Modèle discret guidé par l'acquisition pour les objets déformables – PhysiGrafix

Les objets déformables sont présents à toutes les échelles dans la nature. Simuler leur comportement de façon précise est un défi important pour de nombreuses disciplines allant de l'ingénierie jusqu'aux effets spéciaux réalisés pour le cinéma. Malgré des avancées importantes dans ce domaine, la simulation physique reste limitée par de longs cycles de conception qui requièrent de l'intuition et une grande expertise technique. De plus, ne pouvant tenir compte de toutes les propriétés des matériaux, de chaque interaction et de chaque environnement, le passage à l'échelle des techniques existantes est un défi de plus à surmonter. Les travaux de recherche que je propose d'aborder ont pour but de surmonter ces difficultés en développant de nouveaux modèles mathématiques discrets capables de rendre compte des déformations observées par acquisition automatique (vision par caméra). Ces modèles seront développés à partir de la géométrie différentielle, des théories mécaniques et des éléments finis. L'approche usuelle se fonde sur des hypothèses (décrites sous forme d'équations) sur le comportement physique des matériaux. Ces équations sont ensuite discrétisées par projection sur une base de fonction choisie a priori (telles que les bases polynomiales dans les méthodes par éléments finis). Le choix des bases de fonction a un impact très important sur la résolution du problème. En effet, il détermine l'erreur due à la projection et peut engendrer les principales difficultés rencontrées en simulations tels que la présence de fausses énergies, des blocages et des effets de sabliers. Notre objectif est de développer de nouveaux modèles de déformation, dans lesquels les bases de fonctions pourront être apprise par l'acquisition du phénomène, et par conséquent hériteront d'un comportement physique en parfaite adéquation avec la réalité. De plus, cette approche évite les problèmes de discrétisations décrit précédemment dans l'approche usuelle. Pour atteindre cet objectif, je propose le projet PhysiGrafix qui comporte les 3 modules suivants : (1) suivit et reconstruction automatique d'une représentation grossière des objets à partir d'un ensemble de camera (2) réduction du problème en encodant les modes de déformations significatifs des objets et en éliminant les paramètres superflus tels que les déformations rigides. (3) utilisation du modèle physique appris pour éditer de nouvelles animations ou le transposer à des modèles similaires. Cette recherche est motivée par des applications réelles, présentes dans un vaste panel de disciplines telles que la chirurgie virtuelle, la conception d'objets industriels, ou encore la réalisation d'effets spéciaux pour le cinéma.