Programmable synthesis of element textures and application to cartography

par Hugo Loi

Thèse de doctorat en Mathématiques et informatique

Sous la direction de Joëlle Thollot et de Romain Vergne.

Le président du jury était Marie-Paule Cani.

Le jury était composé de Thomas Hurtut, Cyrille Damez, Sidonie Christophe.

Les rapporteurs étaient Craig S. Kaplan, Sylvain Lefebvre.


  • Résumé

    Cette thèse introduit une méthode programmable de conception d'arrangements 2D pour les textures faites de petits éléments gémoétriques. Ces textures sont omniprésentes dans de nombreux domaines, par exemple l'illustration assistée par ordinateur. Notre approche cible les artistes-techniciens qui concevront chaque arrangement en écrivant un script. Ces scripts sont basés sur trois types d'opérateurs dédiés à la conception rapide d'arrangements stationnaires : les partitions qui décrivent l'organisation globale de l'arrangement, les associations qui controllent l'organisation locale des éléments et les combinaisons qui assemblent différents arrangements. Nous montrons que ce simple ensemble d'opérateurs est suffisant pour atteindre une variété d'arrangements bien plus grande que les méthodes précédentes. De plus les modifications du script mènent à des changements prédictibles dans l'arrangement généré, ce qui permet facilement de concevoir des structures complexes de façon itérative. Enfin, notre ensemble d'opérateurs est extensible et peut être adapté à différents besoins selon les applications. En particulier, nous amenons une contribution supplémentaire à cette nouvelle approche : nous introduisons une méthode aux performances interactives pour synthétiser des arrangements infinis de types réguliers et semi-réguliers. Cette méthode est badée sur la carte planaire pavée, une nouvelle structure de données que nous introduisons et qui contient peu mais suffisamment d'information pour représenter ces arrangements infinis. Nous montrons également comment étendre notre système pour concevoir des arrangements incluant des variations spatiales en utilisant des champs de contrôle. Nous appliquons cette extension au domaine de la cartographie, dans le cadre d'une collaboration avec l'Institut National de l'Information Géographique et Forestière (IGN-France). Le but de ce projet est de synthétiser automatiquement les motifs de hachurage représentant les zones rocheuses des montagnes dans les cartes topographiques.

  • Titre traduit

    Synthèse programmable de textures vectorielles et application à la cartographie


  • Résumé

    This thesis introduces a programmable method to design 2D arrangements for element textures: Textures made of small geometric elements. These textures are ubiquitous in numerous applications of computer-aided illustration. Our approach targets technical artists who will design an arrangement by writing a script. Such scripts are based on three types of operators dedicated to the fast creation of stationary arrangements: Partitioning operators for defining the broad-scale organization of the arrangement, mapping operators for controlling the local organization of elements, and merging operators for mixing different arrangements. We show that this simple set of operators is sufficient to reach a much broader variety of arrangements than previous methods. Editing the script leads to predictable changes in the synthesized arrangement, which allows an easy iterative design of complex structures. Finally, our operator set is extensible and can be adapted to application-dependent needs. In particular, we introduce an additional contribution to this main framework: We present a method that demonstrates interactive performances at synthesizing (infinite) regular and semi-regular arrangements using the Tiled Planar Map, a novel data structure that contains few yet sufficient information for representing these arrangements. Finally, we show how to extend our system for designing spatially-varying textures using control fields. In particular, we present a practical application to cartography in which we collaborated with the French National Mapping Agency (IGNFrance) to automatically synthesize hatchings in rocky mountain areas of topographic maps.


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