Géométrie 3D et Animation

Personnel

Permanents – 2 ETPR : Dominique Bechmann (PR), David Cazier (PR), Franck Hetroy-Wheeler (PR), Pierre Kraemer (MC) Ingénieurs : Joris Ravaglia (CDD de Frédéric Larue), Sylvain Thery (IR) Post-doc : Paul Viville (projet ANR Posture : 2023-2025) Doctorants : Qijia Huang (12-22 à 2025), Steve de Rose (à partir d'octobre 2023), Evan Zarrella (à partir d'octobre 2023)

Objectifs

Modélisation géométrique

Au fil des dernières années, l’équipe a progressivement développé des compétences en modélisation volumique dans laquelle les objets 3D sont représentés par une décomposition interne en cellules volumiques et pas uniquement par leur surface. Ces représentations sont particulièrement importantes pour de nombreuses méthodes de résolution d’équations simulant des phénomènes physiques (comme des écoulements de fluide) avec des applications dans des domaines tels que la santé, l’urbanisme, l’ingénierie. Nous comptons poursuivre l’exploitation de nos modèles topologiques uniformes dans plusieurs dimensions afin de proposer des méthodes originales efficaces pour la génération de maillages volumiques adaptés à des cas d’utilisation spécifiques en développant notamment des collaborations avec des équipes locales de mécanique des fluides. L’animation temporelle et l’adaptation dynamique des maillages sont des pistes de développement que nous comptons creuser. Parmi les domaines d’applications visés on peut citer par exemple la simulation de trajectoires de particules dans des bronches au cours de cycles de respirations ou la simulation d’écoulement dans un modèle de cœur en mouvement.

Traitement numérique de la géométrie

Dans ce thème, l’équipe met également en avant la géométrie d’une manière plus large que la modélisation géométrique seule. Les nuages de points constituent la grande majorité des données produites par les technologies de numérisation 3D actuelles et forment un socle commun à plusieurs projets (déjà initiés et à venir) de ce thème. En particulier les membres du thème souhaitent poursuivre leurs recherches sur l’analyse de la géométrie de plantes à partir de numérisations. En effet, la géométrie comme la topologie des plantes étant extrêmement variables même à l'intérieur d'une espèce donnée, celles-ci constituent un objet d'étude particulièrement difficile, pour lequel les méthodes classiques (généralement adaptées aux objets manufacturés) échouent. Nous proposons d’orienter nos recherches autour de plusieurs axes comme le filtrage et le recalage de nuages de points, leur segmentation et leur classification, le suivi temporel d’un objet en évolution, ou encore la complétion d’occultations dans des nuages de points. Ces axes ont pour objectif d’extraire de l’information des objets numérisés. Les réseaux de neurones spécialisés autour des nuages de points ont atteint un degré de maturité suffisant ces dernières années mais restent parfois limités. C’est pourquoi nous nous baserons sur une combinaison de traitements “classiques”, reposant sur des outils purement géométriques, et d’apprentissage profond. L’étude de la géométrie des plantes oriente également les collaborations futures du thème. Le thème s’offre alors plus de possibilités d’interactions interdisciplinaires, notamment avec des collègues en agronomie, foresterie, écologie ou biologie fondamentale, et bénéficiera de plus d’opportunités.

Projets

UrTrees

Le projet UrTrees propose de développer une approche de science participative pour faciliter la collecte de données sur les arbres urbains. En effet un inventaire des arbres urbains et de leurs caractéristiques est indispensable pour mieux cerner les services écosystémiques qu’ils rendent et mieux comprendre leur fonctionnement et leur résilience face au changement climatique. Le projet comporte trois phases successives. La première phase consiste à développer une application de science participative sur smartphone permettant la collecte de données par n'importe quel utilisateur. Ces données seront exploitées dans la seconde phase via des techniques de photogrammétrie pour dériver des indicateurs clé à l’échelle de l’arbre. La troisième phase vise à utiliser ces données enrichies pour modéliser les services rendus par les arbres en environnement urbain. UrTrees est un projet collaboratif avec des géographes (laboratoire LIVE, Université de Strasbourg) et des écologues (The Open University, Royaume-Uni) financé par la MITI du CNRS.