Study and Comparison of Surface Roughness Measurements

National audienceThis survey paper focus on recent researches whose goal is to optimize treatments on 3D meshes, thanks to a study of their surface features, and more precisely their roughness and saliency. Applications like watermarking or lossy compression can benefit from a precise roughness detection, to better hide the watermarks or quantize coarsely these areas, without altering visually the shape. Despite investigations on scale dependence leading to multi-scale approaches, an accurate roughness or pattern characterization is still lacking, but challenging for those treatments. We think there is still room for investigations that could benefit from the power of the wavelet analysis or the fractal models. Furthermore only few works are now able to differentiate roughness from saliency, though it is essential for faithfully simplifying or denoising a 3D mesh. Hence we have investigated roughness quantification methods for analog surfaces, in several domains of physics. Some roughness parameters used in these fields and the additionnal information they bring are finally studied, since we think an adaptation for 3D meshes could be beneficial

Towards Skeleton based Reconstruction : From Projective Skeletonization to Canal Surface Estimation

International audienceWe present a novel approach to reconstruct a 3D object from images corresponding to two different viewpoints: we estimate the skeleton of the object instead of its surface. The originality of the method is to be able to reconstruct a tubular object with a limited number of input images. Unlike classical reconstruction methods, like multi-view stereo or more recently structure-from-motion, this approach does not rely on interest points but estimates the topology of the object and derives its surface. Our contribution are twofold. First, given two perspective images of the 3D shape, the projection of the skeleton is computed in 2D. Secondly the 3D skeleton is reconstructed from the two projections using triangulation and matching. A mesh is finally derived for each skeleton branch

Caractérisation de la projection du squelette d'une surface canal 3D : Application à la reconstruction 3D à partir de deux images

International audienceNous présentons dans cet article une nouvelle approche pour reconstruire un objet 3D à partir de deux images de celui-ci. L'originalité de notre approche vient du fait que nous n'estimons pas directement la surface de l'objet 3D mais son squelette. Ce travail s'appuie sur les deux contributions suivantes. Premièrement, nous décrivons la relation existant entre un squelette 3D et sa projection, orthographique ou perspective, sur un plan image. Ensuite, nous montrons comment retrouver le squelette 3D à partir de deux de ses projections. Contrairement aux méthodes de reconstruction 3D classiques qui génèrent un nuage de points sans maillage, cette approche a pour avantage de reconstruire aussi la topologie de l'objet, c'est-à-dire d'en retrouver un maillage sans traitement annexe. Nous traitons ici des objets représentables par un squelette 3D curviligne et nous supposons aussi que les points de vue sont calibrés

Toward a real-time tracking of dense point-sampled geometry

4 pagesInternational audienceIn this paper, we address the problem of tracking temporal deformations between two arbitrary densely sampled point-based surfaces. We propose an intuitive and efficient resolution to the point matching problem within two frames of a sequence. The proposed method utilizes two distinct space partition trees, one for each point cloud, which both are defined on a unique discrete space. Our method takes advantage of multi-resolution concerns, voxel adjacency relations, and a specific distance function. Experimental results obtained from both simulated and real reconstructed data sets demonstrate that the proposed method can handle efficiently the tracking process even for very large point clouds. Moreover, our method is easy to implement and very fast, which provides possibilities for real-time tracking applications

Compression adaptative de surfaces par ondelettes géométriques.

The recent advances in computer graphics and digitization allow access to an ever finer three-dimensional modelling of the world. The critical challenges with 3D models lie in their transmission and rendering, which must fit the heterogeneity of the end resources (network bandwidth, display terminals . . . ). In this context, this thesis investigates the progressive compression and transmission of 3D models, based on multiresolution analysis, to provide a scalable representation of these geometric models. This work is part of "CoSurf", a collaborative research project involving LIRIS laboratory and France Télécom R&D in Rennes. The proposed hierarchical compression method is based on a wavelet decomposition, which is a robust and competitive analysis tool incorporated in the JPEG2000 and MPEG4 standards. The innovation, compared to existing techniques, lies in a prior surface segmentation in regions, each having a different frequency amplitude. Hence, it is possible to treat independently each resulting partition during the wavelet decomposition, quantization and binary allocation. The advantage is to fit the local features of the mesh surface, which can reduce the overall encoding information. It is finally important to consider each patch visual contribution to the entire surface, to optimize the bit allocation, essential for view-dependent transmission and visualization. Other applications like adaptive watermarking, filtering or denoising, indexing or error-resilient coding may benefit from this generic concept we proposed.L'évolution de l'infographie et des techniques de numérisation a récemment ouvert la voie à une modélisation tridimensionnelle du monde qui nous entoure. Afin de s'adapter à l'hétérogénéité des ressources et médias manipulant ces objets 3D, des techniques basées sur l'analyse multirésolution sont généralement utilisées car elles fournissent une représentation "scalable" de ces modèles géométriques. C'est dans ce cadre de compression et de transmission progressive d'objets 3D (modélisées sous forme de maillages surfaciques) que se situe ce travail de thèse, réalisé dans le cadre du projet "CoSurf" (collaboration entre le laboratoire LIRIS et France Télécom R&D Rennes). Nous proposons ainsi une nouvelle méthode de compression hiérarchique s'appuyant sur une décomposition en ondelettes, outil d'analyse performant et robuste qui a fait ses preuves en termes de compression d'images et de vidéos. Notre méthode se démarque des techniques existantes, puisqu'elle s'appuie sur une segmentation préalable de la surface en régions d'amplitudes fréquentielles variables. Les partitions résultantes peuvent ainsi être traitées indépendamment durant les phases d'analyse multirésolution, de quantification et d'allocation binaire, de façon à s'adapter aux caractéristiques surfaciques locales des maillages et ainsi réduire les informations à coder. La contribution visuelle de chacune des partitions à l'ensemble de la surface est également un point important à considérer dans la phase d'optimisation des bits alloués à celles-ci, notamment pour des applications comme la transmission et la visualisation sélectives. D'autres applications telles que le tatouage, le filtrage ou le débruitage adaptatifs, l'indexation ou enfin la correction d'erreurs après transmission sur un canal bruité, pourraient bénéficier de ce concept générique que nous avons proposé

A Study on Patch-Based Progressive Coding Schemes of Semi-Regular 3D Meshes for Local Wavelet Compression and View-Dependent Transmission

International audienceThis paper firstly introduces a wavelet-based segmentation for three-dimensional (3D) Semi-Regular (SR) meshes, as a pre-processing step, in a region-independent progressive coding algorithm. The proposed segmentation process aims at producing homogeneous regions with respect to their frequency amplitudes on the mesh surface, in other words: patches with different degrees of roughness. We have then studied the behavior of the wavelets, obtained during the independent coding of each region, especially close to the patch boundaries. The main contribution of this paper consists in considering three different possible wavelet decompositions, close to the region borders, and to study their influence during the patchindependent decoding and more particularly during the view-dependent reconstruction process. To our knowledge, no previous work has ever considered the influence of the non-refined parts of a mesh on the more detailed ones, in a viewdependent context. Among the three decompositions we have considered, we defined a new scheme and finally expose various experimentations to demonstrate that it behaves better than the other classical considerations

A Region-Based Progressive Coding of Semi-Regular 3-D Meshes for View-Dependent Transmission.

International audienceWe first introduce in this paper a new wavelet based segmentation algorithm for three-dimensional (3-D) Semi-Regular (SR) meshes. This method is then considered as a pre-processing step in a view-dependent progressive coding of 3-D meshes. Our segmentation process aims at producing homogeneous regions which have similar frequency amplitudes on the mesh surface, in other words: patches with different degrees of roughness. As a preliminary step of the development of a locally-based Rate-Distortion (R-D) optimized coding scheme, we propose to study the behaviour of the wavelet decomposition in the created patches, during the coding and the view-dependent reconstruction processes. To our knowledge, no previous work has ever considered the influence of the nonrefined parts of a mesh on the more detailed ones, in a view dependent context. The main contribution of this paper consists in considering three different possible wavelet decompositions, close to the patch borders, and to study their influence during the coding and the view-dependent reconstruction stages. Among these three decompositions, we define a new scheme and finally propose various experimentations to demonstrate that it behaves better than the other classical considerations, for view-dependent reconstruction purposes

Compression adaptative de surfaces par ondelettes géométriques.

The recent advances in computer graphics and digitization allow access to an ever finer three-dimensional modelling of the world. The critical challenges with 3D models lie in their transmission and rendering, which must fit the heterogeneity of the end resources (network bandwidth, display terminals . . . ). In this context, this thesis investigates the progressive compression and transmission of 3D models, based on multiresolution analysis, to provide a scalable representation of these geometric models. This work is part of "CoSurf", a collaborative research project involving LIRIS laboratory and France Télécom R&D in Rennes. The proposed hierarchical compression method is based on a wavelet decomposition, which is a robust and competitive analysis tool incorporated in the JPEG2000 and MPEG4 standards. The innovation, compared to existing techniques, lies in a prior surface segmentation in regions, each having a different frequency amplitude. Hence, it is possible to treat independently each resulting partition during the wavelet decomposition, quantization and binary allocation. The advantage is to fit the local features of the mesh surface, which can reduce the overall encoding information. It is finally important to consider each patch visual contribution to the entire surface, to optimize the bit allocation, essential for view-dependent transmission and visualization. Other applications like adaptive watermarking, filtering or denoising, indexing or error-resilient coding may benefit from this generic concept we proposed.L'évolution de l'infographie et des techniques de numérisation a récemment ouvert la voie à une modélisation tridimensionnelle du monde qui nous entoure. Afin de s'adapter à l'hétérogénéité des ressources et médias manipulant ces objets 3D, des techniques basées sur l'analyse multirésolution sont généralement utilisées car elles fournissent une représentation "scalable" de ces modèles géométriques. C'est dans ce cadre de compression et de transmission progressive d'objets 3D (modélisées sous forme de maillages surfaciques) que se situe ce travail de thèse, réalisé dans le cadre du projet "CoSurf" (collaboration entre le laboratoire LIRIS et France Télécom R&D Rennes). Nous proposons ainsi une nouvelle méthode de compression hiérarchique s'appuyant sur une décomposition en ondelettes, outil d'analyse performant et robuste qui a fait ses preuves en termes de compression d'images et de vidéos. Notre méthode se démarque des techniques existantes, puisqu'elle s'appuie sur une segmentation préalable de la surface en régions d'amplitudes fréquentielles variables. Les partitions résultantes peuvent ainsi être traitées indépendamment durant les phases d'analyse multirésolution, de quantification et d'allocation binaire, de façon à s'adapter aux caractéristiques surfaciques locales des maillages et ainsi réduire les informations à coder. La contribution visuelle de chacune des partitions à l'ensemble de la surface est également un point important à considérer dans la phase d'optimisation des bits alloués à celles-ci, notamment pour des applications comme la transmission et la visualisation sélectives. D'autres applications telles que le tatouage, le filtrage ou le débruitage adaptatifs, l'indexation ou enfin la correction d'erreurs après transmission sur un canal bruité, pourraient bénéficier de ce concept générique que nous avons proposé

Remaillage semi-régulier pour les maillages surfaciques triangulaires : un état de l'art

National audienceLes maillages surfaciques triangulaires sont désormais couramment utilisés pour modéliser des formes tridimensionnelles. Beaucoup de ces modèles géométriques sont obtenus à partir de techniques de numérisation scanner ou de représentations implicites (isosurfaces). Ainsi la géométrie de ces maillages est souvent très dense (sur-échantillonnage) et leur connectivité arbitraire (irrégularité du voisinage des sommets). Il est alors souvent nécessaire de les remailler afin de réduire leur complexité (simplification), améliorer la qualité des triangles produits, optimiser l'échantillonnage de la géométrie ou encore rendre la connectivité la plus régulière possible. Concernant ces deux dernières propriétés, un grand nombre de méthodes de remaillage semi-régulier ont récemment vu le jour. Elles consistent à produire une structure hiérarchique (à connectivité de subdivision), idéale pour l'analyse multirésolution, mais aussi pour la compression progressive. Dans cet article, nous passons en revue les principales méthodes de remaillage semi-régulier de l'état de l'art, basées sur une paramétrisation du modèle original vers un complexe de base. Après une définition de la notion de paramétrisation, nous présentons une classification de ces méthodes en différentes catégories. Enfin, étant donné que le remaillage semi-régulier est principalement pertinent pour la compression basée ondelettes, nous présentons quelques courbes de compression relatives aux meilleurs algorithmes actuels de la littérature