Alignement de modèles 3d paramétriques BRep basé sur la détection de symétries partielles. Application à l'indexation 3D

National audienceCet article présente une méthode originale d’alignement d’objets 3D modélisés par des B-Rep basés NURBS en identifiant les symétries partielles au sein de ces objets. L’alignement des objets 3D est une étape importante de pré-traitement pour la recherche et l’indexation : une méthode d’alignement fiable est nécessaire. Étant donné un modèle 3D, la pose normalisée de l’objet est définie par trois plans canoniques. Nous identifions le premier plan canonique par un algorithme efficace de détection de la symétrie partielle dominante en utilisant une approche de mise en correspondance des faces. Un autre algorithme basé sur l’aire de projection détermine les deux plans restants. Notre méthode est ensuite appliquée à la recherche des objets 3D dans une répertoire des modèles B-Rep basés NURBS

Fusion multi-sources pour l'interprétation d'un environnement routier

Exceeding speed limits is a major cause of road accidents, which could be reduced by the use of robust detection of speed limits that may continuously inform the driver of the proper speed limitation. The work presented in this document relate to the achievement of such a system based on a visual detection of speed limit signs. To make the system robust, it is necessary to merge the results of these detections with information from other sensors to interpret the results of the visual detection. For this aim, two algorithms were developed. First, a specific geographic information system was developed in order to expand the electronic horizon of the vehicle. The fusion process in place addressing these various sources of information is based on model-based rules to overcome the problems inherent to the probabilistic fusion process that can sometimes lead to uncertain situations putting the whole system in global fault. These works are the fruit of collaboration with an automotive supplier and the prototype has been validated experimentally on the road and in real conditions. A ground truth tool has been specially developed to quantify the results. The system shows excellent results with high detection and classification rates for speed limit signs recognition and complex situations analysis.Le dépassement des limitations de vitesse est l'une des causes majeures des accidents de la route, qui pourraient être réduits par l'utilisation de système robuste de détection des limitations de vitesse pouvant continuellement informer le conducteur de la bonne limitation imposée. Les travaux présentés dans ce document portent sur la réalisation d'un tel système basé sur une détection visuelle des panneaux de limitation de vitesse. Afin de rendre le système robuste, il est nécessaire de fusionner les résultats de ces détections avec les informations d'autres capteurs pour interpréter les résultats issus de la détection visuelle. C'est ainsi qu'a été entre autre spécialement développé un capteur cartographique permettant d'avoir une vision plus large sur l'horizon électronique du véhicule, ainsi qu'un système détection des lignes de marquage au sol pour analyser les changements de voie. Le processus de fusion mis en place traitant ces diverses sources d'information est fondé sur des modèles à base de règles permettant de s'affranchir des problèmes inhérents aux processus de fusion probabilistes pouvant parfois mener à des situations de doute mettant le système global en faute. Ces travaux sont le fruit d'une collaboration avec un industriel et le prototype développé a été validé expérimentalement sur route. Un outil de vérité terrain a été spécialement développé pour quantifier les résultats. Le système montre d'excellents résultats en détection et reconnaissance des panneaux de limitation de vitesse ainsi que dans la clarification de situations complexes

Etude numérique statistique des champs locaux de contraintes en surface de polycristaux cubiques et hexagonaux en élasticité

The first stages of fatigue damage in metallic polycrystalline materials are governed by local mechanical field at the grain scale. Fatigue crack initiation is often related to the emergence of persistent slip band at surface.Localization of cyclic plasticity occurs within grains of polycristals in which elastic stress field can be highly heterogeneous due to the granular microstructure and crystalline anisotropic elasticity. The main goal of this study is to evaluate and analyse statistically the stress fields in surface grains of polycristals. In this work, the elasticregime only is considered in order to study the subsequent activation of plastic slip and its variability. The possibleconsequences regarding crack formation are also addressed but in a lesser extent. The methodology is based on fullfield finite element numerical simulation of the elastic response of a set of polycrystalline aggregates in which grains orientation is chosen randomly.The two materials chosen for this study exhibit different characteristics regarding crystal elasticity and slip systems.The first one is an austenitic stainless steels 316L (face centered cubic) and the second one a titanium alloy TA6V(hexagonal close packed). The distribution of resolved shear stress within several sets of surface grains, for different classes of crystal orientation, are analysed in relation to local crystallographic configurations in order to identify those which promote - or prevent from - plastic slip activation. For TA6V, the results suggest in particular that basal slip is activated earlier than prismatic slip. In addition, the simulation strategy has been modified tomodel the presence of some sharp band-like crystallographic textures named “macrozones” whose influence has been qualitatively predicted. Plastic slip activation in TA6V is also studied experimentally. In situ tensile test using SEM has shown the earlier activation of basal slip. Experimental data has been combined with simulated distribution of resolved shear stress in order to estimate the critical resolved shear stress of basal and prismatic slip systems.Les premiers stades d'endommagement par fatigue au sein des matériaux métalliques polycristallins sont pilotés par les champs mécaniques locaux se développant à l'échelle des grains en surface. La formation de bandes de glissement persistantes est souvent à l'origine des fissures de fatigue. Cette localisation de la plasticité cyclique apparaît au sein de grains d'un polycristal dans lequel les champs de contraintes élastiques peuvent être fortement hétérogènes en fonction de la microstructure granulaire et de l'anisotropie élastique cristalline. La majeure partie de ce travail est consacrée à évaluer puis à analyser statistiquement les champs de contraintes au sein des grains de surface de polycristaux. Ce travail s'est concentré sur la réponse élastique des matériaux considérés afin d'étudier l'activation du glissement plastique et sa variabilité, puis, de façon un peu moins directe, ses conséquences vis-à-vis de la formation des fissures de fatigue. La méthodologie retenue est basée sur la simulation numérique en champs complets par éléments-finis de la réponse élastique d'un ensemble d'agrégats polycristallins dont les orientations cristallographiques sont tirées aléatoirement.Deux matériaux très différents du point de vue de l'élasticité cristalline et des systèmes de glissement ont été choisis comme support de l'étude. Le premier est l'acier inoxydable austénitique 316L à structure cubique à faces centrées et le second l'alliage de titane TA6V à structure hexagonale compacte. Les distributions de la cission résolue au sein d'ensembles de grains de surface, par classe d'orientation, sont analysées en relation avec les configurations cristallographiques locales afin d'identifier celles qui favorisent - ou au contraire inhibent - l'activation du glissement plastique. Les résultats obtenus, dans le cas du TA6V, suggèrent notamment une activation plus précoce et importante du glissement basal devant le glissement prismatique. De plus, la stratégie de simulation a été adaptée pour rendre compte de la présence de zones texturées appelées « macrozones » dont l'influence sur l'activation de plasticité peut être qualitativement prédite. L'activation du glissement dans le TA6V est également étudiée expérimentalement par la réalisation d'un essai in situ sous MEB où la précocité du glissement basal est constatée.Cet essai a également permis de caractériser la cinétique d'activation des différents types de glissements. Ces données, couplées aux statistiques des cissions simulées, permettent une estimation de la cission résolue critique sur les 2 types de glissement

Compression, tatouage et reconnaissance d'objets 3D, Apports de la perception

Technological advances in the fields of telecommunication, computer graphics and hardware design during the two last decades have contributed to the emergence of three-dimensional (3D) data in many industrial domains (scientific visualization, digital entertainment, mechanical engineering, cultural heritage). At the same time the range of terminals capable of visualizing 3D data is now expanding to mobile devices such as tablets and smartphones; besides, the visualization of 3D content through the Web is now possible. This heterogeneity of uses and terminals induces a need for effective tools to ensure easy access to 3D databases, as well as visualization and secure transmission of this 3D content. This Habilitation, which covers the period of my professional activity since September 2006, summarizes the research I have conducted regarding this scenario of acces, visualization and secure transmission of 3D meshes. Our contributions concern three distinct topics of research: compression (reduction of the size of data especially by considering multi-resolution methods), watermarking (protection of the intellectual property of 3D content by inserting a hidden mark) and indexing (proposition of 3D shape descriptors and efficient retrieval algorithms). Our work on these three topics have been conducted by considering two strong transverse aspects: (1) an upstream analysis step, including contributions to 3D segmentation and above (2) a continuous link with the notions of quality evaluation and visual perception. We have studied the perceptual mechanisms involved in computer graphics through multiple subjective experiments and we have introduced metrics to predict the visual quality.This Habilitation concludes with a description of my research project that focuses on the interactive remote visualization of 3D data on two emerging multimedia environments: Web platforms and mobile devicesLes progrès technologiques dans les domaines de la télécommunication, de l'infographie et de la conception du matériel informatique au cours des deux dernières décennies ont contribué à l'émergence des données numériques tridimensionnelles (3D) dans de nombreux secteurs industriels (visualisation scientifique, loisirs numériques, conception assistée par ordinateur ou encore héritage culturel). La gamme des terminaux capables de visualiser des données 3D s'élargit maintenant jusqu'à des périphériques nomades tels que les tablettes tactiles et les smartphones. Par ailleurs, la visualisation de contenus 3D sur le Web est désormais possible. Cette hétérogénéité des usages et des terminaux de visualisation entraîne un besoin en outils efficaces pour assurer l'accès rapide aux bases de données 3D, ainsi que la visualisation et la transmission sécurisé de ce contenu.Ce mémoire, qui couvre la période de mon activité professionnelle depuis septembre 2006, résume les travaux que j'ai menés et auxquels j'ai participé autour de ces problématiques d'accès, de visualisation et de transmission sécurisée de maillages surfaciques 3D. Ces travaux concernent trois domaines de recherche distincts : la compression (réduction de la taille des données, notamment dans le cadre de méthodes multi-résolution), le tatouage (protection de la propriété intellectuelle du contenu 3D, par insertion d'une marque cachée) et l'indexation (mise en oeuvre des descripteurs de forme 3D et d'algorithmes de reconnaissance associés). Nos travaux dans ces trois domaines de recherche ont été réalisés en considérant deux aspects transverses forts : (1) une étape amont d'analyse des données 3D, avec notamment des contributions en segmentation, et surtout (2) un lien continu avec les notions de qualité et de perception visuelle. Nous avons notamment étudié les mécanismes perceptuels mis en jeu lors de la visualisation d'une géométrie 3D au travers de multiples expériences subjectives et introduit des métriques capables de prédire cette qualité visuelle.Ce mémoire s'achève par la description de mon projet de recherche qui s'articule autour de la visualisation distante et interactive de données 3D sur deux types de supports multimédia émergents : le Web et les périphériques mobile