Synthèse de modèles de plantes et reconstructions de baies à partir d’images

Les plantes sont des elements essentiels du monde qui nous entoure. Ainsi, si l’on veut creer des environnements virtuels qui soient a la fois agreables et realistes, un effort doit etre fait pour modeliser les plantes. Malgre les immenses progres en vision par ordinateur pour reconstruire des objets de plus en plus compliques, les plantes restent difficiles a reconstruire a cause de la complexite de leur topologie. Cette these se divise en deux grandes parties. La premiere partie s’interesse a la modelisation de plantes, biologiquement realistes, a partir d’une seule image. Nous generons un modele de plante respectant les contraintes biologiques de son espece et tel que sa projection soit la plus fidele possible a l’image. La premiere etape consiste a extraire de l’image le squelette de la plante. Dans la plupart de nos images, aucune branche n’est visible et les images peuvent etre de qualite moyenne. Notre premiere contribution consiste en une methode de squelettisation basee sur les champs de vecteurs. Le squelette est extrait suite a un partitionnement non deterministe du feuillage de l’image assurant son realisme. Dans un deuxieme temps, la plante est modelisee en 3D. Notre deuxieme contribution est la creation de modeles pour differents types de plantes, basee sur les L-systemes. Puis, un processus d’analyse-par-synthese permet de choisir le modele 3D final : plusieurs propositions de squelette sont generees et un processus bayesien permet d’extraire le modele maximisant le critere a posteriori. Le terme d’attache aux donnees (vraisemblance) mesure la similarite entre l’image et la reprojection du modele, la probabilite a priori mesure le realisme du modele. Apres avoir genere des modeles de plantes, des modeles de fruits doivent etre crees. Ayant travaille principalement sur les pieds de vigne, nous avons developpe une methode pour reconstruire une grappe de raisin a partir d’au moins deux vues. Chaque baie est assimilee a un ellipsoide de revolution. La methode obtenue peut etre plus generalement adaptee a tout type de fruits assimilables a une quadrique de revolution. La seconde partie de cette these s’interesse a la reconstruction de quadriques de revolution a partir d’une ou plusieurs vues. La reconstruction de quadriques et, en general, la reconstruction de surfaces 3D est un probleme tres ancien en vision par ordinateur qui a donne lieu a de nombreux travaux. Nous rappelons les notions necessaires de geometrie projective des quadriques, et de vision par ordinateur puis, nous presentons un etat de l’art sur les methodes existantes sur la reconstruction de surfaces quadratiques. Nous detaillons un premier algorithme permettant de retrouver les images des foyers principaux d’une quadrique de revolution a partir d’une vue « calibree », c’est-a-dire pour laquelle les parametres intrinseques de la camera sont connus. Puis, nous detaillons comment utiliser ce resultat pour reconstruire, a partir d’un schema de triangulation lineaire, tout type de quadriques de revolution a partir d’au moins deux vues. Enfin, nous montrons comment il est possible de retrouver la pose 3D d’une quadrique de revolution dont on connait les parametres a partir d’un seul contour occultant. Nous evaluons les performances de nos methodes et montrons quelques applications possibles.