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Modélisation du corps humain par une approche surfacique et étude de sa variabilité

St-Pierre, Dave (2007). Modélisation du corps humain par une approche surfacique et étude de sa variabilité. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L'apparition de nouvelles technologies de numérisation 3D permet le passage de l'anthropométrie traditionnelle à l'anthropométrie 3D. Ce domaine offre de multiples avenues, tel que la conception de vêtements ou d'habitacles de voiture. Avant de pouvoir procéder à une quelconque conception, il faut d'abord trouver une bonne méthode pour modéliser les nuages de points obtenus par les numériseurs 3D. Le projet actuel propose une variante d'une méthode de modélisation utilisant une surface devant prendre la forme du nuage de points. L'approche utilisée permet également d'effectuer adéquatement le remplissage des trous générés par les occlusions du faisceau de lumière projeté par le numériseur.

Deux traitements sont effectués avant l'optimisation afin de faciliter le traitement de l'algorithme de modélisation. Il s'agit d'un alignement des centres de gravité et des systèmes d'axes et d'une normalisation de la hauteur des modèles tout en conservant les diverses proportions des modèles.

L'algorithme utilise un modèle infographique ressemblant à un être humain et procède à l'optimisation de ses sommets pour les faire coïncider avec ceux du modèle numérisé. Les endroits où sont les trous ou les zones pauvres en données sont indiqués à l'algorithme et celui-ci utilise alors la zone correspondante de la surface du modèle infographique pour boucher les trous ou palier au manque de données.

Les résultats obtenus permettent de montrer que l'algorithme de modélisation surfacique offre de très bonnes performances en un temps assez restreint. Certaines difficultés ont toutefois été rencontrées dans l'application des algorithmes d'alignement et de normalisation. Il a été possible de montrer que même si les marqueurs sont nécessaires, une normalisation de la hauteur des modèles améliore de beaucoup les résultats.

Finalement une analyse en composantes principales a été effectuée sur un ensemble de modèles et a permis de déterminer pour des modèles non normalisés que les premiers modes de variation sont la taille et le poids. Par la suite, d'autres variations de la forme apparaissent ainsi que ceux touchant à la posture. Pour des modèles normalisés, la variation de poids, de musculature, de hauteur de l'entrejambe sont observés, mais également la variation de la position des modèles.

Titre traduit

Human body modeling using a surface and variability analisys

Résumé anglais

The new technologies of the last few years in 3D modeling make possible the migration from the traditional anthropometry to the 3D anthropometry. The applications are various, for example the design of protection equipments or workstations. But prior to any use of this information, it is required to get an effective and efficient way to model the cloud of points obtained by the scanning process.

This project proposes a variation of an existing method that uses a surface optimized to take the shape of the point cloud. This algorithm also allows the hole filling process; those holes are the result of occlusion problem in to the scanning process. The principal addition of the project is principal components analysis of the digitized population, showing the modes of shape variation.

Before applying the reconstruction algorithm, the current algorithm proposes to align the center of gravity of the models, align the axis system and also normalise the height without breaking the proportions in the body.

The idea of the algorithm is to take an artistic digital model that looks like a real human and to make the optimisation of its vertices to the ones of the scanned models. In order to fill in the holes, it is required to indicate where the holes are and the areas where the information is poor. ln those areas, the algorithm will use the corresponding patches of the surface in the artistic model to fill the holes or to model the area poor in data.

The results obtained show that the surface modeling algorithm gives very good performance in a fairly short amount of time. Sorne difficulties have been encountered in the application of the axis alignment and in the normalisation. It was possible to show that even if it is impossible to do the modeling without the landmarks, the normalisation gives better results.

The PCA analysis indicates a number of variation modes: for non-normalized, the height and the weight are the main variation with some position variations. For the normalized population, the analysis shows some mode associated with the position of the model and others due to the weight and others shape variation.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie de la production automatisée". Bibliogr.: f. [212]-222.
Mots-clés libres: 3D, Approche, Corps, Etude, Forme, Humain, Infographique, Mannequin, Methode, Modelisation, Optimisation, Surfacique, Variabilite, Volumetrique
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Lepage, Richard
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Rioux, Marc
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de la production automatisée
Date de dépôt: 13 avr. 2011 15:21
Dernière modification: 01 déc. 2016 02:41
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/605

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