Research Members Publications

»Actualités »Objectifs »Publications »Historique »Privée

Projet ATROCO

Projet ATROCO

Le projet « ATROCO » (Acquisition et TRaitement d'Objets COmplexes) est un projet de recherche inscrit au sein du programme «Masse de Données et Connaissances» du Ministère de la Recherche, se rédoulant en collaboration avec les équipes ARTIS, IGG et R3AM. Ces dernières s'inscrivent au sein des différentes organisations que sont l'INRIA Rhône-Alpes et les laboratoires LIRIS, LSIIT et LJK.

Actualités

• Septembre 2009 : Réunion de mi-parcours du projet ATROCO.
• Juin 2008 : Réunion d'initialisation du projet ATROCO.
• Janvier2008 : Départ du projet ATROCO

Objectifs

Les algorithmes permettant le rendu réaliste d'images de synthèse ont de nombreuses applications, telles que la re-création d'héritages culturels disparus, la création d'effets spéciaux pour le cinéma, ou bien le prototypage virtuel pour les jeus vidéo. Le point commun de toutes ces applications est la nécessité d'obtenir des images de plus en plus réalistes, à l'aide de modèles aux aussi de plus en plus réalistes. Cependant, ces modèles sont excessivement complexes car ils sont définis par un maillage polygonal basé sur un très grand nombre de polygones. En conséquence, ils sont difficiles à représenter, et il faut à un créateur professionnel plusieurs jours ou semaines de travail pour créer le modèle 3D d'un objet complexe tel qu'une statue. En plus de cette complexité géométrique, le champ de réflectance de l'objet doit aussi être précisément représenté. Des textures sont généralement utilisées à cette fin, mais des textures réalistes tendent à être très complexes car elles définissent une fonction à six dimensions représentant les propriétés de réflectance de chaque point de la surface. Ensemble, la géométrie et la réflectance posent donc des problèmes significatifs en termes de stockage et de traitement en temps réel.

L'idée principale de ce projet de recherche est de révolutionner la chaîne de traitements classique de la synthèse d'images réalistes : plutôt que devoir construire un modèle polygonal d'un objet existant, nous souhaitons que le modèle soit créé directement et automatiquement à partir de l'objet. De nombreux outils existent pour créer des modèles numériques d'objets existants, mais ils requièrent des interventions fréquentes d'un utilisateur expert contrôlant attentivement l'éclairage et effectuant un long post-traitement. Les modèles créés sont généralement des surfaces polygonales de très haute définition, inutilisables pour des affichages en temps réel sur des cartes graphiques standards. De plus, l'apparence, les couleurs, matériaux et textures des objets doivent être acquis par d'autres processus. Notre but est de simplifier la chaîne complète des traitements, de l'acquisition au rendu :

• Développer de méthodes d'acquisition qui nécessitent peu d'interventions humaines, et qui peuvent être mises en oeuvre aisément par des utilisateurs novices. Ces méthodes doivent permettre d'acquérir simultanément la géométrie et l'apparence des objets.
• Effectuer un post-traitement sur les données créées lors de la première étape afin de rendre ces données utilisables pour un affichage en temps réel, avec une combinaison de représentations géométriques et basées image.
• Réaliser un rendu réaliste de ces modèles, et une incrustation dans un monde réel. Cette étape nécessite de simuler l'éclairage de scènes complexes. La seule complexité des modèles rendrait leur rendu très difficile, et la simulation de la propagation de la lumière à l'intérieur ainsi que leur interaction avec l'environnement la rend encore plus difficile.

Ces trois tâches sont plus interdépendantes qu'elles ne le semblent au premier abord. Par exemple, l'acquisition de la géométrie d'un modèle suppose des hypothèses fortes sur le matériau qui le compose et sur l'éclairage auquel il est soumis. La possibilité d'effectuer une simulation de l'illumination de ce modèle permettra de valider ces hypothèses et permettra ainsi la création d'un modèle plus fidèle à la réalité.

Notre projet de recherche possède plusieurs applications. Celles que nous envisageons en premier lieu et liée à l'héritage culturel, à la fois à des fins d'archivage digital et de mise à disposition au public. Mais notre projet présente aussi des utilisations potentielles dans toutes les applications qui nécessitent la présence d'un objet réel dans un monde virtuel, telles que la réalité augmentée et les jeux vidéo.

Pour plus d'informations, vous pouvez consulter la description complète du projet, ainsi que le rapport à mi-parcours.

Publications

(Liste de publications est générée automatiquement à partir des publications du projet rentrées dans HAL)

Plateformes

Dans le cadre du projet , trois plateformes logicielles ont été développées :

• Plateform OASIS : Permet de réaliser des acquisitions et des simulations dans le cadre d'applications d'immersion et de synthèse d'image.


• Plateform PNM3D : Permet la numérisation d'objets de tailles très variées (du centimètre à plusieurs centaines de mètres)

Données

/!\ Accès aux répertoires de données partagées /!\

Historique

2007

• Création et acceptation du projet ATROCO.

2008

• Objectif : Développement et mise en place d'un outil complet de numérisation de 'petits' objets (cf. le livrable IGG à T+12).
  Transfert de technologie fin 2009 à HOLO3.
  Paquetage :
  Equipe : IGG


• Objectif : Acquisition temps réel par le biais de :
  
  • Périphériques communs
  • Caractéristiques géométriques de l'environnement
  • Caractéristiques photométriques de l'environnement
  Les résultats sont encourageants et montrent la faisabilité de l'objectif.
  Paquetage : 1.3 et 3.3
  Equipe : R3AM

2009

• Objectif : Mise en place d'un système de numérisation très complet entièrement automatisé, unique en France
  
  • Phase 'exploratoire' avec un scanner laser livré en juin 2009
  • Première campagne de mesure en Août 2009 : Numérisation d'une partie d'un fort militaire
  Remarque : Inversion des livrables à T+24 (système bi-directionnel) et T+36 (système laser)
  Paquetage :
  Equipe : IGG


• Objectif : Création d'une plate-forme matérielle et logicielle de réalité augmentée permettant de tester les méthodes développées sans avoir à se préoccuper du matériel.
  Sert de base à tous les développements dans le cadre du projet ATROCO.
  
  • Comprend une partie matérielle, composée de :
    • Lunettes de types iGlasses
    • Cube inertiel
    • Recepteurs GPS bluetooth
    • Télécommandes Wii
    • Playstation 3
    • 3 PC portables
  • Comprend également une partie logicielle organisée en composants élémentaires :
    
    • Acquisition des données
    • Localisation de l'utilisateur
    • Rendu d'images (moteur de rendu générique)
    • ...
  Paquetage : 1.3, 2.1, 3.1, 3.2 et 3.3
  Equipe : R3AM


• Objectif : intégration d'objets virtuels une fois que ces données ont été acquises.
  Problème : comment, à partir d'une série de captures calibrées d'images 2.5D en haute dynamique d'une scène réelle, peut-on déterminer l'impact géométrique et lumineux d'un objet virtuel inséré dans cette scène (et réciproquement) ?
  Approche choisie :
  
  • Considérer les captures comme des échantillonnages imparfaits et incomplets de l'environnement
  • Reconstruition d'une approximation voxélique de la géométrie des objets réels
  • Évaluation de l'énergie lumineuse échangée sous forme de rayons entre ces différents voxels
  • Sélection de rayons par seuillage sur les luminances des pixels des images
  • Utilisation d'une algorithme de rendu permettant de ré-éclairer un objet virtuel inséré à un emplacement quelconque dans la scène
  Paquetage : 1.3 et 3.3
  Equipe : R3AM


• Objectif : étude de méthodes de représentation et de rendu d'objets complexes en temps réel, dans le but d'être exploités dans une application de réalité augmentée.
  Deux axes ont principalement été explorés :
  • Rendu basé image d'objets complexes
  • Utilisation des cartes de profondeurs et de détails pour représenter la géométrie d'un objet.
  • Orientation vers les approches basées sur la tesselation dynamique en temps réel, plus adaptées selon nous aux capacités actuelles et futures des processeurs graphiques.
  • Calcul de l'éclairage ambiant local dans l'espace image dans le cadre d'une application en réalisté augmentée.
  Paquetage : 2.1, 3.1 et 3.2
  Equipe : R3AM


• Objectif :
  • Calcul de l'éclairement global avec des méthodes de type Monte-Carlo
  • Mise au point d'une méthode hybride basée à la fois sur l'efficacité de Instant Radiosity et l'adaptabilité des méthodes de type Population Monte Carlo et très justement nommée Population Monte Carlo Instant Radiosity.
  Les premiers résultats dénotent d'une accélération notable.
  Paquetage : 3.2
  Equipe : R3AM


• Objectif : Simulation par lancer de rayons l'aspect d'objets très fortement spéculaires.
  Problème : Concentration des rayons spéculaires dans une région précise de l'espace difficile d'estimer à l'avance.
  Paquetage : 3.1 et 3.2
  Equipe : R3AM

Last modified on Wednesday December 15th, 2010 any comment © Maverick 2011