Thèse : Modélisation géométrique par croquis

Soutenance de thèse : Cédric BOBENRIETH

Titre :  Modélisation géométrique par croquis

Équipe : IGG

Résumé : Qu’elle soit utilisée comme outil de conception industriel, pour la création de mondes virtuels ou encore dans les effets spéciaux au cinéma, la modélisation 3D est de nos jours omniprésente. Cependant, malgré le besoin grandissant d’objets 3D l’étape de modélisation reste une tâche trop complexe pour être à la portée de tous. En effet, les logiciels commerciaux les plus réputés, tels que 3DS Max ou Maya, consistent en un ensemble vaste d’outils 3D qui ne sont pas naturels pour les artistes. Ces derniers vont alors préférer esquisser en quelques minutes leurs idées sur une simple feuille de papier plutôt que de créer un prototype 3D.  En effet, le dessin est un moyen naturel de communiquer rapidement des idées et reste la première étape dans tous les types de conceptions, y compris dans le cas de la modélisation 3D où le croquis sert de référence. S’il existait une façon de produire directement un modèle 3D à partir d’un croquis 2D, cela permettrait un gain de temps énorme puisque cela permettrait d’éviter l’étape de modélisation manuelle, rendant ainsi le processus de création plus rapide et donc moins coûteux. De plus, puisque tous les Hommes ont la capacité de dessiner cela rendrait également la modélisation 3D accessible à tous sans nécessité des prérequis dans le domaine. C’est dans le but de mettre au point cette façon que le domaine de recherche de modélisation géométrique par croquis a vu le jour.

Les scientifiques travaillant dans ce domaine visent à développer des méthodes qui permettent la reconstruction d’un modèle 3D à partir d’un croquis, c’est-à-dire qu’étant donné un dessin composé de courbes polygonales, placées dans le plan d’esquisse Z=0, ces méthodes doivent produire un maillage 3D tel que la projection de sa silhouette corresponde aux courbes du croquis. De manière à produire un résultat, ces méthodes doivent résoudre deux problèmes. Le premier est le calcul des parties cachées de la forme dessinée. En effet, puisqu’un croquis est la représentation 2D d’une forme sous un seul angle de vue, il est très fréquent que des parties de celle-ci se retrouvent cachées par d’autres et qu’elles ne soient donc pas présentes sur le dessin ou uniquement partiellement. Le second est de déterminer les coordonnées 3D de chacun des points des courbes de l’esquisse à partir des données 2D du croquis ; or il existe une infinité de modèles 3D dont la projection 2D correspond au dessin de l’utilisateur. Bien que de nombreux chercheurs se soient déjà attelés à ces problèmes, et proposé un ensemble de solutions, aucune d’entre elles n’est parfaite et le problème de modélisation géométrique par croquis reste ouvert.

L’objectif de cette thèse a été de développer de nouvelles applications qui répondent à ces problèmes. Deux méthodes ont été conçues au cours de ces 3 années de recherche. La première s’est basée sur la notion d’apriori afin d’apporter des informations supplémentaires pour permettre la reconstruction 3D pleinement automatique à partir d’un seul croquis et selon n’importe quel angle de vue. Pour ce faire, nous avons limité le champ d’action de notre programme à la reconstruction d’objets floraux, qui possède une structure botanique connue, et s’appuie sur une base de données de modèles 3D préexistants pour identifier les éléments dessinés par l’artiste et effectuer la reconstruction du modèle finale. La seconde méthode a été mise au point en suivant le principe opposé, c’est-à-dire qu’elle a été conçue pour permettre la reconstruction 3D à partir d’un seul croquis de n’importe quel type d’objets, selon n’importe quel angle de vue, mais sans être pleinement automatique. Pour permettre la reconstruction de formes libres, celle-ci ne se base donc sur aucun apriori et n’est aidée d’aucune base de données préexistante. Ces informations sont fournies via le style descriptif, un style de dessin plus informatif, qu’il est demandé à l’artiste de respecter. De plus, ce dernier a la possibilité d’interagir avec le modeleur à chaque étape afin de guider la reconstruction pour obtenir le résultat souhaité.

Le jury est composé de :

• Stefanie Hahmann, Professeure à Grenoble INP, Rapporteuse
• Loïc Barthe, Professeur à l’université de Toulouse, Rapporteur
• Christian Gentil, Professeur à l’université de Bourgogne, Examinateur
• Hyewon Seo, Chargée de recherche à l’université de Strasbourg, Directrice de thèse
• Frédéric Cordier, Maître de conférences à l’université de haute-alsace, Co-Directeur de thèse
•  Arash Habibi, Maître de conférences à l’université de Strasbourg, encadrant de thèse 

La soutenance se tiendra le mercredi 4 décembre 2019 au laboratoire ICube (Strasbourg), à 14h30 dans la salle JF. Lefevre du bâtiment I Pôle API, 300, Boulevard Sébastien Brant à Illkirch. Elle sera par la suite suivie d’un pot dans la salle J0A du bâtiment J.