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Exploration interactive de gros maillages surfaciques et volumiques

Master, Institut National Polytechnique de Grenoble. 2006.
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Stage M2R 2006 : Exploration interactive de gros maillages surfaciques et volumiques

R�alis� par S�bastien BARBIER
Encadrants: Georges-Pierre BONNEAU et Lionel Rev�ret.

Sujet

Les m�thodes de simplification de maillage en vue de leur exploration temps r�el fonctionnent en deux temps. Dans une �tape de pr�-processing une hi�rarchisation des donn�es est calcul�e, bas�e sur des op�rateurs de simplification atomique du maillage (contraction d�une ar�te ou d�un triangle, suppression d�un sommet�). Cette �tape peut �tre co�teuse en temps et en m�moire. Dans un second temps, un algorithme de parcours (pseudo-) temps r�el de la structure de donn�es hi�rarchique est appliqu�. Cet algorithme, prenant en compte le point de vue de la sc�ne, la complexit� de l�objet et les capacit�s graphiques de la machine, permet de calculer un maillage approximant le maillage exact, et correspondant � un chemin extrait de la structure hi�rarchique issue de la phase de pr�-processing. Une application distribu�e de visualisation multir�solution de grands maillages a �t� impl�ment�e dans le cadre d�un stage de Master 1. Celle-ci met en jeu un PC � principal � affichant gr�ce � un projecteur vid�o le maillage global simplifi�, et un PC � secondaire � portable (�ventuellement un assistant num�rique ou un TabletPC) charg� d�afficher les d�tails locaux du maillage. Ainsi le PC portable fait office de loupe locale permettant d�afficher les d�tails fins du maillage et des donn�es port�es par ce maillage. Cette application est bas�e sur une librairie publique permettant l�extraction du maillage approximant. Cette librairie a l�avantage de pouvoir �tre utilis�e quelque soit l�op�rateur de simplification atomique choisi. Cette g�n�ralit� se traduit par des temps d�extraction incompatibles avec une exploration interactive, m�me pour des tailles de maillage modestes.
Le but principal de ce stage est de d�velopper des algorithmes d�extraction interactifs ou m�me temps r�el, sp�cialis�s pour l�op�rateur de contraction d�ar�te, et pour la s�lection par proximit� g�om�trique. Ces algorithmes utiliseront une structure de donn�es secondaire sous la forme d�une for�t d�octrees, li�e au graphe acyclique provenant des contractions d�ar�tes. Suivant la progression du travail sur cette partie th�orique, le stage pourra comporter de plus une phase pratique d�impl�mentation des algorithmes dans le cadre d�une mini-plateforme d�exp�rimentation mettant en jeu les deux PCs (fixes et portable), le projecteur, et un �cran de projection arri�re.

Contributions

Nous avons d�velopp� une application fonctionnant en m�moire interne comme en m�moire externe pour pouvoir traiter de mani�re interactive l'exploration de maillages surfaciques et volumiques.
Ces travaux reposent sur la notion de bi-r�solution. En effet, ils utilisent uniquement deux maillages : un maillage grossier repr�sentant la globalit� de l'objet permettant � l'utilisateur de se rep�rer ; et un maillage pr�cis fin d'o� est extrait une r�gion locale d'int�r�t pr�cis�e par l'utilisateur. Ces deux maillages sont ensuite reli�s en un seul maillage.
Pour cela, nous utilisons une clusterisation de sommets du maillage fin qui permet d�s lors de construire de mani�re astucieuse le maillage grossier et de raccorder les deux maillages � un moindre co�t. L'extraction de la r�gion fine d'int�r�t est r�alis�e via des structures de donn�es type tables de hachage, et en utilisant la coh�rence temporelle afin de diminuer la complexit� algorithmique et garantir l'interactivit�.
Cette m�thode g�n�rale fonctionne � la fois en m�moire interne et en m�moire externe (afin de traiter de gros maillages de plusieurs dizaines de millions de sommets) pour les maillages surfaciques et volumiques. Elle garantit une interactivit� notable pour les maillages volumiques.

R�sultats

Voici quelques r�sultats sur les maillages surfaciques et volumiques. Des vid�os sont disponibles pour rendre compte de l'interactivit� de l'application.
  • Rapport de stage Rapport.pdf

    Vid�os (format wmv)

  • Surfacique 1
  • Surfacique 2
  • Volumique 1
  • Volumique 2
     
  • BibTex References

    @mastersthesis{BB06,
    author = {S\'ebastien Barbier},
    title = {Exploration interactive de gros maillages surfaciques et volumiques},
    school = {Institut National Polytechnique de Grenoble},
    year = 2006,
    adviser = {Georges-Pierre Bonneau}
    }

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