Visualisation de champs de vecteurs 2D et 3D par modélisation autorégressive bidimensionnelle d'une texture de type fourrure

= 2D and 3D Vector Field Visualization using a 2D Furlike texture synthesis based on an autoregressive filter

• Auteur / Autrice : Leila Khouas
• Direction : Christophe Odet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : discipline
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CREATIS - Centre de Recherche et d'Application en Traitement de l'Image et du Son, UMR5515 (Lyon, Rhône1995-2006)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Odet

Mots clés

Mots clés contrôlés

ARCH, Modèles

Texture

Traitement d'images

Résumé

Dans de nombreux domaines tels que la mécanique des fluides ou l'imagerie cardiaque, les données manipulées consistent en des champs denses de vecteurs 2D ou 3D représentant par exemple une vitesse de déplacement. Le volume important que représentent ces données ainsi que leur complexité rendent leur visualisation particulièrement difficile. Leur interprétation et leur compréhension nécessite l'élaboration de techniques de visualisation efficaces. Dans ce cadre, nous proposons une nouvelle représentation de champs de vecteurs basée sur une texture de type fourrure. Nous considérons qu'une telle texture fournit une représentation naturelle d'un champ dense de vecteurs et par suite intuitive et facile à interpréter. Nous avons conçu une technique de synthèse 2D de ce type de texture qui produit des images d'aspect visuel satisfaisant. Cette technique est peu coûteuse en temps de calcul et permet de contrôler les principaux attributs de la texture (orientation et longueur des filaments). Pour cela, nous avons utilisé un modèle autorégressif 2D (AR 2D) dont les paramètres ont été identifiés à partir d'un ensemble d'images de texture 3D synthétisées par une modélisation en Hypertexture. Nous nous sommes ensuite intéressés à l'exploitation du procédé pour la représentation de champs denses de vecteurs. Différentes représentations de champs de vecteurs 2D sont testées en utilisant des données de simulation et des données réelles issues de 1 'imagerie cardiaque. De plus, pour pouvoir représenter des champs de vecteurs 3D définis sur des surfaces 3D, nous avons développé une procédure de plaquage de texture appropriée. Deux applications sont ensuite présentées. L'une en synthèse d'images, concerne la représentation de champs de vecteurs particuliers simulant une fourrure sur des objets 3D. La seconde application intéresse l'imagerie médicale et a pour but la visualisation du mouvement des parois cardiaques.

In many areas such as fluid dynamics or medical imaging, the analysis of studied phenomena produces complex data that consists in large vector fields. The vectors represent some characteristic of each point on the field such as: a fluid vorticity, a wind velocity or a motion speed. The visualization of vector fields is not straightforward because they have no natural representation. In this work, we propose to build a new representation of vector fields based on furlike texture. We assume that such a texture provides a natural and intuitive representation of a dense vector field. Our approach consists in the development of a texture model that allows 2D synthesis of furlike texture having a 3D aspect. The model is based on the modeling of the texture autocorrelation function (ACF) and a two dimensional Auto Regressive synthesis (2D AR). This provides a simple and efficient 2D generator of furlike texture with a local control of the main attributes of the texture (orientation and length of filaments). We have experimented the use of this texture model to represent vector fields. We use orientation, length and color attributes of our furlike texture to visualize local orientation and magnitude of a 2D vector field. Results are presented using simulated data and cardiac imaging data. We also show how to visualize 3D vector fields defined over 3D surfaces by a simple and appropriate texture mapping procedure. We have applied this technique for special vector fields that simulate fur appearance on 3D objects. This produces images with quite realistic aspect