Reconstruction géométrique et topologique de complexes architecturaux 3D à partir de plans numériques 2D

Geometrical and topological reconstruction of 3D architectural complexes from 2D vectoriel plans

• Auteur / Autrice : Sébastien Horna
• Direction : Yves Bertrand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et applications
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Poitiers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Architecture

Géométrie -- Informatique

Infographie

Modélisation tridimensionnelle

Résumé

L’intérieur des bâtiments est souvent modélisé en 3D pour diverses applications de modélisation ou de simulation. Par exemple, plusieurs méthodes permettent d’étudier l’éclairage, les transferts de chaleur, la propagation d’ondes. Ces applications nécessitent dans la plupart des cas une représentation volumique de l’environnement avec des relations d’adjacence et d’incidence entre les éléments. Malheureusement, les données correspondant au bâtiment sont en général seulement disponibles en 2D et les besoins des applications 3D varient d’une utilisation à l’autre. Pour résoudre ce problème, nous proposons une description formelle d’un ensemble de contraintes de cohérence dédiées à la modélisation d’intérieur de bâtiments. Dans cette thèse nous montrons comment cette représentation est utilisée pour : (i) reconstruire un modèle 3D à partir de plans d’architecte numériques 2D ; (ii) détecter automatiquement les incohérences géométriques, topologiques et sémantiques ; (iii) développer des opérations automatiques et semi-automatiques pour corriger les plans 2D. Toutes les contraintes de cohérence sont définies en 2D et 3D et reposent sur le modèle topologique des cartes généralisées. Ces opérations sont utilisées pour éditer les scènes 2D et 3D afin d’affiner ou de modifier les modèles. Enfin, nous expliquons comment ce modèle est utilisé pour une application de visualisation par lancé de rayons.

Virtual architectural (indoor) scenes are often modelled in 3D for various types of simulation systems. For instance, some authors propose methods dedicated to lighting, heat transfer, acoustic or radio wave propagation simulations. These methods rely in most cases on a volumetric representation of the environment, with adjacency and incidence relationships. Unfortunately, many buildings data are only given by 2D plans and the 3D needs varies from one application to another. To solve these problems, we propose a formal representation of consistency constraints dedicated to building interiors and associated with a topological model. We show that such a representation can be used for : (i) reconstructing a 3D model from 2D architectural plans ; (ii) detecting automatically geometrical, topological and semantical inconsistencies ; (iii) designing automatic and semi-automatic operations to correct and enrich a 2D plan. All our constraints are homogeneously defined in 2D and 3D, implemented with generalized maps and used in modeling operations. We explain how this model can be successfully used with various ray-tracing methods.