Titre : Modélisation et reconstruction de surfaces par supershapes et R-fonctions.
Première inscription : Septembre 2002
Date de soutenance : 13 Décembre 2005
Pourcentage encadrements : 40%
Autres encadrants : Pr. Frédéric Truchetet (30%), Dr. Andrei Gribock (30%)
Type de financement : Allocation de recherche accordée par le laboratoire IRIS, Université du Tennessee, Etats Unis.
Situation Actuelle : ATER à l'IUT du Creusot.
Résumé de la thèse : Cette thèse est consacrée à la modélisation géométrique et à la reconstruction de surfaces par supershapes 3D et R-fonctions. Nous proposons tout d'abord une méthode de modélisation géométrique de type géométrie constructive des solides où nous combinons des supershapes et des déformations globales en utilisant les R-fonctions. Nous nous intéressons ensuite à la reconstruction de supershapes individuelles à partir de nuages de points 3D provenant de la segmentation de d'objets réels numérisés. Nous utilisons les R-fonctions pour combiner les différentes supershapes reconstruites individuellement afin de reconstituer l'objet final et obtenir sa représentation implicite.
Mots-clefs : Superquadriques et supershapes, surfaces implicites, R-fonctions, reconstruction de surfaces, modélisation CSG.
Titre : Comparaison et analyse multirésolution de maillages irréguliers avec attributs d'apparence.
Première inscription : Septembre 2001
Date de soutenance : 16 Décembre 2004
Pourcentage encadrements : 50%
Autres encadrants : Pr. Frédéric Truchetet (50%)
Type de financement : Allocation de moniteur et bourse du ministère de l'Education Nationale.
Situation actuelle : Maître de conférence à l'IUT d'Auxerre.
Résumé de la thèse : Cette thèse est consacrée à la comparaison et à l'analyse multirésolution de maillages irréguliers avec attributs d'apparence. Nous proposons tout d'abord une méthode de comparaison basée sur une nouvelle mesure de déviation d'attribut. Les maillages considérés contiennent des attributs géométriques et des attributs d'apparence (e.g. couleur, texture, température). La mesure de déviation que nous proposons permet de déterminer les différences locales des attributs entre deux maillages. Nous présentons une application de cette méthode à la mesure de la qualité des algorithmes de simplification de maillages. Nous proposons ensuite deux schémas d'analyse multirésolution de maillages irréguliers avec attributs d'apparence. Premièrement un maillage est décomposé en un nombre discret de niveaux de détail. Nous introduisons un opérateur de relaxation de surface, et nous le généralisons aux attributs de maillage tels que la couleur ou la normale. Cette méthode permet une gestion complète des attributs représentant un modèle 3D en plus de la géométrie. Nous montrons l'efficacité de nos méthodes à travers de nombreuses applications telles que la visualisation adaptative et le débruitage de modèles numériques.
Mots-clefs : maillages irréguliers, attributs d'apparence, comparaison de maillages, analyse multirésolution, visualisation dépendante des détails, débruitage adaptatif.
Titre : Utilisation des cyclides de Dupin pour la modélisation et la représentation d'objets 3D.
Première inscription : Septembre 2001
Date de soutenance : 10 Décembre 2004
Pourcentage encadrements : 80%
Autres encadrants : Pr. Marc Neveu (20%)
Type de financement : Financement personnel.
Situation actuelle : Professeur certifié de mathématique à l'école des applications militaires de l'énergie atomique de Cherbourg, candidat pour les postes de maître de conférences.
Résumé de la thèse : Dans cette thèse, nous avons proposé de nouvelles primitives pour la modélisation géométrique : les cyclides de Dupin quartiques et les supercyclides quartiques. Les cyclides de Dupin sont des surfaces algébriques de degré 4, à lignes de courbure circulaires, possédant une équation paramétrique et deux équations implicites équivalentes. Nous avons montré l'apport de ces surfaces pour la modélisation géométrique à travers leur utilisation pour la jointure de surfaces algébriques. L'utilisation des cyclides de Dupin permet de remplacer un problème de jointure en 3D par un problème de jointure plus simple en 2D en construisant deux arcs de cercles modélisés par des courbes de Bézier rationnelles quadratiques. De plus, la paramétrisation initiale des surfaces n'intervient pas. Cependant, les propriétés géométriques des cyclides de Dupin impliquent que ces surfaces soient de révolution. Ainsi, l'utilisation des supercyclides permet de généraliser les jointures aux surfaces elliptiques. Pour faire le lien entre ces nouvelles primitives et les surfaces paramétriques, qui sont largement utilisées en modélisation géométrique, nous avons étudié la conversion des cyclides en surfaces de Bézier rationnelles biquadratiques. Afin de représenter une cyclide de Dupin entièrement, nous avons proposé deux variantes de l'algorithme de Mike Pratt. Puis nous en avons proposé deux autres en utilisant les propriétés barycentriques des surfaces de Bézier. Nous avons également donné des critères nécessaires et non suffisants afin de construire une surface de Bézier rationnelle biquadratique convertible en un carreau de cyclide de Dupin. Trois algorithmes de conversion ont été alors proposés.
Mots-clefs : Modélisation et raccordement de surfaces, surfaces algébriques, cyclides de Dupin, courbes et surfaces de Bézier.
Titre : Modélisation de surfaces implicites et paramétriques en utilisant les contraintes géométriques.
Première inscription : Septembre 2003
Date de soutenance : 12 décembre 2006
Pourcentage encadrements : 50%
Autres encadrants : Pr. Dominique Michelucci (50%)
Type de financement : Allocation de moniteur et bourse du ministère de l'Education Nationale.
Résumé du sujet : Cette thèse étudie la modélisation d' objets par courbes et surfaces algébriques, en imposant des contraintes géométriques. Le problème peut se décomposer en deux étapes distinctes : d'une part trouver la ou les solutions respectant un ensemble de contraintes géométriques fournies en entrée par un utilisateur ; d' autre part, il faut modéliser la (les) solution(s) trouvée(s). La plus grande partie du travail a déjà été effectué en dimension 2 (dans le plan), où un ensemble de contraintes géométriques, tels que les points de passage d' une courbe, points singuliers, tangences à des droites, etc. permettent d' obtenir une solution exacte, ou approchée quand le problème est mal contraint. Le solveur utilisé est une routine SVD (Singular Value Decomposition) librement disponible en langage C. La modélisation se fait à l' aide d' une méthode de subdivision classique de l' espace et inclut l' arithmétique d' intervalle, améliorée par une méthode inspirée des travaux de Bézier, Bernstein et de Casteljau. Actuellement les travaux portent sur l' extension à la 3D de ces méthodes, la comparaison des résultats sur différentes bases de fonctions (canonique, de Bernstein, radiale& ) selon les contraintes données, et le traitement de nouvelles contraintes plus complexes données par l' utilisateur.
Mots-clefs :Courbes/surfaces algébriques, contraintes géométriques, arithmétique d' intervalle, base de Bernstein.
Titre : Manipulation des masses de points et reconstruction 3D
Première inscription : Septembre 2004
Date de soutenance : Fin 2007 (prévue)
Pourcentage encadrements : 40%
Autres encadrants : Pr. Frédéric Truchetet (30%), Dr. David Page (30%)
Type de financement : Allocation de recherche accordée par le laboratoire IRIS, Université du Tennessee, Etats Unis.
Résumé du sujet : Notre travail consiste à acquérir des données à l' aide d' un scanner du marché et de les utiliser dans nos recherches sur la segmentation d' objets réels représentés par un maillage 3D. Pour cela, et afin d' avoir des données les plus précises possible (avec le ratio bruit/signal le plus faible), nous avons dû caractériser le système d' acquisition pour compléter les renseignements donnés par le constructeur. Nous avons mis en place une expérience basée sur des travaux précédents (Clark) pour évaluer les influences respectives de la lumière ambiante et de la couleur de l' objet. La dernière étude faisait référence au type de lumière structurée utilisée par le scanner. Maintenant que ces travaux préliminaires sont terminés, nos recherches s' orientent sur la segmentation des objets que nous pouvons obtenir à partir de ce genre de scanner : objets représentés par un maillage 3D (pour le moment triangulaire). Nous envisageons d' appuyer nos recherches sur de précédents travaux (Y. Fougerolle) utilisant des R-fonctions pour la modélisation et la reconstruction d' objets 3D. Ceci va également nous amener à utiliser les arbres CSG et les superquadriques. Pour le moment les caractéristiques sur lesquelles va se baser notre segmentation ne sont pas encore bien arrêtées et plusieurs pistes restent à explorer.
Mots-clefs : scanner 3D, caractérisation, lumière structurée, segmentation 3D, maillage 3D, CSG, superquadriques.
Titre : Modélisation des connaissances pour l'optimisation des systèmes d'usinage intelligents
Première inscription : Septembre 2005
Date de soutenance : Fin 2008 (prévue)
Pourcentage encadrements : 50%
Autres encadrants : Laurent Deshayes, Maître de conférences LAMI/IFMA Clermont-Ferrand
Type de financement : Allocation de recherche accordée par le National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, Etats-Unis, Etats Unis.
Résumé du sujet : L'objet du travail de recherche proposé s'inscrit dans le cadre du projet intitulé Robust Optimization (Optimisation robuste). Il s'agit tout d'abord de développer une base de connaissance (basée sur les ontologies) des concepts et des terminologies utilisés pour l'optimisation de systèmes usinant. Telle représentation se situera entre une représentation des raisonnements génériques des sens communs et une représentation plus spécifique d'un système expert. Dans un deuxième temps il s'agira de participer au développement et à la validation d'algorithmes d'optimisation robuste construit à partir des informations représentées dans l'étape précédente et de celles obtenues à partir d' analyse d'images (mesure des déformations d'axes de machines à partir de caméras visuelles). Il s'agira également d'identifier, de proposer et de formaliser des procédures de caractérisation de données sur machines outils (systèmes embarqués) incluant le support à la maintenance des systèmes (les broches de machines UGV par exemple). Les applications de ce travail concerneront la caractérisation et la représentation des informations des machines outils, la mesure de précision des éléments de guidages des machines outils an utilisant des techniques d'analyse d'image, la traduction des données légales d'usinage (par rapport au problème d'optimisation), le développement d'interfaces et l'implémentation de la base de connaissance et des boites à outils d'optimisation robuste afin de valider les modèles théoriques. En outre ces résultats devront permettre d'identifier les normes d'échanges de données et les procédures expérimentales à mettre en ouvre.
Titre : Prédication de chemins pour véhicules autonomes dans un environnement routier dynamique
Première inscription : Septembre 2005
Date de soutenance : Fin 2008 (prévue)
Type de financement : Allocation de recherche accordée par le National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, Etats-Unis, Etats Unis.
Résumé du sujet : Le travail de thèse envisagé s'inscrit dans la continuité de ce projet et a pour objectif de proposer un algorithme de prédiction plus complet capable de prendre en considération des contraintes et paramètres supplémentaires (virages, intersections, ronds-points, jonctions, objets mobiles, etc.). En effet l'algorithme de prédiction actuel ne considère que les environnements routiers statiques, il est basé sur le filtre de Kalman et opère après une linéarisation des différentes contraintes. Il est envisagé de proposer une prédiction basée sur la logique floue pour le coté modélisation et les réseaux de neurones ou algorithmes génétiques pour le coté optimisation des différentes contraintes de coûts. Un autre aspect important de ce projet concerne la mise en place d'une application de simulations qui modifiera l'état de la route en fonction du résultat de l'algorithme de prédiction. Pour cela, il est envisagé de proposer un modèle psychologique qui permettra d'assigner un " profile d'agressivité " au véhicule contrôlé en considérant sa propre catégorie (bus, camion, voiture de police, moto, etc.), mais aussi en observant et en apprenant le comportement des autres véhicules. Si le véhicule (A) roule trop près du véhicule (B) sans changer de voie très souvent, le véhicule (B) adoptera un comportement bien spécifique à l'approche d'un véhicule du type de (A) (par exemple, changer de voie et rouler plus vite, dans la mesure du possible).