Dans ce document, nous explorons les différentes étapes habituellement requises pour la synthèse d'image. Le principal but de cette exploration est de prendre en compte autant que possible l'utilisateur. La création d'images 3D nécessite en premier lieu la définition d'une collection de modèles 3D et de leur position relative. Pour cet objectif, nous explorons les techniques de modélisation 3D par esquisses pour des maillages 3D, en étendant l'utilisation de courbe de la définition de la silhouette à celle du profil de la forme, et en exposant toutes les différentes étapes du processus de reconstruction ainsi que la représentation interne. Nous explorons aussi l'utilisation de tels outils lorsque l'utilisateur se trouve face à de grands écrans. Une fois la géométrie d'un objet définie, un utilisateur doit définir son apparence résultant de l'interaction de la lumière avec ses propriétés de réflexion et sa géométrie. Nous introduisons un nouveau modèle de BRBF et ses outils de modélisation pour étendre les effets lumineux possibles. Puisque la forme de l'objet influence la perception de son éclairement, nous introduisons aussi un descripteur de forme pour extraire des informations continues de convexité et de courbure. Cette analyse en temps-réel est utilisée pour re-introduire ces information dans différents styles de rendu. Finallement, nous introduisons une nouvelle représentation pour l'éclairement qui offre un grand potentiel en terme d'édition pour l'éclairage global. Cette représentation est basée sur une grille régulière de vecteurs d'irradiance qui encode l'éclairement incident. La combinaison d'une approche volumique et vectorielle rend cette méthode bien adaptée pour tous les algorithmes qui doivent faire face à la complexité géométrique des scènes 3D.

Cette thèse traite du problème fondamental que constitue la planification de trajectoires de robots manipulateurs. Une première partie précise le contexte robotique de notre travail et présente le système général de programmation automatique développe au Lifia. Nous analysons ensuite l'importance de la représentation des connaissances nécessaires aux raisonnements géométriques particuliers a la planification de déplacements. Les méthodes de modélisation et les concepts de représentation que nous avons mis en oeuvre sont ensuite présentes. Une deuxième partie traite de la planification de trajectoires pour une structure articulée. Une methode de planification globale par construction de l'espace des configurations est présentée, ainsi qu'une methode de replanification locale par application de champs de potentiels et, enfin, une methode hybride réalisant la synthèse de ces approches complémentaires, pour lesquelles sont décrits algorithmes, résultats d'expérimentation et futurs développements

Utilisation du raisonnement géométrique pour la planification de mouvements en robotique. Utilisation de l'intelligence artificielle et de la modélisation géométrique pour la programmation automatique des robots. Cas des mouvements fins correspondants a un assemblage

Présentation des 2 catégories de techniques permettant de faire évoluer un robot. Description de la programmation des robots (grâce à des outils de programmation et simulation graphique) et de la programmation automatique en utilisant la modélisation géométrique

Système de planification de toutes les opérations nécessaires à la réalisation d'un assemblage telles que la reconnaissance, la saisie et le transport de la pièce à monter. Une architecture basée sur l'utilisation d'une hiérarchie de filtres est utilisée comme structure de contrôle

Analyse des besoins en modélisation géométrique pour la robotique et définition d'un modèle approprié. Présentation du raisonnement géométrique pour l'automatisation de la préhension dans le contexte d'une tache d'assemblage et on propose une architecture de système pour la programmation automatique des robots de manipulation.

On présente une méthodologie de réalisation de systèmes de CFAO à travers des logiciels mis en œuvre. Cette méthodologie s'appuie à titre d'exemple sur la modélisation bi et tri-dimensionnelle, dont une caractérisation mathématique est présentée. L'intérêt de l'association d'une bonne interactivité et de l'acquisition de connaissances par les systèmes est montrée. Une methode d'introduction de la CFAO dans les entreprises est montrée, methode qui a été effectivement utilisée dans plusieurs dizaines d'entreprises

Nous nous intéressons à la création de surfaces à pôles (NURBS essentiellement), largement utilisées dans les systèmes de modélisation géométrique. Un des avantages de cette modélisation est de permettre d'appréhender la forme des surfaces par la position de points de contrôle. L'approche déclarative de la modélisation de surfaces est destinée à la réalisation rapide et facile d'ébauches de formes et de surfaces. Elle est aussi et surtout destinée à accélérer les processus de conception des spécialistes en leur proposant des solutions adaptées répondant à un ensemble de contraintes et de propriétés.<br /><br />Pour y parvenir, le travail réalisé dans la thèse se divise en quatre étapes :<br /><br />* Etude de faisabilité : réalisée en collaboration avec l'Ecole Nationale Supérieure des Arts et Métiers d'Aix-en-Provence, elle s'est focalisée sur la description et la modélisation d'objets de type pièces mécaniques.<br />* Analyse conceptuelle : Cette étape primordiale dans un projet d'une telle envergure nous a permis de mettre au point l'architecture générale de notre processus déclaratif de surfaces. Dans le cadre de la thèse et en vue d'un premier prototype, nous décidons de focaliser notre étude sur la partie résolution qui se scinde en deux : la détermination des classes de solutions et leur construction sous contraintes.<br />* Etude et développement de la "détermination des classes de solutions" : Notre approche repose sur le comportement d'une surface face aux déformations qui lui sont apportées lors de sa construction : deux surfaces appartiennent à la même classe si elles ont le même comportement face à la même succession de déformations.<br />* Etude et développement de la "construction sous contraintes" : Afin d'obtenir une surface solution particulière (ou instance d'une classe de solutions) nous choisissons une construction par l'application successive de déformations. Ces déformations sont soumises à des contraintes plus ou moins fortes. Nous avons donc élaboré une méthode de déformations de surfaces capable de satisfaire des contraintes de passage tout en gardant un fort contrôle sur la forme de chaque zone d'influence.<br /><br />Deux applications mettant en oeuvre ce travail ont été réalisées en C++ et sont disponibles sous les versions 32-bits de MS Windows(R), Linux et MacOS X.

Modéliser et visualiser des complexes architecturaux reste aujourd'hui un problème difficile, à cause de la grande masse de données qu'un bâtiment meublé peut représenter. L'objectif de cette thèse est la création d'une chaîne complète allant de la modélisation géométrique jusqu'à la simulation d'éclairage. Nous proposons tout d'abord un modèle à base topologique permettant de représenter des grands bâtiments. Cette structure est une hiérarchie de cartes généralisées munies de partitions multiples. Un prototype de modeleur a été développé autour d'une version optimisée de ce modèle et quelques bâtiments ont été modélisés. De nombreuses informations (géométrie, topologie et sémantique) peuvent être extraites de notre modèle pour optimiser les algorithmes de visualisation. Nous montrons comment accélérer un lancer de rayons à l'aide des informations de modélisation et proposons un algorithme rapide d'illumination globale basé sur un lancer de photons.

La conception et fabrication assistées par ordinateur (CFAO) est incontournable dans la création et l'élaboration d'un produit. De même, l'infographie est couramment employée en effets spéciaux ou réalité virtuelle. Pourtant, chaque domaine utilise ses propres outils pour modéliser des surfaces. Pour répondre aux contraintes de ces deux types d'utilisations, nous proposons une nouvelle modélisation de surfaces polynomiales, interpolantes, globalement lisses (de plan tangent continu) et hiérarchique. Une surface lisse initiale est d'abord construite sur un maillage triangulaire, ce qui permet de traiter toutes les topologies. Des détails sont ensuite progressivement ajoutés par niveaux. Pour ce faire, chaque face est subdivisée en quatre sous-faces par insertion d'un sommet en milieu d'arête. Ce raffinement n'induit pas de modifications significatives sur la surface. Chaque détail est défini localement par rapport au précédent grâce à l'utilisation de repères locaux. Cette hiérarchie permet à l'ensemble des détails fins de suivre continûment le déplacement lors d'une édition de la surface. Deux applications sont ensuite proposées dans cet ouvrage : Tout d'abord, un modeleur 3D respectant la démarche créative des artistes. Celui-ci repose sur le calcul d'une forme globale progressivement affinée pour obtenir l'objet désiré, et offre la possibilité d'éditer les objets de manière intuitive en modifiant très peu de paramètres. Enfin, un outil de reconstruction est présenté pour modéliser des objets existants grâce à notre nouvelle représentation hiérarchique.