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Theses Year : 2005

3D indexing of object databases using enhanced Reeb graphs

Indexation 3D de bases de donnees d'objets par graphes de Reeb ameliores

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Abstract

The strong development of numerical technologies has lead to efficient 3D acquisition of real objects and rendering of 3D methods. Nowadays 3D object databases appear in various areas for leisure (games, multimedia) as well as for scientific applications (medical, industrial part catalogues, cultural heritage, etc.). Large database can be nowadays quickly populated using 3D mesh acquisition and reconstruction tools which have become easy to use, and with new ergonomic 3D design tools which have become very popular. As database size is growing, tools to retrieve information become more and more important. 3D object indexing appears to be a useful and very promising way to manage this new kind of data. As our study took place in the framework of the european project SCULPTEUR IST-2001-35372 which involved museums, we worked with museological 3D model databases. Database indexing consists on defining a method able to perform comparisons between the database elements. Similarity retrieval is one of the main application: using a research “key”, a subset of elements with the most similar keys are extracted from the database.

This manuscript presents a 3D shape matching method for 3D mesh models applied to content-based search in database of 3D objects. The approach is based on the multiresolution Reeb graph (MRG) proposed by [Hilaga et al, 01]. MRG provides a rich representation of shapes able in particular to embed the object topology. In our framework, we consider 3D mesh models of various geometrical complexity, of different resolution, and when available with color texture map. The original approach, mainly based on the 3D object topology, is not accurate enough to obtain satisfying matching. Therefore we propose to reinforce the topological consistency conditions of the matching and to merge within the graph geometrical and visual information to improve matching and calculation of shape similarity between models. Besides, all these new attributes can be freely weighted to fit the user requirements for object retrieval. We obtain a flexible multiresolutional and multicriteria representation that we called augmented multiresolution Reeb graph (aMRG). The approach has been tested and compared with other methods. It reveals very performant for the retrieval and the classification of similar 3D shapes.
La rapide avancée de la technologique numérique a permis d'améliorer les méthodes d'acquisition et de rendu de modèles 3D. On peut constater qu'aujourd'hui les bases de données d'objets 3D sont présentes dans beaucoup de domaines, qu'ils soient ludiques (jeux, multimédia) ou scientifiques (applications médicales, industrielles, héritage culturel, etc.). La facilité d'acquisition et de reconstruction des modèles 3D, ainsi que leur modélisation permettent de créer de grandes bases de données, et il devient difficile de naviguer dans ces bases pour retrouver des informations. L'indexation des objets 3D apparaît donc comme une solution nécessaire et prometteuse pour gérer ce nouveau type de données. Notre étude s'insérant dans le cadre du projet européen SCULPTEUR IST-2001-35372 dont des partenaires étaient des musées, nous avons donc travaillé avec des bases de données de modèles 3D muséologiques. L'indexation des éléments d'une base de données consiste à définir une méthode permettant d'effectuer des comparaisons parmi les composants de cette base. Actuellement, une des principales applications consiste à effectuer des requêtes de similarité : étant donné une "clé'' de recherche, on extrait de la base de données les éléments ayant la clé la plus similaire.

Nous présentons dans ce mémoire une méthode d'indexation de modèles 3D appliquée aux recherches par similarité de forme et d'aspect dans des bases de données d'objets 3D. L'approche repose sur la méthode d'appariement de graphes de Reeb multirésolution proposée par [Hilaga et al, 01]. Dans le cadre de notre étude, nous travaillons avec des maillages de modèles 3D de géométrie plus ou moins complexes, à différents niveaux de résolution, et parfois texturés. L'approche originale, basée sur la topologie des objets 3D, s'est avérée insuffisante pour obtenir des appariements satisfaisants. C'est pourquoi nous proposons d'étendre les critères de cohérence topologique pour les appariements et de fusionner au graphe des informations géométriques et visuelles pour améliorer leur mise en correspondance et l'estimation de la similarité entre modèles. Ces attributs sont librement pondérables afin de s'adapter au mieux aux requêtes d'un utilisateur. Nous obtenons une représentation souple, multicritère et multirésolution que nous nommons graphe de Reeb multirésolution augmenté (aMRG). Nous comparons cette approche à un ensemble varié de méthodes d'indexation. Elle se révèle être très performante pour retrouver les objets de formes similaires et discerner les différentes classes de formes 3D.
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Dates and versions

tel-00009843 , version 1 (28-07-2005)

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  • HAL Id : tel-00009843 , version 1

Cite

Tony Tung. Indexation 3D de bases de donnees d'objets par graphes de Reeb ameliores. Interface homme-machine [cs.HC]. Télécom ParisTech, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00009843⟩
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