Modélisation et architecture de machines de sysnthèse d'images pour la représentation d'images et le rendu d'objets tri-dimensionnels (3D)sur écrans graphiques à balayage

par Pascal Leray

Thèse de doctorat en Mathématiques et informatique appliquées aux sciences sociales

Sous la direction de Jean Donio.

Soutenue en 1990

à Paris 2 .

mots clés

• Imagerie tridimensionnelle -- Modèles mathématiques

Résumé

La modelisation des objets et le rendu realiste de l'image sont les deux taches fondamentales necessaires a la synthese d'image tri-dimensionnelle (3d). A la modelisation des objets est utilisee pour constituer une representation interne au systeme informatique des objets 3d. Cette modelisation peut etre rapprochee des representations mentales de l'environnement constituees dans le cerveau humain. B la synthese ou rendu est utilise pour afficher des images realistes de notre monde 3d : il peut etre rapproche de la faculte de dessiner de l'homme. Mais a l'heure actuelle dans les stations graphiques ces deux taches sont dissociees, a la difference du dessinateur humain qui analyse en permanence ce qu'il trace et le compare a la representation mentale interne de son cerveau. Notre premier but est de faire l'inventaire des techniques existantes de modelisation et de rendu. Ensuite nous decrivons deux solutions nouvelles pour : - un systeme de numerisation-modelisation directe d'objets sur station de travail - une nouvelle architecture de machine de rendu. Enfin, nous introduisons le concept de reseaux neuronaux et nous expliquons comment ceux-ci peuvent etre utilises dans les taches a et b de maniere similaire a l'extraction de formes et d'informations semantiques a partir de l'ombrage des images (shape from shading) realise dans le cerveau humain. Nous brossons en conclusion un tableau prospectif de la synthese d'image 3d, dans laquelle l'analyse d'objets et les reseaux neuronaux seront de plus en plus associes. Ces deux techniques complementaires et reversibles pourraient apporter des possibilites insoupconnees a la conception de formes, aux banques

Titre traduit

3d (3 dimensions) modelling and hardware architectures dedicated to 3d objects representation and rendering on raster scan displays

Résumé

Solid modelling and image rendering are the two fundamental tasks for 3d image synthesis a solid modelling is used to represent internal 3d data base, strongly correlated with mental representation of the world in the humain brain. B image rendering is used to display realistic images of our 3d world : it can be coupled with the drawing possibilities of mankind. But at present in our graphic workstations, these two tasks are not associated, at the difference of the humain beeing, which analyses in real time what he draws, and compares it to its mental representations of the environment. The first goal of this report is to analyse existing tools which are currently used in tasks a and b after we describe two new solutions for : a direct digititizing system of 3d objects a new architecture for rendering at the end, we introduce the new concept of neural networks, and we explain how it could be used to perform tasks a and b , as it is associated in the humain brain with image analysis by shape from shading techniques. Conclusion is a projection on future image synthesis systems, where 3d object analysis based on shape from shading and neural network could be tightly coupled with image rendering. These two processes could be at that time reversible, giving large new possibilities to computer design, picture data bases