Modélisation géométrique, Simulation et Interaction Bilan2016-2021

Participants

• Trois professeurs : Dominique Bechmann, David Cazier et Franck Hétroy-Wheeler
• Une directeure de recherche CNRS : Birgitta Dresp-Langley (2019-2020)
• Chaire Gutenberg 2019, Daniel Oberfeld-Twistel, Associate Professor at Johannes Gutenberg - Universität Mainz (Institute of Psychology)
• Trois maîtres de conférences : Antonio Capobianco, Jérôme Grosjean et Pierre Kraemer
• Deux ingénieurs : Thierry Blandet et Sylvain Thery
• Ingénieur GEOSIRIS depuis le 01/09/2018, Lionel Untereiner (IR associé à IGG depuis le 8/06/2020)
• Post-Doctorants : Sabah Boustila (Contrat à partir de 15/01/2020), Flavien Lecuyer (ATER IUT Haguenau 2020-2021), Joris Ravaglia (Unistra Idex 2018 - programme Attractivité à partir du 01/10/2019)
• Doctorants : Paul Viville (Allocataire UNISTRA du 10/2019 au 09/2022), Quentin Wendling (Allocataire UNISTRA du 10/2019 au 09/2022), Julien Casarin (Bourse CIFRE Gfi-Labs de 2016 à 2019. Soutenance le 30 septembre 2019), Alexandre Hurstel (Contrat projet 3D-Surg de 2015 à 2019. Soutenance le 30 septembre 2019), Sabah Boustila (Contrat projet CIMBEES de 2012 à 2015. Soutenance le 25 mai 2016), AUTRES ??

Résultats

Construction d'une surface de connexion pour un embranchement à 7 branches. Appariement d'hexaèdres autour d'un embranchement à 3 branches.

Exemples de maillages hexaédriques obtenus avec notre méthode.

Génération de maillage volumique hexaédrique

La construction d'un maillage volumique pour un domaine géométrique donné est un problème complexe et abordé depuis de nombreuses années. La génération de maillages purement hexaédriques pour des domaines de forme quelconque est encore un problème ouvert. Nous avons développé une chaîne de traitement pour la génération de maillages hexaédriques pour des domaines dont la forme peut être représentée par leur squelette. En exploitant cette représentation, le maillage généré est bien aligné avec la géométrie du domaine et sa connectivité est aussi régulière que possible. La difficulté principale réside dans le traitement de la connectivité du maillage au niveau des embranchements du squelette qui peuvent avoir un nombre de branches incidentes quelconque. Nous avons proposé une nouvelle solution avec la construction de surfaces de connexion qui encodent la connectivité du maillage volumique final autour de chacun des sommets du squelette. Chaque sommet est traité de manière indépendante en choisissant, selon la configuration locale, une méthode adaptée. Ces méthodes étant mutuellement compatibles, aucun système de contraintes global n'a besoin d'être résolu. Au final, la chaîne de traitement proposée permet de gérer des formes complexes même en présence de cycles et de nombreuses étapes peuvent traiter les cellules en parallèle. Par rapport à l'état de l'art, la qualité des maillages obtenus est au moins similaire sinon meilleure. L'algorithme mis en oeuvre est robuste à la présence de cycles, et génère des résultats plus symétriques et réguliers dans de nombreux cas.

Interaction intuitive et sans contact

Lors d'une intervention chirurgicale guidée par l'image, la consultation d'images médicales, en 2D ou 3D, joue un rôle crucial de contrôle pour le chirurgien mais induit une perte de stérilité en raison du contact avec le clavier et la souris. Pour éviter ce problème, dans le cadre du projet BPI 3D-Surg, nous avons proposé une démarche conceptuelle [2-HB19, 8-Hurs19 pour concevoir un vocabulaire gestuel intuitif, efficace et bien adapté aux spécificités du contexte chirurgical, permettant l'usage de technologies sans contact. L'idée clé est d'observer les gestes que l'utilisateur produit instinctivement lorsqu'il est confronté à la tâche de devoir produire une interaction donnée. Ce faisant, chaque sujet nous a fourni son propre vocabulaire gestuel. Les gestes recueillis ont ensuite été analysés pour identifier ceux qui étaient les plus fréquemment utilisés par tous et en déduire un vocabulaire gestuel général mais intuitif, spécifique à l'application testée, et satisfaisant au mieux les critères importants que nous avons identifié comme la facilité d'utilisation, la mémorisation, la cohérence, la performance et le confort des postures. La deuxième étape de notre démarche consiste à faire évaluer le vocabulaire générique précédent par les utilisateurs cibles (chirurgiens) en utilisant le retour d'expérience des experts.