Description
Date depot: 1 janvier 1900
Titre: Régularisation de Surface 3D par une approche fondée sur un modèle
Directeur de thèse:
André GAGALOWICZ (Inria-Paris (ED-130))
Domaine scientifique: Sciences et technologies de l'information et de la communication
Thématique CNRS : Non defini
Resumé:
L'utilisation d'avatars d'êtres humains est de plus en plus répandue dans les applications de réalité virtuelle. Le travail de cette thèse s'inscrit dans le cadre d'une application d'essayage virtuel de vêtements. L'objectif est de produire un système permettant à des utilisateurs d'obtenir rapidement leur avatar 3D, afin de l'utiliser dans des applications de commerce en ligne, où ils pourront se voir, en 3D, porter les vêtements de leur choix avant de les acheter. Dans ce travail, nous nous focalisons sur la partie construction de l'avatar. Les scanner 3D actuels permettent d'obtenir un échantillonnage de la surface sous forme de nuage de points avec un niveau de précision suffisant pour guider les utilisateurs dans le choix des vêtements. L'essayage virtuel implique un ensemble de contraintes sur la surface de l'avatar. Tout d'abord, celle-ci doit être fermée pour que les vêtements simulés ne tombent pas dans des trous formés par les zones qui n'ont pas pu être échantillonnées correctement. Ensuite, l'utilisateur doit pouvoir se reconnaître il faut pour cela plaquer une texture sur la surface.
Le système que nous avons développé pour obtenir de tels avatars utilise un scanner laser développé par la société 3D Ouest pour obtenir le nuage de points. Nous proposons une méthode de régularisation de la surface fondée sur un modèle générique. En effet, les méthodes générales de reconstruction de surface à partir d'un nuage de points ne peuvent assurer la fermeture et la résistance au bruit que sous des contraintes non vérifiées dans notre application. Pour pallier ce problème, un modèle générique, satisfaisant les besoins de l'application, est déformé en utilisant des principes de déformation surfacique permettant de maintenir la régularité de la surface. Ces déformations rapides permettent de fournir une initialisation pour une dernière phase d'optimisation non linéaire. Une des principales difficultés de cette approche est l'établissement automatique de correspondances entre le modèle et la surface cible pour contraindre les déformations. Ce problème est traité par la détection de points caractéristiques et la segmentation du nuage de points en différents membres du corps humain.
Afin d’obtenir la texture à plaquer sur la surface, nous ajoutons un ensemble d’appareil-photos placés autour de la personne pour assurer la plus grande couverture possible. Ces appareils sont calibrés dans le même référentiel que le scanner et prennent des images pendant l’acquisition de la géométrie. La combinaison de ces images sur la surface 3D n’est toutefois pas immédiate, nous utilisons une méthode permettant de diminuer les artefacts de transition entre les images. Ces artefacts sont principalement dus à des défauts d’alignement dans les zones de transition et à l’illumination qui diffère d’une image à l’autre. L'ensemble de la construction de l'avatar (géométrie et texture) se réalise en moins d'une minute sur un ordinateur portable moderne.
Une des forces de notre approche est de ramener toutes les acquisitions à un paramétrage unique défini par le modèle générique utilisé. Ceci ouvre la voie à des enrichissements applicatifs immédiats, nous proposons à titre d’exemple la possibilité de modifier la coupe de cheveux sur les avatars reconstruits, le transfert d’animation pour rendre les avatars plus vivants ou encore des possibilités de morphing. Les futurs enrichissements de notre système peuvent reposer sur l’exploitation d’une base de données permettant d’exploiter la variété des formes acquises ; toutes ces formes étant paramétrées sur le modèle générique. Une autre voie d'amélioration en cours est la diminution de temps d'acquisition, en effet, l'acquisition dure actuellement entre 5 et 6 secondes. Le mouvement naturel de balancement du corps humain ne peut être négligé sur cette durée et affecte la précision des mesures. Ceci peut être amélioré en remplaçant le système laser de l’acquisition par un système reposant sur la lumière structurée.
Doctorant.e: Luginbuhl Thibault