Grands domaines d'application

Sciences de l'Homme et de la Société : Architecture, Archéologie

Architecture : modélisation et simulation d'espaces architecturaux

En dehors de son intérêt pour l'implantation et l'expérimentation de nouveaux algorithmes, la plate-forme de synthèse d'image que nous développons (cf. § ) permet de calculer des images de très grande qualité à partir de modèles géométriques tridimensionnels très complexes. Cette plate-forme est enrichie par des interfaces qui sont développées à l'École d'Architecture de Nancy et au LABRI, en coopération avec la société AXIS. L'objectif de cette bibliothèque de programmes est de visualiser des espaces architecturaux virtuels. Actuellement, la plate-forme sert surtout de base d'expérimentation. Les techniques sophistiquées de rendu réaliste que nous sommes capables de développer aujourd'hui sont en effet encore trop lourdes et trop restrictives pour concurrencer efficacement les techniques graphiques plus expressives dont disposent aujourd'hui les concepteurs.

Nos travaux fondamentaux sur la réalité augmentée (cf. § ) s'appuient également de manière privilégiée sur des applications architecturales. Ainsi, nous avons testé nos méthodes successives de calcul robuste du point de vue, d'incrustation et de gestion des occlusions sur l'application des ponts de Paris .

Enfin, nos recherches en reconnaissance de graphiques (cf. § ) sont aussi fortement axées sur l'architecture, notamment au travers de nos travaux sur la reconstruction 3D d'édifices à partir des plans de l'avant-projet.

Archéologie : reconstitution du site de Delphes

Nous travaillons depuis deux ans avec l'École d'Architecture de Nancy et Électricité de France sur un nouveau domaine d'application : l'archéologie. La reconstitution de sites archéologiques prestigieux est aujourd'hui l'objet d'un grand intérêt scientifique et culturel dans le monde. L'utilisation de techniques de réalité virtuelle permet en effet de s'immerger dans des environnements architecturaux et urbains aujourd'hui disparus, mais elle permet aussi aux archéologues de mettre en oeuvre des simulations qui leur fournissent les moyens de valider ou d'infirmer leurs hypothèses. L'une des réalisations récentes, la reconstitution du site de Delphes, a fait ainsi l'objet d'un grand nombre de publications par l'École Francaise d'Athènes. Notre contribution à cette application a porté sur la conception d'une méthode permettant de simplifier la géométrie d'objets architecturaux très complexes et de les visualiser par niveaux de détail (Fig. ).

Figure: Reconstitution virtuelle du sanctuaire d'Athena à Delphes. CRAI - École d'Architecture de Nancy.

$\begin{figure} \centerline{ \includegraphics [width=8cm]{marmaria.ps} }\end{figure}$

Sciences de la Terre : Gocad VR

Le logiciel gOcad, développé à l'École de Géologie de Nancy par l'équipe de Jean-Laurent Mallet, est un logiciel qui permet de modéliser et de visualiser les couches géologiques d'un site à partir de données acquises par diverses techniques utilisées en géophysique (Fig. ). Ce logiciel est aujourd'hui devenu un standard international dans l'ingénierie de la recherche pétrolière. Afin de pouvoir exploiter gOcad à l'aide de systèmes de réalité virtuelle, nous avons travaillé sur deux problèmes : la manipulation interactive des données issues de gOcad à partir d'un ensemble de protocoles d'une part, et la simplification de surfaces d'autre part. Le second sujet donne actuellement lieu à un travail théorique. En ce qui concerne le premier, il s'agit de faire en sorte que des outils de réalité virtuelle, de type Cave par exemple, puissent manipuler les structures sous-jacentes de gOcad et respecter les contraintes qui s'appliquent aux objets. Autrement dit, nous voulons pouvoir non seulement visualiser des données géophysiques, mais aussi pouvoir éventuellement les modifier en respectant différentes contraintes. Actuellement, les données de gOcad sont fournies sous forme brute à l'outil de RV qui les visualise. C'est une image statique des données à un instant donné. L'objectif est de substituer à ce schéma une collaboration de type client-serveur : << l'outil de RV fait une requête à gOcad, qui la traite et envoie la réponse à l'outil RV >>, de manière à laisser à gOcad le soin de faire les optimisations de représentation des données (modèles multi-échelles, précalculs...) en prenant en compte les caractéristiques des objets ainsi que leurs contraintes.

Figure: Détection d'un dôme de sel. gOcad - École Nationale Supérieure de Géologie de Nancy.

$\begin{figure} \centerline{ \includegraphics [width=8cm]{domeSel.ps} }\end{figure}$

Sciences de la Vie : imagerie médicale

ISA développe également un certain nombre d'activités de vision orientées vers l'imagerie médicale. Ces activités s'effectuent soit en collaboration avec des partenaires régionaux (travaux sur l'imagerie écho-cardiographique soutenus par le Pôle Européen de Santé), soit avec un partenaire industriel (thèse CIFRE avec General Electric Medical Systems Europe sur le développement d'outils d'imagerie multimodale tridimensionnelle pour la neuro-radiologie interventionnelle).

Le travail sur l'imagerie écho-cardiographique vise à développer un système complet permettant l'acquisition et la reconstruction dynamique du ventricule en routine clinique à partir d'images échographiques trans-thoraciques [18,21].

Le système d'acquisition est composé d'une sonde échographique en rotation sur son axe, la rotation étant électroniquement couplée avec la contraction cardiaque. Il suffit donc de suivre les contours correspondant à chaque angulation pour reconstruire le ventricule.

À l'heure actuelle, le système permettant de visualiser dynamiquement en 3D le ventricule à partir des contours détectés a été développé. Les outils permettant le suivi des contours dans les images sont en cours d'élaboration et de validation. En raison du caractère très bruité des images échographiques, nous avons construit un modèle statistique de déformation du ventricule. En phase de diagnostic, le praticien détoure le ventricule sur la première image. Puis le modèle statistique de déformation permet de prédire la position du contour dans l'image suivante ainsi qu'une zone de recherche associée. Les contours actifs sont ensuite utilisés à partir de cette position. Les premiers résultats obtenus sont très encourageants. La figure illustre une vue de la reconstruction 3D d'un ventricule gauche.

Figure: Reconstruction 3D du ventricule gauche.

$\begin{figure} \centerline{ \includegraphics [width=6cm]{coeur.ps} }\end{figure}$

L'objectif à long terme des travaux sur la neuro-radiologie interventionnelle est de permettre le recalage entre des images angiographiques et des images pré-opératoires IRM, afin que le praticien puisse disposer de renseignements anatomiques et fonctionnels sur la région du cerveau qu'il souhaite traiter. L'appareil d'angiographie permettant de générer des volumes angiographiques, nous nous sommes d'abord intéressés à l'étude de la précision du recalage 2D/3D entre une image angiographique acquise pendant l'intervention et le volume angiographique préalablement calculé [17]. Nos travaux ultérieurs vont porter sur le recalage entre le volume angiographique et le volume IRM.

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