Thèse de doctorat en informatique
Titre : Modèle déformable 1D pour la simulation physique temps réel
Auteur : Julien Lenoir
Date de soutenance : mardi 23 novembre 2004 à 14h
Lieu de soutenance : Bâtiment des thèses, université de Lille 1 à Villeneuve d'Ascq
Lieu du pot de thèse : Salle delattre, bâtiment M3, université de Lille 1 à Villeneuve d'Ascq
Jury :
Présidente:
Sophie Tison (Web page - E-mail)
Rapporteurs:
Marie-Paule Cani (Web page - E-mail),
Hervé Delingette (Web page - E-mail),
Dinesh Pai (Web page - E-mail)
Examinateur:
Yannick Rémion (Web page - E-mail)
Directeur de thèse:
Christophe Chaillou (Web page - E-mail)
Encadrants:
Philippe Meseure (Web page - E-mail),
Laurent Grisoni (Web page - E-mail)
Cette thèse est articulée en trois parties:
- la première partie expose le modèle de base et son application en temps réel.
- la seconde partie intégre des contraintes dans le modèle, notamment une nouvelle classe de contrainte (contraintes glissantes).
Une proposition d'architecture logicielle permettant de simuler une articulation d'objets quelconques est également mise en place.
- la troisième partie étend le modèle afin d'adapter ses degrés de liberté suivant certain critère (courbure...).
Ceci permet d'affiner la simulation aux endroits stratégiques (serrage d'un noeud...). La multi-résolution proposée permet également la découpe du modèle.
Vidéos:
Les vidéos sont encodées soit en MPEG1, soit en AVI (XVID)
1ere partie: Spline dynamique temps réel
Simulation temps réel d'un modèle 1D
Simulation d'un filet à l'aide de plusieurs instance de notre modèle 1D (mise en évidence des interactions entre divers fils)
Simulation de plusieurs objets dont un fil (mise en évidence des interactions entre le fil et les autres objets de la scène)
Simulation d'un fil formant un noeud. Le noeud se serre sous le poid du fil à l'aide de l'interation du modèle sur lui même).
La première vidéo montre un modèle avec beaucoup de degrés de liberté.
La seconde vidéo montre un modèle avec peu de degrés de liberté.
Mise en évidence de l'énergie de flexion du modèle
Ce modèle 1D a été utilisé par Laure France lors de son Post-Doc pour la simulation d'intestin grêle.
Ces vidéos montrent quelques résultats (affichage par cylindre généralisé, surface implicite (marching cube) et surface à convolution).
2nde partie : Modèle contraint
Intégration de contraintes dans le modèle, proposition de contraintes glissantes, architecture logicielle pour la simulation d'articulation d'objets.
Simulation d'un fil avec plusieurs contraintes simples (point fixe, point contraint sur un axe, point contraint dans un plan)
Utilisation de l'architecture logicielle pour la simulation d'articulation
Simulation de plusieurs objets, de type spline dynamique 1D, contraints entre eux.
La seconde vidéo montre une application en simulation chirurgicale: la salpingectomie (ablation de tout ou partie d'une trompe de fallope).
Simulation de plusieurs objets, de type rigide, contraints entre eux.
La seconde vidéo montre une application en simulation chirurgicale: les pinces de chirurgie.
Simulation de plusieurs objets, de type différent (spline dynamique 1D, corps rigide, masse-ressort 2D), contraints entre eux.
Contraintes glissantes
Utilisation de contraintes de point glissant pour simuler un lacet de chaussure.
Utilisation d'une contrainte de point glissant lié (point glissant contraint sur un autre point du modèle) pour simuler un noeud coulant.
Utilisation de contraintes de point glissant pour simuler une suture d'organe (ici l'organe est immobile).
Edition directe d'une contrainte de point glissant (utilisation possible en modélisation variationnelle).
Comparaison d'un point glissant et d'un point fixe. Mise en évidence de la reparamétrisation automatique (utilisation possible en modélisation variationnelle).
Extensions du modèle aux dimensions supérieures
Edition directe d'une contrainte de point glissant sur une spline 2D.
3 contraintes de point glissant sur une spline 2D.
3eme partie : Multi-résolution
Adaptation automatique des degrés de liberté du modèle 1D.
Serrage d'un noeud sans multi-résolution, puis avec une insertion automatique de point et enfin avec une insertion et une suppression automatique de point.
Découpe d'une spline 1D dynamique.
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