Sujet de Master 2008-2009
Construction de maillages animés à partir de scans d'objets articulés


Scan d'un modèle articulé
Le maillage résultat
(Images : Laurent Belcour, Eric Heitz et Agnès Masson-Sibut)

Responsable

Franck Hétroy
LJK/EVASION
E-mail : Franck.Hetroy@imag.fr
Tél. : 04 76 61 55 04

Contexte

Ce projet fait suite à un projet de fin d'année ENSIMAG (résultats ici) réalisé en mai et juin 2008. L'objectif est de créer une animation virtuelle d'un objet articulé 3D réel. Pour cela, l'ENSIMAG met à disposition un scanner 3D laser, permettant d'obtenir une représentation virtuelle de n'importe quel objet, sous forme de maillage. L'objectif du stage est de développer une méthode permettant d'obtenir, à partir d'un objet articulé scanné sous différentes poses, une animation du maillage représentant l'objet entre les différentes poses.

Ce stage nécessite un intérêt et des compétences à la fois en animation et en géométrie appliquée (cours "Computer Graphics" et "Computational Geometry" de seconde année MoSIG par exemple).

Objectifs

L'étudiant devra appréhender plusieurs difficultés lors de ce stage. Tout d'abord, lorsqu'on scanne plusieurs fois un même objet, il n'y aucune cohérence entre les maillages construits : la position et le voisinage des sommets varient, et leur nombre même peut différer. Par ailleurs, une simple interpolation linéaire entre deux formes peut générer toute une série d'incohérences bien connues, comme la perte de volume (exemple : interpolation point par point d'un avant-bras en position haute à un avant-bras en position basse, avec le bras statique : on passe par une position intermédiaire, dans l'axe du bras, où l'avant-bras disparaît). Enfin, le scanner construit rarement un "joli" maillage (i.e. une 2-variété), il reste généralement des trous dans les zones que le scanner n'a pas pu atteindre. Une étape de pré-traitement est donc nécessaire. Pour cela, on pourra utiliser une des nombreuses solutions de la littérature (par exemple [4] ou [5]).

Une fois le pré-traitement effectué, la première étape du travail consistera à examiner la mise en correspondance entre les maillages des différentes poses de l'objet ; une méthode la plus automatique possible devra être mise en place. Pour cela, on pourra se baser sur le fait que l'objet est articulé ; de bons points de départ pourront être les techniques récemment proposées par de Goes et al. [2] et Mateus et al. [3]. Il s'agira ensuite de définir une méthode d'interpolation entre les différentes poses scannées, préservant le volume et déformant de manière réaliste le modèle. On pourra envisager une adaptation aux maillages des techniques développées récemment par Adams, Wand et al. [1,6].

Le stagiaire développera en C++ et pourra utiliser la bibliothèque Graphite développée à l'INRIA Nancy - Grand Est.

Mots-clés : reconstruction, animation, séquence de maillages.

Références

  1. B. Adams, M. Ovsjanikov, M. Wand, H.P. Seidel, L. Guibas. Meshless modeling of deformable shapes and their motion. Symposium on Computer Animation, 2008.
  2. F. de Goes, S. Goldenstein, L. Velho. A Hierarchical segmentation of articulated bodies. Symposium on Geometry Processing, 2008.
  3. D. Mateus, R. Horaud, D. Knossow, F. Cuzzolin, E. Boyer. Articulated shape matching using Laplacian eigenfunctions and unsupervised point registration. IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, 2008.
  4. J. Podolak, S. Rusinkiewicz. Atomic volumes for mesh completion. Symposium on Geometry Processing, 2005.
  5. A. Sharf, M. Alexa, D. Cohen-Or. Context-based surface completion. ACM Transactions on Graphics (SIGGRAPH Proceedings), 2004.
  6. M. Wand, B. Adams, M. Ovsjanikov, A. Berner, M. Bokeloh, P. Jenke, L. Guibas, H.P. Seidel, A. Schilling. Efficient reconstruction of non-rigid shape and motion from real-time 3d scanner data. Submitted to ACM Transactions on Graphics, 2008.