Quelques outils de géométrie différentielle pour la construction automatique de modèles CAO à partir d'images télémetriques

Tools of differential geometry for the automatic construction of cad models from range images

• Auteur / Autrice : François Goulette
• Direction : Claude Laurgeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique Temps Réel, Robotique et Automatique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : ENSMP

Mots clés

Mots clés contrôlés

Géométrie différentielle

Conception assistée par ordinateur

Résumé

Dans l'industrie, il est utile d'avoir des plans CAO des architectures existantes. A l'heure actuelle, ces plans peuvent être construits par photogrammétrie, une technique lente et coûteuse basée sur la prise de photos de plusieurs points de vue. Une technologie récente appelée télémétrie laser permet d'obtenir directement des images denses de points tridimensionnels scannés sur les surfaces des objets. Un logiciel permet ensuite de construire un modèle CAO plaqué au mieux sur les points mesurés. La difficulté principale de la construction du modèle CAO à partir des images télémétriques réside dans la faculté de segmenter les images de points en sous-ensembles correspondant chacun à une primitive géométrique unique. Ce probleme étant particulièrement difficile à résoudre, le logiciel actuel fait appel à l’opérateur qui effectue interactivement cette segmentation à l’écran. L'objectif de la thèse était d'explorer les possibilités d'automatisation de ce travail. Dans un premier temps, l’étude s'est limitée aux ensembles de tuyauteries, représentant la majeure partie des scènes observées. Ces ensembles peuvent être modélisés par des cylindres, tores et cônes. L'approche proposée consiste à segmenter les tuyauteries en utilisant les centres de courbure des surfaces observées. Ces centres de courbure dessinent des lignes dans l'espace, qu'il est facile de segmenter et a partir desquelles on peut remonter à l'image de départ. Pour calculer les centres de courbure, il a été nécessaire d'effectuer une étude théorique de l'algorithme de calcul de courbures principales sur des surfaces de points discrets, étude qui a mené à l’amélioration de l'algorithme par rapport à ce que l'on trouve dans la littérature, et notamment à la définition d'un critère d’optimalité en termes de bruit des résultats. Les algorithmes ont été testés sur de nombreuses images industrielles. L’étude de segmentation a été menée jusqu’à la reconstruction CAO automatique d'un bout de tuyauterie, validant l'approche. L'objectif initial de la thèse a donc été atteint. Cependant de nouvelles voies de recherches se sont ouvertes, comme l’amélioration des algorithmes proposes ou l’étude des plans dans l'image par exemple.