Reconstructing, transferring and editing of 3D surfaces

Résumé

La création de personnages et de visages réalistes est fastidieuse. Cette thèse commence par traiter le transfert de la structure d’animation d’un personnage 3D à un autre. Nous transférons l’armature et les poids de sommets entre des personnages ayant la même topologie de maillage. Notre approche prend en entrée l’armature source (maillage, hiérarchie de joints et poids de sommets) ainsi que le maillage du personnage cible. Nous calculons la position et l’orientation des joints qui incrustent l’armature dans le maillage cible, tout en déterminant les poids qui associent le maillage à l’armature. Pour ce faire, nous calculons la correspondance entre les maillages source et cible. Cette correspondance sert à formuler le transfert en une minimisation d’énergie complémentée d’un filtrage. Nous démontrons notre approche sur une variété de personnages, topologies de maillages et morphologies. Une opération fondamentale pour le transfert d’animation est d’établir une correspondance géométrique précise entre les deux personnages. Les méthodes de correspondances de l’état de l’art donnent des résultats globalement bons, mais entraînent souvent des imperfections localisées. En conséquence, nous proposons une nouvelle approche pour améliorer une correspondance donnée par raffinement local. L’approche procède en quatre phases : (i) création d’un ensemble épars de marqueurs dans les régions erronées; (ii) segmentation à basse distorsion par dilatation de région et aplatissement; (iii) optimisation de la déformation des segments pour aligner les marqueurs dans le domaine 2D; et (iv) agrégation des correspondances des différents segments pour mettre à jour la correspondance globale. De plus, nous proposons une nouvelle approche de déformation de maillage pour aligner les marqueurs. Nous ajustons progressivement les poids cotangents et appliquons la déformation de sorte à éviter l’inversion des triangles tout en maintenant une faible distorsion. Notre nouvelle approche, Iterative Least Squares Conformal Mapping (ILSCM), surpasse les autres méthodes de déformation. Finalement, nous proposons une approche pour construire des modèles de morphage 3D (3DMM) de visages avec un contrôle intuitif d’édition. Les méthodes actuelles de 3DMM manquent de contrôle. Nous créons un 3DMM en combinant des 3DMM locaux pour les yeux, le nez, la bouche, les oreilles et le masque facial. Nous proposons une nouvelle approche de sélection des meilleurs vecteurs propres des différents 3DMM locaux pour s’assurer que le 3DMM combiné est expressif et précis. Les contrôles exposés à l’utilisateur proviennent de la littérature en anthropométrie. D’un vaste ensemble de mesures anthropométriques, nous sélectionnons celles qui permettent de reconstruire avec précision notre base de données. Nous associons les mesures aux vecteurs propres des 3DMM par des matrices de correspondances calculées à partir d’une base de données de visages numérisés.

Date	2 avr. 2021
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Eric Paquette (Directeur(-trice))