les sujets couverts par le cours comprennent :
  • Triangulations
  • Algorithmes par balayage
  • Structures de recherche
  • Somme de Minkowski
  • Graphe de visibilité
  • Triangulations de Delaunay
  • Diagrammes de Voronoï
  • Algorithmes randomisés

    Livres de référence :

  • Computational Geometry: Algorithms and Applications. Mark de Berg, Marc van Kreveld, Mark Overmars, and Otfried Schwarzkopf. Springer-Verlag, 2nd edition, 2000.
  • Geometry and Topology for Mesh Generation. H. Edelsbrunner. Cambridge Univ. Press, 2001.
  • Computational Geometry in C. J. O'Rourke, Cambridge University Press, 1994.
  • Computational Geometry: An Introduction Through Randomized Algorithms. K. Mulmuley. Prentice-Hall, 1994.
  • Géométrie Algorithmique. Jean-Daniel Boissonnat and Mariette Yvinec. Ediscience International, 1995.
  • Computational Geometry: An Introduction. F. Preparata and M. Shamos, Springer-Verlag, 1985.

    Abstract

    Computational geometry is the field of computer science devoted to the design, analysis, and implementation of algorithms and data structures to solve geometric problems. It has numerous application domains including computer graphics, visualization, robotics,... This course will survey the fundamental concepts in geometric algorithms and data structures (complexity, robustness, randomization).
    Topics that will be covered include:
  • Triangulations
  • Plane-sweep algorithms
  • Range searching
  • Minkowski sum
  • Visibility graph
  • Delaunay triangulations
  • Voronoi diagrams
  • Randomized algorithms

    Textbooks :

  • Computational Geometry: Algorithms and Applications. Mark de Berg, Marc van Kreveld, Mark Overmars, and Otfried Schwarzkopf. Springer-Verlag, 2nd edition, 2000.
  • Geometry and Topology for Mesh Generation. H. Edelsbrunner. Cambridge Univ. Press, 2001.
  • Computational Geometry in C. J. O'Rourke, Cambridge University Press, 1994.
  • Computational Geometry: An Introduction Through Randomized Algorithms. K. Mulmuley. Prentice-Hall, 1994.
  • Géométrie Algorithmique. Jean-Daniel Boissonnat and Mariette Yvinec. Ediscience International, 1995.
  • Computational Geometry: An Introduction. F. Preparata and M. Shamos, Springer-Verlag, 1985.

    Maillages et surfaces D. Attali et F. Cazals attali@lis.inpg.fr

    Cours optionnel (12 heures) Enseignants : Dominique Attali & Frédéric Cazals Examen : Synthèse d'articles (compte-rendu + exposé)

    Résumé : Maillages et surfaces

    Grâce aux récents progrets des systèmes d'acquisition, il est possible de disposer de données pour une grande variété de formes géométriques. Les modèles géométriques construits à partir de ces données jouent un rôle sans cesse croissant. Les applications concernent l'imagerie médicale, l'ingénieurie inverse, l'informatique médicale, l'informatique graphique,... Les représentations de ces formes varient en fonctions des applications et les triangulations constituent un exemple important.

    L'objectif de ce cours est l'étude des propriétés géométriques et topologiques des formes géométriques en relation avec leur possibles représentations à des fins de reconstruction et de manipulation efficace.
    Les sujets couverts par le cours comprennent :

  • Géométrie différentielle : du lisse au discret (normale, courbures, paramétrisation)
  • Topologie combinatoire (complexes simpliciaux, triangulation de surfaces, caractéristique d'Euler ...)
  • Reconstruction de surface (triangulation de Delaunay restreinte, ...)
  • Axes médians et squelettes (définition, propriétés, stabilité et calcul, ...)
  • Calcul d'isosurfaces (marching-cube, algorithme de Chew, ...)

    Abstract : Meshes and surfaces

    Thanks to recent advances in scanning technologies, data are available for a large variety of geometric shapes. Geometric models constructed from those data play an increasing role. Applications concern medical imaging, reverse engineering, medical imaging, computer graphics, .... Depending on the application, different representations of shapes are possible, among which triangulations are an important example.

    This course studies geometric and topologic properties of shapes in relation with their possible representations for efficient reconstruction and processing.
    Topics covered by the course include:

  • Differential geometry: from smooth to discrete (normal, curvatures, parametrization)
  • Combinatorial topology (simplicial complexes, surface triangulation, Euler characteristic)
  • Surface reconstruction (restricted Delaunay triangulation, ...)
  • Medial axes and skeletons (Properties, Stability, Computation, ...)
  • Isosurfaces computation (Marching-Cube, Chew's algorithm, ...)

    Synthèse d'images avancée C. Soler et G. Debunne Gilles.Debunne@imag.fr

    L'examen est écrit. Probablement 3 heures.

    Pour ce cours, le TP openGL a ete déplacé au B1 dans le cours de Nicolas Holzschuch. Le contenu du cours est modifié : openGL disparait et deux nouveaux cours fait par Xavier Décoret apparaissent à la place :

  • Visibilité
  • Niveaux de détails

    Résumé

    Ce cours détaille l'état de l'art, classé par thèmes, des techniques de synthèse d'image avancées. Il est le prolongement du cours de "Création d'images virtuelles" du premier bimestre.
    Huit thèmes seront étudiés : rendu à base d'image, méthodes de rendu alternatives, techniques d'éclairage avancées, rendu expressif, textures avancées, calcul des ombres, visibilité et niveau de détails.
    Pour chacun de ces thèmes, les méthodes de référence ainsi que les pistes de recherche récentes seront présentées, en cherchant à mettre en évidence leurs points forts et leurs limites.
    L'examen écrit qui sanctionne ce cours cherche souvent à évaluer les méthodes présentées pour leur application à un problème précis. Il comporte également des questions portant sur des articles étudiés en cours (et indiqués avant l'examen).

    Summary

    This course presents state of the art techniques for advanced computer graphics rendering. It follows the "Virtual Image Creation" course of the first semester.
    Eight themes will be detailed : image based rendering, alternative rendering methods, advanced lighting techniques, non photorealistic rendering, advanced textures, shadow computations, visibility and levels of detail.
    For each of these themes, reference techniques as well as recent methods are presented, in a critical way that tries to point out their strengths and weaknesses.
    The final exam often tries to evaluate the presented methods for their application to a specific problem. Questions dealing with some of the presented papers (listed before the exam) are also added.

    Techniques Avancées en Planification de Mouvement/Motion Planning Thierry Fraichard thierry.fraichard@inrialpes.fr

    evaluation: synthese ecrite d'un article scientifique et presentation orale correspondante.
    il y a des tps associes au cours (robotique a l'aip, deux fois quatre heures).

    descriptif francais-anglais

    Outils mathématiques I Franck Hetroy Franck.Hetroy@imag.fr

    le cours sera le même en 2004/2005 que cette année.
    L'examen sera une épreuve écrite.

    Résumé

    Partie 1 (4 séances) : Interpolation et approximation
    Cette partie présente les techniques permettant d'interpoler, d'approximer et d'effectuer une analyse multirésolution de données, qu'elles soient des valeurs scalaires ou des points en 2D ou en 3D. En particulier, les représentations par courbes de Bézier, splines, NURBS, surfaces de subdivision, ainsi que les techniques de décomposition en ondelettes sont traitées. Les applications données en exemple vont de la modélisation de trajectoires à la recherche par le contenu dans une base d'images, en passant par la modélisation géométrique d'objets tridimensionnels.

    Partie 2 (4 séances) : Positions, orientations, et mouvements
    Nous passerons en revue, dans un premier temps, les différentes représentations de la position et de l'orientation d'un objet dans l'espace, en comparant en particulier plusieurs représentations des rotations. Une seconde partie est consacrée à la cinématique des points, des solides, et des solides articulés. Ces derniers sont contrôlés soit de manière directe soit à travers le mouvement de leurs extrémités (cinématique inverse).

    Summary

    Part 1 (4 sessions): interpolation and approximation
    We present techniques to interpolate and approximate data, and to perform multiresolution analysis. Data can be scalar values or 2D or 3D points. Representations using Bezier curves, splines, NURBS, subdivision surfaces, so as wavelet decomposition techniques, are especially discussed. We give several application examples ranging from path modeling to content-based search in an image base and geometric modeling of 3D objects.

    Part 2 (4 sessions): positions, orientations and motions
    We first glance through the different representations of position and orientation of an object in space. In particular, we compare several representations of rotations. Then we study point, body and articulated body kinematics. The last are controlled either directly or through the motion of their endpoints (inverse kinematics).

    Création d'images virtuelles N. Holzschuch, X.Decoret, G.Debunne Nicolas.Holzschuch@imag.fr

    Examen écrit.
    Il y aura un TP d'OpenGL, assuré par Gille Debunne. Le TP démarre avec le 2e cours.

    plan du cours:

  • 1. Coord Homo, transfo et projection. Couleur, Modèle illum local.
  • 2. OpenGL et présentation du TP associé
  • 3. Textures
  • 4. Modélisation
  • 5. Animation
  • 6. Modélisation de l'éclairage
  • 7. Complexité
  • 8. Rendu volumique

    Résumé

    Ce cours détaille les méthodes de base des techniques de synthèse d'images. Il comprend les techiques de création d'un modèle, d'animation et d'affichage de ce modèle. On verra également les problèmes d'affichage réaliste du modèle, la gestion de la complexité et les techniques de rendu volumique.
    L'examen écrit qui sanctionne ce cours cherche souvent à évaluer les méthodes présentées pour leur application à un problème précis.
    Le cours comprend un TP sur OpenGL.

    Summary

    This lecture presents the basic methods for Image Synthesis. We start with the creation of a model, then we animate and render this model. We'll see realistic display of the model, managing complexity and volumic rendering methods.
    The written exam often deals with evaluation and application of the methods seen in the lecture to a practical problem.
    The lecture contains one practical, using OpenGL.

    Modélisation physique pour la robotique et la synthèse d'images Annie Luciani Annie.Luciani@imag.fr

    même contenu
    evaluation: rapport écrit

    Imagerie et Robotique médicales Jocelyne Troccaz jocelyne.troccaz@imag.fr

    RESUME EN FORMAT TEXTE: n'a pas changé

    Vision par Ordinateur / Computer Vision James Crowley crowley@imag.fr

    Volume total : 12 h
    Période : semestre 1
    Examen ecrit - 3h.

    Les présentations seront fait en Anglais.
    L'examen peut être pris en Anglais ou Français.

    Objectifs de l'enseignement :

    Ce cours a trait aux techniques utilisées pour la construction de systèmes d'observation et de reconnaissance visuelle. Il permet d'acquérir les fondements nécessaires à la mise en ¦uvre de systèmes de vision par ordinateur appliqués à l'Interaction Homme-Machine, à la surveillance visuelle, en robotique, à l'imagerie médicale, images dans le domaine de l'aéronautique et spatial ainsi que pour l'inspection industrielle.

    Contenu :

    Le cours comprend 8 séances de 1h30 organisées en quatre chapitres :
  • 1. Formation, représentation et transformation d'image
  • 2. Description de couleur et de contraste
  • 3. Reconnaissance d'objets
  • 4. Suivi d'objets et analyse de mouvement.

    Prérequis :

    Des compétences en algébre linéaire, outils statistique et probabiliste, traitement de signal et traitement d'image seront utiles mais pas indispensables.

    Objectives :

    This course concerns techniques for constructing systems which observe and recognize objects, scenes and activities. It build competence in techniques that are fundamental to many new forms of man-interaction as well as to the design of computer vision systems used for industrial automation, inspection, monitoring and surveillance. These techniques are equally useful in the analysis of medical , aerial and satellite images.

    Content :

    The course is composed of 8 lessons of 1h30, organized as four chapters : Formation, representation and transformation of images Describing color and contrast patterns. Recognizing objects and actions. Tracking and analysis of motion.

    Prerequisites :

    Knowledge of linear algebra and calculus is assumed. Knowledge of pattern recognition and signal processing are useful but not required. The course presentations will be made in English. The examen may be taken in French or English.