Analyse des espaces de lignes pour la capture de cartes d'environnement
Sommaire
Le système visuel humain perçoit l'environnement par le biais de la lumière.
La fonction plénoptique représente la radiance des rayons lumineux dans une
scène.
Ainsi, l'image à partir d'un point de vue particulier n'est qu'un sous-ensemble
de la fonction plénoptique.
On étudie cette fonction pour l'exploiter dans un contexte d'infographie en
prenant en considération les limitations en espace mémoire, en coût
computationnel et en qualité d'échantillonnage.
L'étude est axée sur l'acquisition, l'échantillonnage et le rendu de la fonction
plénoptique.
En guise de motivation, on aborde différentes façons de
décrire le monde visible. On introduit le concept d'espace de lignes pour
décrire la radiance des rayons lumineux dans un espace donné.
%
On aborde la fonction plénoptique avec le formalisme d'espace de lignes, qui
+sera
l'axe central du mémoire.
La fonction plénoptique est une fonction 6D décrivant la radiance d'un rayon
lumineux en fonction d'un point focal de l'espace, de sa direction et du
temps.
%
La fonction plénoptique statique dans le
temps est abordée avec ses points focaux contraints à une surface paramétrique.
On introduit le concept de champ de lumière développé par Levoy et
Hanrahan [LH96] ainsi que différentes applications associées aux
champs de lumière.
Le concept de cartes d'environnement contraint de façon plus stricte le
domaine des points focaux.
On présente différentes applications des cartes d'environnement ainsi que
différentes méthodes d'acquisition avec des systèmes
catadioptriques.
Une contribution que l'on présente est l'étude de la résolution de système
catadioptrique utilisant des formes de miroir jusqu'à présent rarement
exploitées, comme la superellipse.
Abstract
Our environment is perceived by interpreting the incoming light passing through
our eyes. The 6D plenoptic function describes the
radiance of a scene for a given observer position at a given time.
In computer graphics, we need to sample this plenoptic function for
interactive or real-time applications.
We consider a line space for
representing light rays in a volume. The density of the plenoptic function
depends on the sampling rate.
Throughout the document, we reformulate the plenoptic function under certain
constraints.
By constraining the focal point of the plenoptic function to a parametric
surface, we manage to reduce the dimensionality to 4.
This subset of the plenoptic function is
called light field.
We present different ways of capturing light fields, and
some applications.
By constraining the focal point of the plenoptic function to a point, we get an
environment map.
We study how to capture real environment maps with catadioptric systems.
The resolution of a catadioptric system is given by the density of the incoming
light
rays.
We show different catadioptric systems with different mirror shapes, such as
superellipsoids.
Relations to the resolution of a catadioptric system helps to determine which
system is more suited to a particular scene.
Mots-clés
Carte d'environnement, radiance, rendu à base d'images,
fonction plénoptique, champ de lumière, caustique, système catadioptrique.
Environment map, radiance, image-based rendering, plenoptic function, light
field, caustics, catadioptric system.
Online version
Available here in french (en français)
in Adobe PDF format (29.7 MB).
BibTeX
@MastersThesis{Rousseau:2007:MSC,
author = "Yann Rousseau",
title = "Analyse des espaces de lignes pour la capture de cartes d'environnement",
month = aug,
year = 2007,
type = "M.Sc. Thesis",
school = "D{\'e}partement d'Informatique et Recherche
Op{\'e}rationnelle, Universit{\'e} de Montr{\'e}al",
}
