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Utilisation de phénomènes de croissance pour la génération de formes en synthèse d’images. Jean Combaz Pour le titre de docteur en informatique de l’UJF Sous la direction de Fabrice Neyret – EVASION/GRAVIR. Introduction. Contexte Besoins + de réalisme + de détails + de complexité

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Utilisation de phénomènes de croissance pour la génération de formes en synthèse d’images


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    Presentation Transcript
    1. Utilisation de phénomènes de croissance pour la génération de formes en synthèse d’images Jean Combaz Pour le titre de docteur en informatique de l’UJF Sous la direction de Fabrice Neyret – EVASION/GRAVIR

    2. Introduction Contexte Besoins + de réalisme + de détails + de complexité + d’expressivité Un défi: les scènes naturelles

    3. Introduction Motivations De nombreuses formes naturelles de croissance Mécanismes simples formes complexes : morphogénèse

    4. Introduction Motivations De nombreuses formes naturelles de croissance Mécanismes simples formes complexes Approches classiques • Modélisation géométrique + Contrôle jusque dans les moindres détails – Exhaustivité: fastidieux [SP86]

    5. Introduction Motivations De nombreuses formes naturelles de croissance Mécanismes simples formes complexes Approches classiques • Modélisation géométrique • Modélisation procédurale + Outil de haut niveau, – Contrôle global [Per85] [PH89]

    6. Introduction Motivations De nombreuses formes naturelles de croissance Mécanismes simples formes complexes Approches classiques • Modélisation géométrique • Modélisation procédurale • Modélisation physique + Outil de haut niveau, réalisme – Contrôle, paramètres inconnus, condition initiale, historique des forces,… [BHW94]

    7. Introduction Objectifs et approche Reproduire des formes naturelles résultant de croissance • Formes visuellement réalistes suffisantes • De nombreux mécanismes, quelques formes typées [Tho17] Modeleur • Le juste niveau de contrôle + Extension à d’autres formes

    8. Plan [PG02,AFIG02] • Phénomènes naturels de croissance • Principe de notre modeleur de croissanceContribution 1 • Modèles déformables • Calcul d’une nouvelle formeContribution 2 • Modalités d’interactionContribution 3 Conclusion [PG02,AFIG02] [SCA04]

    9. I. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques • Phénomènes naturels de croissance • Plis et cloques • Croissance arborescente • Motifs de croissance • Croissance pour la synthèse d’images • Principe de notre modeleur de croissance • Modèles déformables • Calcul d’une nouvelle forme • Modalités d’interaction Conclusion

    10. I. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques surface + croissance + contraintes Plis ou cloques

    11. I. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques surface + croissance + contraintes Plis ou cloques 1.1 Contraintes externes

    12. I. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques surface + croissance + contraintes Plis ou cloques 1.1 Contraintes externes

    13. I. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques surface + croissance + contraintes Plis ou cloques 1.1 Contraintes externes

    14. I. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques surface + croissance + contraintes Plis ou cloques 1.1 Contraintes externes

    15. I. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques surface + croissance + contraintes Plis ou cloques 1.1 Contraintes externes 1.2 Croissance hétérogène

    16. I. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques surface + croissance + contraintes Plis ou cloques 1.1 Contraintes externes 1.2 Croissance hétérogène

    17. I. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques surface + croissance + contraintes Plis ou cloques 1.1 Contraintes externes 1.2 Croissance hétérogène

    18. I. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques surface + croissance + contraintes Plis ou cloques 1.1 Contraintes externes 1.2 Croissance hétérogène

    19. I. Phénomènes naturels de croissance 1. Plis et cloques surface + croissance + contraintes Plis ou cloques 1.1 Contraintes externes 1.2 Croissance hétérogène 1.3 Croissance: contractions

    20. I. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente • Phénomènes naturels de croissance • Plis et cloques • Croissance arborescente • Motifs de croissance • Croissance pour la synthèse d’images • Principe de notre modeleur de croissance • Modèles déformables • Calcul d’une nouvelle forme • Modalités d’interaction Conclusion

    21. I. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03]

    22. I. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03] Méristèmes

    23. I. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03] Méristèmes Facteurs de croissance influençant la forme • Vitesse de croissance • Inhibition des méristèmes • Contraintes mécaniques • Gravité, lumière, contact, …

    24. I. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03] 2.2 Système sanguin[Fle03] Pression sanguine élevée Croissance en diamètre des vaisseaux

    25. I. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03] 2.2 Système sanguin[Fle03] Pression sanguine élevée faible Croissance en diamètre Régression des vaisseaux capillaire

    26. I. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03] 2.2 Système sanguin[Fle03] 2.3 Mécanisme DLA Diffusion Limited Aggregation: agrégation limitée par diffusion

    27. I. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03] 2.2 Système sanguin[Fle03] 2.3 Mécanisme DLA[WS81] Diffusion Limited Aggregation: agrégation limitée par diffusion Illustration les marcheurs aléatoires

    28. I. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03] 2.2 Système sanguin[Fle03] 2.3 Mécanisme DLA[WS81] Diffusion Limited Aggregation: agrégation limitée par diffusion Illustration les marcheurs aléatoires

    29. I. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03] 2.2 Système sanguin[Fle03] 2.3 Mécanisme DLA[WS81] Diffusion Limited Aggregation: agrégation limitée par diffusion Illustration les marcheurs aléatoires

    30. I. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03] 2.2 Système sanguin[Fle03] 2.3 Mécanisme DLA[WS81] Diffusion Limited Aggregation: agrégation limitée par diffusion Illustration les marcheurs aléatoires amplification des irrégularités: création de nouvelles branches

    31. I. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03] 2.2 Système sanguin[Fle03] 2.3 Mécanisme DLA[WS81] Diffusion Limited Aggregation: agrégation limitée par diffusion Illustration les marcheurs aléatoires amplification des irrégularités: création de nouvelles branches

    32. I. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03] 2.2 Système sanguin[Fle03] 2.3 Mécanisme DLA[WS81] Diffusion Limited Aggregation: agrégation limitée par diffusion Illustration les marcheurs aléatoires amplification des irrégularités: création de nouvelles branches effet « écran »: croissance des branches externes

    33. I. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03] 2.2 Système sanguin[Fle03] 2.3 Mécanisme DLA[WS81] Diffusion Limited Aggregation: agrégation limitée par diffusion Illustration les marcheurs aléatoires amplification des irrégularités: création de nouvelles branches effet « écran »: croissance des branches externes

    34. I. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03] 2.2 Système sanguin[Fle03] 2.3 Mécanisme DLA[WS81] Diffusion Limited Aggregation: agrégation limitée par diffusion Illustration les marcheurs aléatoires amplification des irrégularités: création de nouvelles branches effet « écran »: croissance des branches externes

    35. I. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03] 2.2 Système sanguin[Fle03] 2.3 Mécanisme DLA[WS81,BJ] Exemples: • Bactéries, coraux

    36. I. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03] 2.2 Système sanguin[Fle03] 2.3 Mécanisme DLA[WS81,BJ,Kaa99] Exemples: • Bactéries, coraux

    37. I. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03] 2.2 Système sanguin[Fle03] 2.3 Mécanisme DLA[WS81,BJ,Kaa99,Fle] Exemples: • Bactéries, coraux • Drainage dû à l’érosion

    38. I. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03] 2.2 Système sanguin[Fle03] 2.3 Mécanisme DLA[WS81,BJ,Kaa99,Fle] Exemples: • Bactéries, coraux • Drainage dû à l’érosion • Croissance dendritique

    39. I. Phénomènes naturels de croissance 2. Croissance arborescente 2.1 Branches végétales [HEL00,Amz03] 2.2 Système sanguin[Fle03] 2.3 Mécanisme DLA[WS81,BJ,Kaa99,Fle,Nak54] Exemples: • Bactéries, coraux • Drainage dû à l’érosion • Croissance dendritique • Croissance des cristaux

    40. I. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance • Phénomènes naturels de croissance • Plis et cloques • Croissance arborescente • Motifs de croissance • Croissance pour la synthèse d’images • Principe de notre modeleur de croissance • Modèles déformables • Calcul d’une nouvelle forme • Modalités d’interaction Conclusion

    41. I. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3.1 Réaction-diffusion[Tur52] • Réaction: activateur-inhibiteur

    42. I. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3.1 Réaction-diffusion[Tur52] • Réaction: activateur-inhibiteur • Diffusion: vitesses différentes

    43. I. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3.1 Réaction-diffusion[Tur52] • Réaction: activateur-inhibiteur • Diffusion: vitesses différentes

    44. I. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3.1 Réaction-diffusion[Tur52] • Réaction: activateur-inhibiteur • Diffusion: vitesses différentes

    45. I. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3.1 Réaction-diffusion[Tur52] • Réaction: activateur-inhibiteur • Diffusion: vitesses différentes

    46. I. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3.1 Réaction-diffusion[Tur52] • Réaction: activateur-inhibiteur • Diffusion: vitesses différentes

    47. I. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3.1 Réaction-diffusion[Tur52] • Réaction: activateur-inhibiteur • Diffusion: vitesses différentes

    48. I. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3.1 Réaction-diffusion[Tur52] • Réaction: activateur-inhibiteur • Diffusion: vitesses différentes

    49. I. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3.1 Réaction-diffusion[Tur52] • Réaction: activateur-inhibiteur • Diffusion: vitesses différentes Création de motifs: taches, bandes, …

    50. I. Phénomènes naturels de croissance 3. Motifs de croissance 3.1 Réaction-diffusion[Tur52,FMP92,Mur88] • Réaction: activateur-inhibiteur • Diffusion: vitesses différentes Exemples • Pigmentation (poissons, pelage des félins, coquillages, …)