Compression et visualisation de grandes scènes 3D par représentation à base topologique

Compression and visualization of big 3D scenes with a topology-based representation

• Auteur / Autrice : Sylvain Prat
• Direction : Kadi Bouatouch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Rennes 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie tridimensionnelle

Données -- Compression (télécommunications)

Systèmes d'affichage

Topologie combinatoire

Résumé

Si les applications de visualisation de scènes 3D sont maintenant légion depuis l'avènement de cartes graphiques 3D puissantes permettant un rendu 3D temps-réel, le rendu de grandes scènes 3D reste toujours problématique du fait du trop grand nombre de primitives 3D à traiter pendant le court laps de temps s'écoulant entre deux images successives. D'autre part, la démocratisation d'internet dans les foyers créé de nouveaux besoins, et notamment celui de naviguer dans de grands environnements 3D au travers d'un réseau. Les applications sont en effet nombreuses : jeu vidéo, tourisme virtuel, géolocalisation (GPS), architecture virtuelle, imagerie médicale 3D. . . Dans ce cadre, les utilisateurs échangent des informations concernant l'univers virtuel au travers du réseau. Le sujet de cette thèse s'inscrit entre ces deux problématiques. Nous nous interessons au cas particulier de la visualisation de villes virtuelles dans un contexte « communiquant » où les données 3D transitent sur le réseau. Ce type d'application soulève deux problèmes majeurs : d'une part, la sélection des données pertinentes à transmettre à l'utilisateur, car il est trop coûteux de transmettre l'intégralité de l'univers virtuel 3D avant le début de la navigation ; d'autre part, la prise en compte des contraintes réseau : faible débit, latence, tolérance aux erreurs. Dans cette thèse, nous proposons plusieurs contributions : une méthode de compression générique permettant notamment de traiter les maillages volumiques, une méthode de construction et de partitionnement de scènes 3D urbaines à partir d'emprises au sol, et une méthode optimisée de construction de surfaces complexes à partir d'une soupe de polygones.

If visualization applications of 3D scenes are now widespread since the advent of powerful 3D graphics cards allowing real-time 3D rendering, the rendering of large 3D scenes remains problematic because of the too many 3D primitives to handle during the short period of time elapsing between two successive image frames. On the other hand, the democratisation of the Internet at home creates new needs, including the need to navigate into large 3D environments through a network. Applications are indeed numerous: video games, virtual tourism, geolocalization (GPS), virtual architecture, 3d medical imaging. . . Within this context, users exchange and share information regarding the virtual environment over the network. The subject of this thesis is in-between these two issues. We are interested in the special case of viewing virtual cities in a ''communicating'' fashion where 3D data pass over the network. This type of application raises two major problems: first, the selection of relevant data to be transmitted to the user, because it's too expensive to transmit the full 3D environment before the navigation starts; on the other hand, taking into account the network constraints: low bandwidth, latency, error tolerance. In this thesis, we propose several contributions: a generic compression method, suitable for the compression of volume meshes, a method for constructing and partitioning 3D urban scenes from buildings footprints, and an optimized method for building complex surfaces from a polygon soup.