Reconstruction active par projection de lumière non structurée

Cette thèse porte sur la reconstruction active de modèles 3D à l’aide d’une caméra et d’un projecteur. Les méthodes de reconstruction standards utilisent des motifs de lumière codée qui ont leurs forces et leurs faiblesses. Nous introduisons de nouveaux motifs basés sur la lumière non structurée afin de pallier aux manques des méthodes existantes. Les travaux présentés s’articulent autour de trois axes : la robustesse, la précision et finalement la comparaison des patrons de lumière non structurée aux autres méthodes. Les patrons de lumière non structurée se différencient en premier lieu par leur robustesse aux interréflexions et aux discontinuités de profondeur. Ils sont conçus de sorte à homogénéiser la quantité d’illumination indirecte causée par la projection sur des surfaces difficiles. En contrepartie, la mise en correspondance des images projetées et capturées est plus complexe qu’avec les méthodes dites structurées. Une méthode d’appariement probabiliste et efficace est proposée afin de résoudre ce problème. Un autre aspect important des reconstructions basées sur la lumière non structurée est la capacité de retrouver des correspondances sous-pixels, c’est-à-dire à un niveau de précision plus fin que le pixel. Nous présentons une méthode de génération de code de très grande longueur à partir des motifs de lumière non structurée. Ces codes ont l’avantage double de permettre l’extraction de correspondances plus précises tout en requérant l’utilisation de moins d’images. Cette contribution place notre méthode parmi les meilleures au niveau de la précision tout en garantissant une très bonne robustesse. Finalement, la dernière partie de cette thèse s’intéresse à la comparaison des méthodes existantes, en particulier sur la relation entre la quantité d’images projetées et la qualité de la reconstruction. Bien que certaines méthodes nécessitent un nombre constant d’images, d’autres, comme la nôtre, peuvent se contenter d’en utiliser moins aux dépens d’une qualité moindre. Nous proposons une méthode simple pour établir une correspondance optimale pouvant servir de référence à des fins de comparaison. Enfin, nous présentons des méthodes hybrides qui donnent de très bons résultats avec peu d’images.

The stability of nanosized HZSM-5 zeolite: a high-resolution solid-state NMR study

The thermal and hydrothermal stabilities of HZSM-5 zeolites with crystal sizes less than 100 nm have been studied by multinuclear solid-state NMR, combined with BET and XRD. As evidenced by Al-27 and Si-29 MAS as well as their corresponding cross-polarization/MAS NMR investigations, the thermal stability of nanosized HZSM-5 is not so good as that of microsized HZSM-5. This is due to two processes concerning dealumination and desilicification involved in the calcination of nanosized HZSM-5, while only the dealumination process is conducted in microsized HZSM-5 under the similar calcination process. The hydrothermal stability of nanosized HZSM-5 is, contrary to what was expected, not so bad as that of the microsized HZSM-5 in the course of steam treatment. The actual resistance of the hydrothermal stability to the crystal size of HZSM-5 can be ascribed to an active reconstruction of zeolitic framework through an effective filling of amorphous Si species into nanosized HZSM-5 during hydrothermal treatment. (C) 2001 Published by Elsevier Science B.V.

Le cinéma omnistéréo ou l'art d'avoir des yeux tout le tour de la tête

Cette thèse s'intéresse à des aspects du tournage, de la projection et de la perception du cinéma stéréo panoramique, appelé aussi cinéma omnistéréo. Elle s'inscrit en grande partie dans le domaine de la vision par ordinateur, mais elle touche aussi aux domaines de l'infographie et de la perception visuelle humaine. Le cinéma omnistéréo projette sur des écrans immersifs des vidéos qui fournissent de l'information sur la profondeur de la scène tout autour des spectateurs. Ce type de cinéma comporte des défis liés notamment au tournage de vidéos omnistéréo de scènes dynamiques, à la projection polarisée sur écrans très réfléchissants rendant difficile l'estimation de leur forme par reconstruction active, aux distorsions introduites par l'omnistéréo pouvant fausser la perception des profondeurs de la scène. Notre thèse a tenté de relever ces défis en apportant trois contributions majeures. Premièrement, nous avons développé la toute première méthode de création de vidéos omnistéréo par assemblage d'images pour des mouvements stochastiques et localisés. Nous avons mis au point une expérience psychophysique qui montre l'efficacité de la méthode pour des scènes sans structure isolée, comme des courants d'eau. Nous proposons aussi une méthode de tournage qui ajoute à ces vidéos des mouvements moins contraints, comme ceux d'acteurs. Deuxièmement, nous avons introduit de nouveaux motifs lumineux qui permettent à une caméra et un projecteur de retrouver la forme d'objets susceptibles de produire des interréflexions. Ces motifs sont assez généraux pour reconstruire non seulement les écrans omnistéréo, mais aussi des objets très complexes qui comportent des discontinuités de profondeur du point de vue de la caméra. Troisièmement, nous avons montré que les distorsions omnistéréo sont négligeables pour un spectateur placé au centre d'un écran cylindrique, puisqu'elles se situent à la périphérie du champ visuel où l'acuité devient moins précise.

Reconstruction des structures magnéto-convectives solaires sous une région active, par l’utilisation conjointe d’un modèle de convection anélastique et d’une méthode d’assimilation de données.

L’utilisation d’une méthode d’assimilation de données, associée à un modèle de convection anélastique, nous permet la reconstruction des structures physiques d’une partie de la zone convective située en dessous d’une région solaire active. Les résultats obtenus nous informent sur les processus d’émergence des tubes de champ magnétique au travers de la zone convective ainsi que sur les mécanismes de formation des régions actives. Les données solaires utilisées proviennent de l’instrument MDI à bord de l’observatoire spatial SOHO et concernent principalement la région active AR9077 lors de l’ ́évènement du “jour de la Bastille”, le 14 juillet 2000. Cet évènement a conduit à l’avènement d’une éruption solaire, suivie par une importante éjection de masse coronale. Les données assimilées (magnétogrammes, cartes de températures et de vitesses verticales) couvrent une surface de 175 méga-mètres de coté acquises au niveau photosphérique. La méthode d’assimilation de données employée est le “coup de coude direct et rétrograde”, une méthode de relaxation Newtonienne similaire à la méthode “quasi-linéaire inverse 3D”. Elle présente l’originalité de ne pas nécessiter le calcul des équations adjointes au modèle physique. Aussi, la simplicité de la méthode est un avantage numérique conséquent. Notre étude montre au travers d’un test simple l’applicabilité de cette méthode à un modèle de convection utilisé dans le cadre de l’approximation anélastique. Nous montrons ainsi l’efficacité de cette méthode et révélons son potentiel pour l’assimilation de données solaires. Afin d’assurer l’unicité mathématique de la solution obtenue nous imposons une régularisation dans tout le domaine simulé. Nous montrons enfin que l’intérêt de la méthode employée ne se limite pas à la reconstruction des structures convectives, mais qu’elle permet également l’interpolation optimale des magnétogrammes photosphériques, voir même la prédiction de leur évolution temporelle.

Reconstruction des mouvements du plasma dans une région active solaire à l'aide de données d'observation et d'une minimisation Lagrangienne

À ce jour, les différentes méthodes de reconstruction des mouvements du plasma à la surface du Soleil qui ont été proposées présupposent une MHD idéale (Welsch et al., 2007). Cependant, Chae & Sakurai (2008) ont montré l’existence d’une diffusivité magnétique turbulente à la photosphère. Nous introduisons une généralisation de la méthode du Minimum Energy Fit (MEF ; Longcope, 2004) pour les plasmas résistifs. Le Resistive Minimum Energy Fit (MEF-R ; Tremblay & Vincent, 2014) reconstruit les champs de vitesse du plasma et la diffusivité magnétique turbulente qui satisfont à l’équation d’induction magnétique résistive et qui minimisent une fonctionnelle analogue à l’énergie cinétique totale. Une séquence de magnétogrammes et de Dopplergrammes sur les régions actives AR 9077 et AR 12158 ayant chacune produit une éruption de classe X a été utilisée dans MEF-R pour reconstruire les mouvements du plasma à la surface du Soleil. Les séquences temporelles des vitesses et des diffusivités magnétiques turbulentes calculées par MEF-R sont comparées au flux en rayons X mous enregistré par le satellite GOES-15 avant, pendant et après l’éruption. Pour AR 12158, nous observons une corrélation entre les valeurs significatives de la diffusivité magnétique turbulente et de la vitesse microturbulente pour les champs magnétiques faibles.

Multi-textured 3D humanoid reconstruction through passive and active automatic techniques = Reconstrucción de humanoides 3D multi-texturados mediante técnicas pasivas y activas automáticas

The proliferation of video games and other applications of computer graphics in everyday life demands a much easier way to create animatable virtual human characters. Traditionally, this has been the job of highly skilled artists and animators that painstakingly model, rig and animate their avatars, and usually have to tune them for each application and transmission/rendering platform. The emergence of virtual/mixed reality environments also calls for practical and costeffective ways to produce custom models of actual people. The purpose of the present dissertation is bringing 3D human scanning closer to the average user. For this, two different techniques are presented, one passive and one active. The first one is a fully automatic system for generating statically multi-textured avatars of real people captured with several standard cameras. Our system uses a state-of-the-art shape from silhouette technique to retrieve the shape of subject. However, to deal with the lack of detail that is common in the facial region for these kind of techniques, which do not handle concavities correctly, our system proposes an approach to improve the quality of this region. This face enhancement technique uses a generic facial model which is transformed according to the specific facial features of the subject. Moreover, this system features a novel technique for generating view-independent texture atlases computed from the original images. This static multi-texturing system yields a seamless texture atlas calculated by combining the color information from several photos. We suppress the color seams due to image misalignments and irregular lighting conditions that multi-texturing approaches typically suffer from, while minimizing the blurring effect introduced by color blending techniques. The second technique features a system to retrieve a fully animatable 3D model of a human using a commercial depth sensor. Differently to other approaches in the current state of the art, our system does not require the user to be completely still through the scanning process, and neither the depth sensor is moved around the subject to cover all its surface. Instead, the depth sensor remains static and the skeleton tracking information is used to compensate the user’s movements during the scanning stage. RESUMEN La popularización de videojuegos y otras aplicaciones de los gráficos por ordenador en el día a día requiere una manera más sencilla de crear modelos virtuales humanos animables. Tradicionalmente, estos modelos han sido creados por artistas profesionales que cuidadosamente los modelan y animan, y que tienen que adaptar específicamente para cada aplicación y plataforma de transmisión o visualización. La aparición de los entornos de realidad virtual/mixta aumenta incluso más la demanda de técnicas prácticas y baratas para producir modelos 3D representando personas reales. El objetivo de esta tesis es acercar el escaneo de humanos en 3D al usuario medio. Para ello, se presentan dos técnicas diferentes, una pasiva y una activa. La primera es un sistema automático para generar avatares multi-texturizados de personas reales mediante una serie de cámaras comunes. Nuestro sistema usa técnicas del estado del arte basadas en shape from silhouette para extraer la forma del sujeto a escanear. Sin embargo, este tipo de técnicas no gestiona las concavidades correctamente, por lo que nuestro sistema propone una manera de incrementar la calidad en una región del modelo que se ve especialmente afectada: la cara. Esta técnica de mejora facial usa un modelo 3D genérico de una cara y lo modifica según los rasgos faciales específicos del sujeto. Además, el sistema incluye una novedosa técnica para generar un atlas de textura a partir de las imágenes capturadas. Este sistema de multi-texturización consigue un atlas de textura sin transiciones abruptas de color gracias a su manera de mezclar la información de color de varias imágenes sobre cada triángulo. Todas las costuras y discontinuidades de color debidas a las condiciones de iluminación irregulares son eliminadas, minimizando el efecto de desenfoque de la interpolación que normalmente introducen este tipo de métodos. La segunda técnica presenta un sistema para conseguir un modelo humano 3D completamente animable utilizando un sensor de profundidad. A diferencia de otros métodos del estado de arte, nuestro sistema no requiere que el usuario esté completamente quieto durante el proceso de escaneado, ni mover el sensor alrededor del sujeto para cubrir toda su superficie. Por el contrario, el sensor se mantiene estático y el esqueleto virtual de la persona, que se va siguiendo durante el proceso, se utiliza para compensar sus movimientos durante el escaneado.

Research trends of post disaster reconstruction : the past and the future

Natural disasters can have adverse effect on human lives. To raise the awareness of research and better combat future events, it is important to identify recent research trends in the area of post disaster reconstruction (PDR). The authors used a three-round literature review strategy to study journal papers published in the last decade that are related to PDR with specific conditions using the Scopus search engine. A wide range of PDR related papers from a general perspective was examined in the first two rounds while the final round established 88 papers as target publications through visual examination of the abstracts, keywords and as necessary, main texts. These papers were analysed in terms of research origins, active researchers, research organisations, most cited papers, regional concerns, major themes and deliverables, for clues of the past trends and future directions. The need for appropriate PDR research is increasingly recognised. The publication number multiplied 5 times from 2002 to 2012. For PDR research with a construction perspective, the increase is sixfold. Developing countries such as those in Asia attract almost 50% researchers' attention for regional concerns while the US is the single most concentrated (24%) country. Africa is hardly represented. Researchers in developed countries lead in worldwide PDR research. This contrasts to the need for expertise in developing countries. Past works focused on waste management, stakeholder analysis, resourcing, infrastructure issue, resilience and vulnerability, reconstruction approach, sustainable reconstruction and governance issues. Future research should respond to resourcing, integrated development, sustainability and resilience building to cover the gaps. By means of a holistic summary and structured analysis of key patterns, the authors hope to provide a streamlined access to existing research findings and make predictions of future trends. They also hope to encourage a more holistic approach to PDR research and international collaborations.

Enabling aircraft emergency landings using active visual site detection

The ability to automate forced landings in an emergency such as engine failure is an essential ability to improve the safety of Unmanned Aerial Vehicles operating in General Aviation airspace. By using active vision to detect safe landing zones below the aircraft, the reliability and safety of such systems is vastly improved by gathering up-to-the-minute information about the ground environment. This paper presents the Site Detection System, a methodology utilising a downward facing camera to analyse the ground environment in both 2D and 3D, detect safe landing sites and characterise them according to size, shape, slope and nearby obstacles. A methodology is presented showing the fusion of landing site detection from 2D imagery with a coarse Digital Elevation Map and dense 3D reconstructions using INS-aided Structure-from-Motion to improve accuracy. Results are presented from an experimental flight showing the precision/recall of landing sites in comparison to a hand-classified ground truth, and improved performance with the integration of 3D analysis from visual Structure-from-Motion.

Reconstruction of a multi-vent kimberlite eruption from deposit and host rock characteristics: Jericho kimberlite, Nunavut, Canada

The Jericho kimberlite (173.1. ±. 1.3. Ma) is a small (~. 130. ×. 70. m), multi-vent system that preserves products from deep (>. 1. km?) portions of kimberlite vents. Pit mapping, drill core examination, petrographic study, image analysis of olivine crystals (grain size distributions and shape studies), and compositional and mineralogical studies, are used to reconstruct processes from near-surface magma ascent to kimberlite emplacement and alteration. The Jericho kimberlite formed by multiple eruptions through an Archean granodiorite batholith that was overlain by mid-Devonian limestones ~. 1. km in thickness. Kimberlite magma ascended through granodiorite basement by dyke propagation but ascended through limestone, at least in part, by locally brecciating the host rocks. After the first explosive breakthrough to surface, vent deepening and widening occurred by the erosive forces of the waxing phase of the eruption, by gravitationally induced failures as portions of the vent margins slid into the vent and, in the deeper portions of the vent (>. 1. km), by scaling, as thin slabs burst from the walls into the vent. At currently exposed levels, coherent kimberlite (CK) dykes (<. 40. cm thick) are found to the north and south of the vent complex and represent the earliest preserved in-situ products of Jericho magmatism. Timing of CK emplacement on the eastern side of the vent complex is unclear; some thick CK (15-20. m) may have been emplaced after the central vent was formed. Explosive eruptive products are preserved in four partially overlapping vents that are roughly aligned along strike with the coherent kimberlite dyke. The volcaniclastic kimberlite (VK) facies are massive and poorly sorted, with matrix- to clast-supported textures. The VK facies fragmented by dry, volatile-driven processes and were emplaced by eruption column collapse back into the volcanic vents. The first explosive products, poorly preserved because of partial destruction by later eruptions, are found in the central-east vent and were formed by eruption column collapse after the vent was largely cleared of country rock debris. The next active vent was either the north or south vent. Collapse of the eruption column, linked to a vent widening episode, resulted in coeval avalanching of pipe margin walls into the north vent, forming interstratified lenses of country rock-rich boulder breccias in finer-grained volcaniclastic kimberlite. South vent kimberlite has similar characteristics to kimberlite of the north vent and likely formed by similar processes. The final eruptive phase formed olivine-rich and moderately sorted deposits of the central vent. Better sorting is attributed to recycling of kimberlite debris by multiple eruptions through the unconsolidated volcaniclastic pile and associated collapse events. Post-emplacement alteration varies in intensity, but in all cases, has overprinted the primary groundmass and matrix, in CK and VK, respectively. Erosion has since removed all limestone cover.

Active fibers: Matching deformable tract templates to diffusion tensor images

Reliable quantitative analysis of white matter connectivity in the brain is an open problem in neuroimaging, with common solutions requiring tools for fiber tracking, tractography segmentation and estimation of intersubject correspondence. This paper proposes a novel, template matching approach to the problem. In the proposed method, a deformable fiber-bundle model is aligned directly with the subject tensor field, skipping the fiber tracking step. Furthermore, the use of a common template eliminates the need for tractography segmentation and defines intersubject shape correspondence. The method is validated using phantom DTI data and applications are presented, including automatic fiber-bundle reconstruction and tract-based morphometry. © 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

Structural-stratigraphic reconstruction of the lower Whakataki formation, north island, New Zealand

This thesis details a Miocene aged sedimentary rock formation located in north island New Zealand. Mapping, stratigraphic logging and petrographic analysis of the rock formation ascertained that it was deposited in a deep-marine, tectonically active region. The work details the make-up of the sedimentary rocks using geochemistry and microscopy to define their origin. This definition was used to interpret the depositional model of the sediments detailing how they were transported and how they were emplaced.

A Profilometric Approach to 3D Face Reconstruction and Its Application to Face Recognition

3D Face Recognition is an active area of research for past several years. For a 3D face recognition system one would like to have an accurate as well as low cost setup for constructing 3D face model. In this paper, we use Profilometry approach to obtain a 3D face model.This method gives a low cost solution to the problem of acquiring 3D data and the 3D face models generated by this method are sufficiently accurate. We also develop an algorithm that can use the 3D face model generated by the above method for the recognition purpose.

Expressive visual text-to-speech using active appearance models

This paper presents a complete system for expressive visual text-to-speech (VTTS), which is capable of producing expressive output, in the form of a 'talking head', given an input text and a set of continuous expression weights. The face is modeled using an active appearance model (AAM), and several extensions are proposed which make it more applicable to the task of VTTS. The model allows for normalization with respect to both pose and blink state which significantly reduces artifacts in the resulting synthesized sequences. We demonstrate quantitative improvements in terms of reconstruction error over a million frames, as well as in large-scale user studies, comparing the output of different systems. © 2013 IEEE.

The heart of a dragon: 3D anatomical reconstruction of the 'scaly-foot gastropod' (Mollusca: Gastropoda: Neomphalina) reveals its extraordinary circulatory system

Introduction: The 'scaly-foot gastropod' (Chrysomallon squamiferum Chen et al., 2015) from deep-sea hydrothermal vent ecosystems of the Indian Ocean is an active mobile gastropod occurring in locally high densities, and it is distinctive for the dermal scales covering the exterior surface of its foot. These iron-sulfide coated sclerites, and its nutritional dependence on endosymbiotic bacteria, are both noted as adaptations to the extreme environment in the flow of hydrogen sulfide. We present evidence for other adaptations of the 'scaly-foot gastropod' to life in an extreme environment, investigated through dissection and 3D tomographic reconstruction of the internal anatomy.

Results: Our anatomical investigations of juvenile and adult specimens reveal a large unganglionated nervous system, a simple and reduced digestive system, and that the animal is a simultaneous hermaphrodite. We show that Chrysomallon squamiferum relies on endosymbiotic bacteria throughout post-larval life. Of particular interest is the circulatory system: Chrysomallon has a very large ctenidium supported by extensive blood sinuses filled with haemocoel. The ctenidium provides oxygen for the host but the circulatory system is enlarged beyond the scope of other similar vent gastropods. At the posterior of the ctenidium is a remarkably large and well-developed heart. Based on the volume of the auricle and ventricle, the heart complex represents approximately 4 % of the body volume. This proportionally giant heart primarily sucks blood through the ctenidium and supplies the highly vascularised oesophageal gland. Thus we infer the elaborate cardiovascular system most likely evolved to oxygenate the endosymbionts in an oxygen poor environment and/or to supply hydrogen sulfide to the endosymbionts.

Conclusions: This study exemplifies how understanding the autecology of an organism can be enhanced by detailed investigation of internal anatomy. This gastropod is a large and active species that is abundant in its hydrothermal vent field ecosystem. Yet all of its remarkable features-protective dermal sclerites, circulatory system, high fecundity-can be viewed as adaptations beneficial to its endosymbiont microbes. We interpret these results to show that, as a result of specialisation to resolve energetic needs in an extreme chemosynthetic environment, this dramatic dragon-like species has become a carrying vessel for its bacteria.

Projets des logements à la suite des désastres : analyse du système organisationnel et évaluation de la satisfaction des usagers dans un projet de reconstruction dans la région du Maghreb

Plusieurs études ont révélé des problèmes récurrents au niveau de la performance et de la gestion des projets de reconstruction à la suite des catastrophes dans les pays en voie de développement (PEVD). Ces projets doivent faire face à des conditions de vulnérabilité des habitants, engendrées par des facteurs politiques, économiques, sociaux et culturels. Les divers participants - contraints par un accès limité à l’information - sont confrontés à travailler dans un contexte hostile ayant un niveau d’incertitude élevé. Ce niveau d’incertitude augmente les risques du projet de reconstruction, particulièrement le risque d’insatisfaction des usagers. Ce travail vise à mettre en parallèle l’analyse du système organisationnel adopté pour la conduite d’un projet de reconstruction et celle du niveau de satisfaction des usagers. Il émet l’hypothèse suivante: deux facteurs organisationnels influencent largement le niveau de satisfaction de la part des bénéficiaires d’un projet de reconstruction de logements à la suite d’un désastre en PEVD: (i) le niveau de centralisation de la prise de décisions (jumelée au manque d’information) au sein de la Multi-Organisation Temporaire (MOT); et (ii) la capacité de la structure organisationnelle de la MOT d’impliquer la participation active des usagers au niveau de la planification, de la gestion, du financement et du design du projet. Afin d’atteindre cet objectif, une recherche empirique fut menée pour analyser le cas des inondations ayant eu lieu en 2003 dans une ville dans la région du Maghreb. Le niveau de satisfaction des usagers a été déterminé grâce à des indicateurs de transfert de technologie qui se basent sur l’analyse du « Cadre Logique » - une méthode d’évaluation largement utilisée dans le domaine du développement international. Les résultats de la recherche ne visent pas à identifier une relation de cause à effet entre les deux variables étudiées (la structure organisationnelle et la satisfaction des usagers). Cependant, ils mettent en évidence certains principes du montage et de la gestion des projets qui peuvent être mis en place pour l’amélioration des pratiques de reconstruction.