Introduction

Dans le cadre du projet de chef d'oeuvre du Master M2 IGAI, nous avons développé un plugin au moteur de rendu temps réel Radium-Engine intégrant la methode de visualisation de nuages de points décrite dans l'article "Dynamic Sampling and Rendering of Algebraic Point Set Surfaces". Radium-Engine est un projet de l'Institut de Recherche en Informatique de Toulouse (IRIT). Ce chef d'oeuvre était supervisé par M. Nicolas Mellado, chercheur à l'IRIT dans l'équipe VORTEX.

Résumé de l'article

Avec l’arrivée des méthodes de numérisation 3D telles que le scanner laser, la représentation par nuage de points devient bien plus courante pour représenter les surfaces d’objets en 3 dimensions. Cette représentation de plus en plus facile à obtenir, est assez complexe à visualiser. Les problèmes majeurs étant le bruit généré lors de l’acquisition des points et la quantité de données à manipuler si l’on souhaite représenter avec une grande précision la scène d’origine.

Dans cette optique, Gaël Guennebaud et ses collègues proposent une méthode, se basant sur les surfaces algébriques définies par un ensemble de points, permettant d'approcher la surface décrite par les points d'origine par un nouveau nuage de points plus précis et ceci en temps réel.

Cette technique permet d'atténuer le bruit dans le nuage d'origine et permet également aux utilisateurs de manipuler des nuages de points moins précis. Cependant, cette méthode étant très complexe, une implémentation utilisant la parallélisation sur GPU (CUDA) est fortement recommandée dans l'article pour atteindre un nombre d'images par seconde convenable. Une implémentation est d'ailleurs proposée par les chercheurs dans l'article.

Pour plus de précision sur cet article, vous pouvez vous reportez à notre rapport de Méthodes et Algorithmes ou bien à l'article directement.

Notre participation

Radium-Engine étant un projet en cours à l'IRIT, nous avons fait des modifications au moteur lui-même :

• Accessibilité depuis un plugin du viewer, l'élément de l'interface affichant le rendu (donne accès à la caméra, aux classes effectuant le rendu ...)
• Possibilité d'ajout d’une classe de rendu via le viewer
• Support des points dans Radium (modification de la classe Mesh gérant les informations sur les objets)
• Ajout de la propriété “Splat’s Radius”
• Ajout des “Pointy” RenderObjects, le RenderObject gérant textures et configuration de shader associée à un objet
• Ajout de différents shaders pour le rendu de point :
• Un couple vertex/fragment shader, utilisant le système de splat d'OpenGL.
• Quad non orientés avec ses dimensions en pixels
• Un triplé vertex/geometry/fragment shader, créant des quads retaillés en disque.
• Disque orienté selon la normale avec ses dimensions en unité de la scène

Fonctionnalités du plugin :

• Rendu basique de points
• Instanciation de “Pointy” RenderObjects automatique à l’ouverture d’un fichier
• Implémentation de l’article incomplète, cependant personnalisable :
• différentes méthodes de rééchantillonnage
• différentes méthodes de sélection des voisins
• implémentation CUDA optionnelle de certaine étapes
• parallélisation de certaines étapes sur CPU (OpenMP)

Résultats

Vous pouvez voir ci-dessous des exemples de résultats obtenus avec notre plugin :

Modèle à 8146 points sur CPU :

Modèle à 100 207 points sur GPU :

Références

[Guennebaud, Gaël, Marcel Germann, and Markus Gross. "Dynamic sampling and rendering of algebraic point set surfaces." Computer Graphics Forum. Vol. 27. No. 2. Blackwell Publishing Ltd, 2008.]