Soutenance : Modélisation de zones urbaines virtuelles

IntroductionEtat de l’art

DEMONS LEGabarits

Conclusion

Modelisation automatique de zones urbainesThese de doctorat specialite informatique

Mathieu Larive

Directeur de these Veronique GaildratInstitut de Recherche en Informatique de Toulouse

Mathieu Larive Modelisation automatique de zones urbaines 1


DEMONS LEGabarits

Conclusion

Plan

1 Introduction

2 Etat de l’art

3 DEMONS LE : placement automatique d’objets

4 Systeme de generations de batiments a base de gabarits

5 Conclusion et perspectives



DEMONS LEGabarits

Conclusion

Plan

1 Introduction

2 Etat de l’art






DEMONS LEGabarits

Conclusion

Plan

1 Introduction

2 Etat de l’art






DEMONS LEGabarits

Conclusion

Plan

1 Introduction

2 Etat de l’art






DEMONS LEGabarits

Conclusion

Plan

1 Introduction

2 Etat de l’art






DEMONS LEGabarits

Conclusion

Introduction

1 Introduction

2 Etat de l’art






DEMONS LEGabarits

Conclusion

Collaboration

Vortex :

Visual Objects : from Reality To EXpression.

Modelisation d’environnements virtuels

Outils de modelisation declarative.

Oktal Synthetic Environment :

Gamme d’outils de visualisation : rendu dans plusieursdomaines spectraux : infrarouge, radar, BNL, acoustique etvisible.

Modeleur de terrain AGETIM (Atelier de GEneration deTerraIn Multi senseur).



DEMONS LEGabarits

Conclusion

Collaboration

Vortex :

Visual Objects : from Reality To EXpression.

Modelisation d’environnements virtuels

Outils de modelisation declarative.

Oktal Synthetic Environment :

Gamme d’outils de visualisation : rendu dans plusieursdomaines spectraux : infrarouge, radar, BNL, acoustique etvisible.

Modeleur de terrain AGETIM (Atelier de GEneration deTerraIn Multi senseur).


Problematique

Problematique


DEMONS LEGabarits

Conclusion

Introduction

Objectifs :

Etre capable de creer rapidement une ville plausible(geotypique) autour d’une zone deja modelisee(geospecifique).

Atteindre un degre de precision satisfaisant pour permettre lanavigation au niveau du sol :

Modelisation de l’interieur des batiments.Modelisation geometrique des details de la zone urbaine(mobilier urbain, ouvertures des batiments, etc.).

Consequences :

Etudes de techniques automatiques pour AGETIM.



DEMONS LEGabarits

Conclusion

Introduction

Objectifs :




Consequences :




DEMONS LEGabarits

Conclusion

Introduction

Objectifs :



Modelisation de l’interieur des batiments.

Modelisation geometrique des details de la zone urbaine(mobilier urbain, ouvertures des batiments, etc.).

Consequences :




DEMONS LEGabarits

Conclusion

Introduction

Objectifs :




Consequences :




DEMONS LEGabarits

Conclusion

Introduction

Objectifs :




Consequences :




DEMONS LEGabarits

Conclusion

Zones urbainesReseaux routiersBlocsParcellesExterieurs de batimentsPlans de batimentsMobilier

Etat de l’art

1 Introduction

2 Etat de l’art






DEMONS LEGabarits

Conclusion


Etapes de generation

Zone urbaine

Represente un volume de donnees tropimportant pour etre directement :

apprehende,

modelise,

visualise.

Niveaux de detail logiques

Approche multi-resolution a base destructures logiques imbriquees afin depermettre un traitement cible.



DEMONS LEGabarits

Conclusion



Zone urbaine


apprehende,

modelise,

visualise.





DEMONS LEGabarits

Conclusion



Zone urbaine


apprehende,

modelise,

visualise.





DEMONS LEGabarits

Conclusion


Zones urbaines

Niveau le plus vague d’information

Surface couverte par la ville.

Information definie au sein d’un SIG.

Donnees supplementaires sous forme de cartes :

altimetriques,

hydrographiques,

de vegetation,

de densite de population.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Zones urbaines





altimetriques,

hydrographiques,

de vegetation,




DEMONS LEGabarits

Conclusion


Zones urbaines





altimetriques,

hydrographiques,

de vegetation,




DEMONS LEGabarits

Conclusion


Zones urbaines





altimetriques,

hydrographiques,

de vegetation,




DEMONS LEGabarits

Conclusion


Zones urbaines





altimetriques,

hydrographiques,

de vegetation,




DEMONS LEGabarits

Conclusion


Zones urbaines





altimetriques,

hydrographiques,

de vegetation,




DEMONS LEGabarits

Conclusion


Zones urbaines





altimetriques,

hydrographiques,

de vegetation,




DEMONS LEGabarits

Conclusion


De la zone urbaine aux reseaux routiers

Reseau routier

Generalement stocke sous forme de graphe

Utilisation de schemas de construction

Fig.: Exemples de schemas urbains [Liege, 1996]



DEMONS LEGabarits

Conclusion



Reseau routier






DEMONS LEGabarits

Conclusion



Reseau routier






DEMONS LEGabarits

Conclusion



L-System

CityEngine [Parish et al., 2001], une chaıne d’outils couvrantles quatre premieres etapes.

Generation basee sur un L-System parametrique stochastique.

Utilisation de cartes pour definir les zones d’influence desparametres.



DEMONS LEGabarits

Conclusion



L-System






DEMONS LEGabarits

Conclusion



L-System





Resultat


DEMONS LEGabarits

Conclusion


Du reseau routier aux blocs

Bloc :

Surface connexe entouree de routes (ilot urbain).

Complexite negligeable

realisation pendant la generation du reseauurbain,calcul d’intersections au sein du reseau routier.

Premiere etape de hierarchisation :

limitation aux polygones convexes,fusion des zones trop petites.

Specifications des blocs (zac, bureaux,residentiel, espace vert, lac, etc.)



DEMONS LEGabarits

Conclusion



Bloc :









DEMONS LEGabarits

Conclusion



Bloc :









DEMONS LEGabarits

Conclusion



Bloc :









DEMONS LEGabarits

Conclusion


Du bloc aux parcelles

Parcelle :

Surface possedant une seule adresse postale.Un batiment est inclus au sein d’une unique parcelle, mais uneparcelle peut accueillir plusieurs batiments.

Utilise pour diminuer lacombinatoire des methodes :

au sein du bloc pour laparcellisation,au sein de la parcelle pour lesoperations ulterieures (placementbatiments, vegetation).



DEMONS LEGabarits

Conclusion



Parcelle :






DEMONS LEGabarits

Conclusion



Parcelle :






DEMONS LEGabarits

Conclusion



Parcellisation geometrique [Perret, 2006]

Utilisation d’algorithmes plus evolues :

diagramme de Voronoı [Ghosh, 1990],squelette droit [Felkel et al., 1998].

Applicables aux polygones simples.

Parametrable avec les largeurs, profondeurs et surfaces desparcelles.



DEMONS LEGabarits

Conclusion










DEMONS LEGabarits

Conclusion










DEMONS LEGabarits

Conclusion










DEMONS LEGabarits

Conclusion



Parcellisation selon unschema [Liege, 1996]

Utilisation deschemas existants enurbanisme.

Espace de recherchefaiblement discretise.

Guidage strict de larecherche.



DEMONS LEGabarits

Conclusion









DEMONS LEGabarits

Conclusion









DEMONS LEGabarits

Conclusion


Generation d’exterieurs de batiments

Definis par :

un (ou plusieurs contours 2D),

une hauteur.

Contraints par :

le voisinage,

le type de quartier.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Generation d’exterieurs de batiments

Definis par :

un (ou plusieurs contours 2D),

une hauteur.

Contraints par :

le voisinage,

le type de quartier.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


L-System :

CityEngine [Parish et al., 2001]

Approche geometrique.

Structure pyramidale.

FL-System [Perret, 2006]

Generation d’un modelegeometrique a chaque etapede derivation.

Systeme de cache pourameliorer les performancesde la reecriture.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


L-System :

CityEngine [Parish et al., 2001]

Approche geometrique.

Structure pyramidale.

FL-System [Perret, 2006]

Generation d’un modelegeometrique a chaque etapede derivation.

Systeme de cache pourameliorer les performancesde la reecriture.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Grammaire de formes :

Instant Architecture[Wonka et al., 2003]

Split grammar : grammairesde formes parametriques.

Grammaire de controle.

Batiments realistes a partirde descriptions precises ouvagues.



DEMONS LEGabarits

Conclusion



CGA Shape [Muller et al., 2006]

Grammaire de formesarchitecturales.

Langage plus expressif,modelisation de batimentscomplexes par assemblagede formes complexes.

Prise en compte del’occlusion et del’alignement entre facades.



DEMONS LEGabarits

Conclusion



CGA Shape [Muller et al., 2006]

Grammaire de formesarchitecturales.

Langage plus expressif,modelisation de batimentscomplexes par assemblagede formes complexes.

Prise en compte del’occlusion et del’alignement entre facades.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Generation de plans de batiments

Approche CSP

Partition des etages du batiment en pieces.

Probleme resolu a l’aide de l’approche CSP [Maculet, 1991] :

batiments rectangulaires,pieces rectangulaires.



DEMONS LEGabarits

Conclusion



Ameliorations :

EAAS [Charman, 1995] :

nouvelle technique de filtrage,large choix d’heuristiques et de mecanismes de backtrack.

ARCHiPLAN [Medjoub et al., 2001] :

heuristique dso (dynamic space ordering),niveau de solution topologique.



DEMONS LEGabarits

Conclusion



Ameliorations :

EAAS [Charman, 1995] :

nouvelle technique de filtrage,large choix d’heuristiques et de mecanismes de backtrack.

ARCHiPLAN [Medjoub et al., 2001] :

heuristique dso (dynamic space ordering),niveau de solution topologique.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Placement du mobilier

Probleme d’amenagement spatial :

Instancier des objets 3D caracterises par :

leur description geometrique,leur position (2D ou 3D),leurs orientations (de une a trois),eventuellement leur mise a l’echelle.

Probleme NP-complet :

complexite exponentielle.

Traite comme un probleme de satisfaction de contraintes enmodelisation declarative.



DEMONS LEGabarits

Conclusion











DEMONS LEGabarits

Conclusion











DEMONS LEGabarits

Conclusion



Approche CSP :

Approches isothetiques [Kwaiter, 1998,Bonnefoi et al., 1999, Le Roux, 2003].

Approches non isothetiques[Ruchaud et al., 2002, Le Roux, 2003].

Metaheuristiques :

Algorithmes genetiques[Sanchez et al., 2003,Vassilas et al., 2002].



DEMONS LEGabarits

Conclusion



Approche CSP :



Metaheuristiques :




DEMONS LEGabarits

Conclusion



Approche CSP :



Metaheuristiques :




DEMONS LEGabarits

Conclusion

IntroductionMetaheuristiquesMise en œuvreResultatsConclusion

DEMONS LE : placement automatique d’objets

1 Introduction

2 Etat de l’art






DEMONS LEGabarits

Conclusion


DEMONS LE : placement automatique d’objets

3 DEMONS LE : placement automatique d’objetsIntroductionMetaheuristiquesMise en œuvreResultatsConclusion



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Introduction

DEMONS : DEclarative MOdeliNg System

Probleme d’amenagement spatial d’une scenetridimensionnelle.

Etudie sous la forme d’un probleme de resolution parcontraintes.

Deux grandes familles de methodes :

exactes (completes)[Kwaiter, 1998, Le Roux, 1999, Le Roux et al., 2003],approchees (incompletes) [Sanchez et al., 2003].



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Introduction

DEMONS : DEclarative MOdeliNg System

Probleme d’amenagement spatial d’une scenetridimensionnelle.

Etudie sous la forme d’un probleme de resolution parcontraintes.

Deux grandes familles de methodes :

exactes (completes)[Kwaiter, 1998, Le Roux, 1999, Le Roux et al., 2003],approchees (incompletes) [Sanchez et al., 2003].



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Metaheuristiques

Premieres methodes approchees dediees a des problemesspecifiques.

Metaheuristiques

Ensemble de concepts fondamentaux et de mecanismesd’intensification et de diversification, qui permettent d’aider a laconception de methodes heuristiques.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Metaheuristiques

Avantages :

Mise en œuvre facilitee (fonction d’evaluation).

Systemes interactifs (possibilite de limiter le tempsd’execution).

Capacite a traiter de tres vastes domaines de recherche.

Facilement parallelisables.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Metaheuristiques

Inconvenients

Une solution optimale au probleme peut ne pas etre trouvee.

L’inconsistance d’un probleme ne peut pas etre prouvee.

Les meilleurs resultats sont atteints avec des parametresideaux empiriques.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Metaheuristiques

Adequations a notre probleme

Domaine de recherche tres vaste.

Certaines contraintes ne sont pas differentiables.

Scenes plus realistes car naturellement non ordonnees.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Metaheuristique

Recherche Tabou [Glover, 1986]

A chaque etape de derivation, choix de la meilleureconfiguration dans le voisinage.

Possibilite de degrader la fonction de cout.

Liste tabou qui stocke les k dernieres configurations visitees.

La liste tabou permet de s’affranchir des cycles de longueurinferieure ou egale a k.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Mise en œuvre

Limitations usuelles des solveurs de contraintes :

objets isothetiques,

placement de boıtes englobantes.

DEMONS LE

Modeleur declaratif interactif.

Orientation libre des objets.

Utilisation de l’enveloppe convexe des objets.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Mise en œuvre

Limitations usuelles des solveurs de contraintes :

objets isothetiques,

placement de boıtes englobantes.

DEMONS LE

Modeleur declaratif interactif.

Orientation libre des objets.

Utilisation de l’enveloppe convexe des objets.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Mise en œuvre

Operateurs de Minkowski :

Introduits dans le domaine de la planification de trajectoire.

Operateurs d’intersection et d’inclusion entre polygonesconvexes.

Utilises au sein de DEMONS LE pour calculer le degre desatisfaction des contraintes.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Mise en œuvre

Somme de Minkowski :

La somme de Minkowski peut etre vue comme l’operateuraddition dans l’espace des polygones.

Decrite comme une croissance ou une dilatation d’unpolygone par un autre polygone.

Somme de Minkowski

S = T ⊕ B = B ⊕ T =⋃

p ∈T

B~tp =⋃

p ∈B

T ~bp


Application au probleme de placement

Theoreme : (O’Rourke [O’Rourke, 1998])

Soit B, un polygone a placer et r son point de reference. Soit P,un polygone obstacle.



Soit B, un polygone a placer et r son point de reference. Soit P,un polygone obstacle.Alors le polygone P+ = P ⊕ −B est l’ensemble des points :



Soit B, un polygone a placer et r son point de reference. Soit P,un polygone obstacle.Si B est translate de facon a ce que r soit strictement interieur aP+, alors B chevauche P.



Soit B, un polygone a placer et r son point de reference. Soit P,un polygone obstacle.Si B est translate de facon a ce que r repose sur l’enveloppe deP+, alors P et B se touchent.



Soit B, un polygone a placer et r son point de reference. Soit P,un polygone obstacle.Si B est translate de facon a ce que r soit strictement exterieur aP+, alors P et B sont disjoints.


DEMONS LEGabarits

Conclusion


Mise en œuvre

Domaines et objets

Domaine de placement : liste de surfaces supports.

Orientation libre autour de l’axe vertical (gestion dessymetries).

Enveloppe convexe de la projection orthographique au sol del’objet.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Mise en œuvre

Domaines et objets

Domaine de placement : liste de surfaces supports.

Orientation libre autour de l’axe vertical (gestion dessymetries).

Enveloppe convexe de la projection orthographique au sol del’objet.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Mise en œuvre

Contraintes

Contraintes binaires, probleme local de placement.

Contraintes de plus haut niveau par combinaison decontraintes.

Terminologie de Vandeloise [Vandeloise, 1986].

Terminologie de Vandeloise

Objetcible Contrainte(p) Objetsite

La tasse posee sur la table.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Contraintes

Topologiques :

au dessus,

a l’interieur,

devant / derriere,

a gauche / a droite.

Physiques :

disjonction,

gravite.

De distance :

egale a d ,

inferieure a d ,

superieure a d .

D’orientation :

face a,

vers,

parallele,

oppose a,

dos a



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Contraintes

Topologiques :

au dessus,

a l’interieur,

devant / derriere,


Physiques :

disjonction,

gravite.

De distance :

egale a d ,

inferieure a d ,

superieure a d .

D’orientation :

face a,

vers,

parallele,

oppose a,

dos a



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Contraintes

Topologiques :

au dessus,

a l’interieur,

devant / derriere,


Physiques :

disjonction,

gravite.

De distance :

egale a d ,

inferieure a d ,

superieure a d .

D’orientation :

face a,

vers,

parallele,

oppose a,

dos a



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Contraintes

Topologiques :

au dessus,

a l’interieur,

devant / derriere,


Physiques :

disjonction,

gravite.

De distance :

egale a d ,

inferieure a d ,

superieure a d .

D’orientation :

face a,

vers,

parallele,

oppose a,

dos a


Resultats

Fig.: 431 objets, 50065 contraintes en 4 minutes.


DEMONS LEGabarits

Conclusion


Conclusion

DEMONS LE :

modelisation intuitive de scenes complexes par un utilisateurnon expert,

controle du temps d’execution,

generation de scenes realistes par l’utilisation de methodesstochastiques,

seule la recherche tabou a ete mise en oeuvre.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Conclusion

DEMONS LE :

modelisation intuitive de scenes complexes par un utilisateurnon expert,

controle du temps d’execution,

generation de scenes realistes par l’utilisation de methodesstochastiques,

seule la recherche tabou a ete mise en oeuvre.



DEMONS LEGabarits

Conclusion

IntroductionGabarits de facadesGabarits de fondations et de toitsResultatsConclusion

Systeme de generations de batiments a base de gabarits

1 Introduction

2 Etat de l’art






DEMONS LEGabarits

Conclusion


Systeme de generation de facades a base de grammaires demurs

4 Systeme de generations de batiments a base de gabaritsIntroductionGabarits de facadesGabarits de fondations et de toitsResultatsConclusion



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Introduction

Cadre d’utilisation :

A partir des donnees de batiments contenues dans un Systemed’Information Geographique :

embase : polygone tridimensionnel,hauteur des murs,hauteur du toit.

Generation de la geometrie des batiments en fonction desinformations disponibles.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Introduction

Gabarit :

Description abstraite d’un objet contenant les informationsnecessaires a son instanciation geometrique.

Gabarit de batiments :

gabarits de facades,

gabarits de fondations,

gabarits de toits.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Introduction

Gabarit :

Description abstraite d’un objet contenant les informationsnecessaires a son instanciation geometrique.

Gabarit de batiments :

gabarits de facades,

gabarits de fondations,

gabarits de toits.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Gabarits de facades

Instant Architecture [Wonka et al., 2003]

Resultats de qualite avec une bonne gestion des alignements.

Uniquement geometrique.

Approche generique.

Objectifs :

Systeme specifique aux batiments, base sur des grammaires demurs.

Explicitant le recours aux repetitions horizontales et verticales.

Facile a comprendre et a utiliser.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Gabarits de facades

Instant Architecture [Wonka et al., 2003]

Resultats de qualite avec une bonne gestion des alignements.

Uniquement geometrique.

Approche generique.

Objectifs :

Systeme specifique aux batiments, base sur des grammaires demurs.

Explicitant le recours aux repetitions horizontales et verticales.

Facile a comprendre et a utiliser.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Gabarits de facades

Gabarit de facade :

une liste de mot clefs,

un mur primaire,

un materiau.

Feuille de style decrivant :

l’aspect du mur,

les dimensions et types possibles de fenetres et de portes,

le placement des elements sur la facade.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Grammaire de murs

Grammaire formelle :

un ensemble fini de symboles terminaux,

un ensemble fini de symboles non-terminaux,

un symbole initial,

un ensemble fini de regles de production.

Grammaire parametrique de murs tridimensionnels isometriques.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Grammaire de murs

Grammaire formelle :

un ensemble fini de symboles terminaux,

un ensemble fini de symboles non-terminaux,

un symbole initial,

un ensemble fini de regles de production.

Grammaire parametrique de murs tridimensionnels isometriques.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Grammaire de murs

Ensemble minimum de cinq regles (ou murs) :

une regle terminale,

trois regles de positionnement,

une regle de repetition.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Grammaire de murs

Pan de mur WP :

Unique symbole terminal.

Parametres :Textures :

de fond,de decoration.

Un objet 3D.Dimensions.

Faces de fond facultatives.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Grammaire de murs

Pan de mur WP :








DEMONS LEGabarits

Conclusion


Grammaire de murs

Pan de mur WP :








DEMONS LEGabarits

Conclusion


Grammaire de murs

Pan de mur WP :








DEMONS LEGabarits

Conclusion


Mur a bordure BW

Mur a bordure :

quatre marges,

un element central quireference un mur fils.

Chaque marge constituee de :

une taille,

une politique deredimensionnement

minimum,maximum,fixe.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Mur extrude EW

Mur extrude :

une profondeur (negative oupositive),

quatre booleens controlantla generation des faces deprofondeur,

un objet 3D decoratif(facultatif).



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Grille de murs WG

Grille de murs :

contient un unique mur fils,

repetition verticale et/ouhorizontale.

WG −→W (h)(v)



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Liste de murs WL

Liste de murs :

contient plusieurs murs fils,

direction verticale ouhorizontale.

WG −→W1W2...Wn

Repartition de l’espace enfonction des dimensions descomposants.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Grammaire de murs

Resume :

Creation de gabarits de facades aussi complexes quenecessaire.

Utilisation des schemas de repetition.

Alignement entre les differentes composantes de la facade.

Utilisation d’objets 3D externes.


Resultats

Resultats

Resultats

Resultats

Resultats


DEMONS LEGabarits

Conclusion


Gabarits de toits et de fondations

Gabarits de fondations :

Necessaire a la coherence visuelle.

Utiles pour ajuster le batiment avec le sol (non plan).

Gabarit de fondation :

Contient un type de fondation et un materiau de fondation.



DEMONS LEGabarits

Conclusion



Gabarits de toits :

Algorithme du squelette droit [Felkel et al., 1998].Valide sur tout polygone non auto-intersectant.

Gabarit de toit :

Contient un type de toit, de debord de toit et de support ainsi quedes materiaux.



DEMONS LEGabarits

Conclusion



Gabarits de toits :


Gabarit de toit :




DEMONS LEGabarits

Conclusion



Gabarits de toits :


Gabarit de toit :




DEMONS LEGabarits

Conclusion



Gabarits de toits :


Gabarit de toit :



Resultats

Une embase pour plusieurs batiments

Building hausmanien avec un toit alsacien (94 faces).

Resultats


Batiment vitre, avec deux objets 3D externes pour les entrees et untoit plat (350 faces).

Resultats


Batiment faisant massivement appel a l’extrusion, avec un toit aquatre pentes (5600 faces).

Resultats

Zone urbaine constituee de 17 362 batiments

Generation en 7mn 55 sec pour 920 182 faces.


DEMONS LEGabarits

Conclusion


Conclusion

Generation des batiments a partir de n’importe quelleembase :

convexe, non convexe, non plane, trouee.

Batiments generes valides :

pas de trous, pas de recouvrement de faces, pas de facadesvides,pas de portes ou de fenetres coupees par un angle de mur.

Controle de la complexite geometrique du gabarit.

Differents types de toits, independamment de la complexite del’embase.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Conclusion









DEMONS LEGabarits

Conclusion


Conclusion









DEMONS LEGabarits

Conclusion


Conclusion









DEMONS LEGabarits

Conclusion


Conclusion

Possibilite de recreer desfacades de batiments (apartir de photographies).



DEMONS LEGabarits

Conclusion

Conclusion et perspectives

1 Introduction

2 Etat de l’art






DEMONS LEGabarits

Conclusion


A chaque etape sa methode de generation

Reseau routier : L-System [Parish et al., 2001].

Parcelles : methodes geometriques avancees [Perret, 2006],avec post-traitement.

Exterieurs de batiments : gabarit de batiment.

Cloisonnement de batiments : procedural ouapprofondissement des approches CSP [Maculet, 1991].

Placement des objets : modeleur declaratif et solveurs decontraintes.



DEMONS LEGabarits

Conclusion


Perspectives : Inventer et reconstruire

Chaque etape doit pouvoir creer un resultat :

geotypique,geospecifique.

Par exemple, les reseaux routiers pourraient etre obtenus :

par extraction a partir de cartes ou de photos satellites,par generation en utilisant les donnes sociostatistiquesdisponibles.



DEMONS LEGabarits

Conclusion

DEMONS LE

Contribution :

Modelisation intuitive de scenes complexes par un utilisateurnon expert.

Controle du temps d’execution.

Generation de scenes realistes par utilisation de methodesstochastiques.

Perspectives :

Evaluer d’autres metaheuristiques.

Choix automatique du meilleur solveur pour un probleme.

Regrouper les objets ayant une relation forte.



DEMONS LEGabarits

Conclusion

DEMONS LE

Contribution :

Modelisation intuitive de scenes complexes par un utilisateurnon expert.

Controle du temps d’execution.

Generation de scenes realistes par utilisation de methodesstochastiques.

Perspectives :

Evaluer d’autres metaheuristiques.

Choix automatique du meilleur solveur pour un probleme.

Regrouper les objets ayant une relation forte.



DEMONS LEGabarits

Conclusion

Gabarits de batiments

Contribution :

Generation rapide de batiments complexes.

Apprentissage et utilisation simple (editeur de gabarit).

Prise en compte des facades, toits et fondations.

Gabarits reutilisables sur n’importe quelle embase.

Perspectives :

Creation automatique de gabarits de facades a partir dephotographies [Muller et al., 2007].

Couplage avec les bases de donnees des logiciels demappemonde virtuelle.



DEMONS LEGabarits

Conclusion

Gabarits de batiments

Contribution :

Generation rapide de batiments complexes.

Apprentissage et utilisation simple (editeur de gabarit).

Prise en compte des facades, toits et fondations.

Gabarits reutilisables sur n’importe quelle embase.

Perspectives :

Creation automatique de gabarits de facades a partir dephotographies [Muller et al., 2007].

Couplage avec les bases de donnees des logiciels demappemonde virtuelle.



DEMONS LEGabarits

Conclusion

Perspectives

Un unique outil ?

Methodes satisfaisantes pour chaque etape de generation.

Mise en oeuvre problematique au sein d’une memeapplication :

besoin d’importants developpements,volumes de donnees tres consequents a :

stocker,analyser,utiliser.

Probleme ouvert mais accessible.



DEMONS LEGabarits

Conclusion

Merci de votre attention



DEMONS LEGabarits

Conclusion




DEMONS LEGabarits

Conclusion




DEMONS LEGabarits

Conclusion

Bonnefoi, P.-F. et al. (1999).Object oriented constraint satisfaction for hierarchicaldeclarative scene modeling.WSCG’99.

Charman, P. (1995).Gestion des contraintes geometriques pour l’aide al’amenagement spatial.PhD thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussees.

Felkel, P. et al. (1998).Straight skeleton implementation.In Kalos, L. S., editor, SCCG 98 : Proceedings of the 14thSpring Conference on Computer Graphics, pages 210–218.Comenius University. Bratislava.

Ghosh, P. K. (1990).Mathieu Larive Modelisation automatique de zones urbaines 69


DEMONS LEGabarits

Conclusion

A solution of polygon containment, spatial planning, and otherrelated problems using minkowski operators.Computer Vision, Graphics and Images Processing, 49 :1-35.

Glover, F. (1986).Future paths for integer programming and links to artificialintelligence.Computers and Operations Research, 13 :533-549.

Kwaiter, G. (1998).Modelisation declarative de scenes : etude et realisation desolveurs de contraintes.PhD thesis, Universite Paul Sabatier, Toulouse.

Le Roux, O. (1999).



DEMONS LEGabarits

Conclusion

Solveur de contrainte pour la modelisation declarative : Etudedu probleme de l’amenagement spatial de scenestridimensionelles sous contraintes.Master’s thesis, Universite Paul Sabatier, Toulouse.

Le Roux, O. (2003).Modelisation declarative d’environnements virtuels :contribution a l’etude des techniques de generation parcontraintes.PhD thesis, Universite Paul Sabatier.

Le Roux, O. et al. (2003).Constraint-based 3d isothetic object layout for declarativescene modeling.CISST’03.

Liege, S. (1996).



DEMONS LEGabarits

Conclusion

La Modelisation Declarative Incrementale : Application a laConception Urbaine.PhD thesis, Ecole des Mines de Nantes.

Maculet, R. (1991).Archipel : intelligence artificielle et conception assistee parordinateur en architecture.PhD thesis, Universite Paris 6.

Medjoub, B. et al. (2001).Dynamic space ordering at a topological level in spaceplanning.Artificial Intelligence in engineering, 15 :47-60.

Muller, P., Wonka, P., Simon, H., Ulmer, A., et al. (2006).Procedural modeling of buildings.In SIGGRAPH.



DEMONS LEGabarits

Conclusion

Muller, P., Zeng, G., Wonka, P., et al. (2007).Image-based procedural modeling of facades.In Proceedings of ACM SIGGRAPH 2007 / ACM Transactionson Graphics.

O’Rourke, J. (1998).Computational Geometry in C second edition.Cambridge University Press.

Parish, Y. et al. (2001).Procedural modeling of cities.ACM SIGGRAPH.

Perret, J. (2006).Modelisation d’environnements urbains virtuels.PhD thesis, Universite de Rennes 1.



DEMONS LEGabarits

Conclusion

Ruchaud, W. et al. (2002).Multiformes : a declarative modeller as a 3d scene sketchingtool.ICCVG’2002.

Sanchez, S., Roux, O. L., Gaildrat, V., et al. (2003).Constraint-based 3d-object layout using a genetic algorithm.3IA’03.

Vandeloise, C. (1986).L’espace en francais.Le Seuil.

Vassilas, N., Miaoulis, G., Chronopoulos, D., Konstantinidis,E., Ravani, I., et al. (2002).Multicad-ga : A system for the design of 3d forms based ongenetic algorithms and human evaluation.



DEMONS LEGabarits

Conclusion

SETN, pp. 203-214.

Wonka, P., Wimmer, M., Sillion, F., et al. (2003).Instant architecture.ACM Transactions on Graphics, 4(22) :669–677.Proceedings of ACM SIGGRAPH 2003.


Technology

Soutenance : Modélisation de zones urbaines virtuelles