Notre modeleur a été implémenté en C++ en tant qu’une application s’exécutant sur un ordinateur avec Windows 10 comme système d’exploitation. Tous nos tests ont été effectués sur une machine dotée de 16 Go de mémoire, avec un processeur Intel Core i7-6700 cadencé à 3,40 GHz. L’ordinateur est équipé d’une tablette-écran tactile Cintiq- 13HD-S02 de la marque Wacom. C’est sur cet écran que l’utilisateur effectuera le croquis à l’aide d’un stylo numérique.
La figure 3.16 montre un aperçu de l’interface utilisateur de notre système, qui se compose de deux parties. La première fenêtre, située à gauche, consiste en la zone 2D. Il s’agit de la partie dans laquelle l’utilisateur est invité à dessiner la fleur qu’il désire reconstruire et dans laquelle il fournit les traits de guidage. Il est également possible
pour l’utilisateur d’importer un dessin vectoriel préexistant dans cette fenêtre plutôt que de dessiner, bien que, dans ce cas-là, nous ne disposerions pas des informations temporelles sur la façon dont a été réalisé le dessin, et la segmentation automatique pourrait échouer, nécessitant que l’utilisateur dessine des modèles référents pour les éléments floraux mal segmentés (section 3.4.1). La deuxième partie, située à droite, consiste en la zone 3D. C’est dans cette fenêtre que le résultat final 3D sera montré à l’utilisateur. Il aura la possibilité de tourner le modèle 3D pour le voir selon n’importe quel angle, et de zoomer/dézoomer comme dans n’importe quelle autre application 3D. Une option permet également à celui-ci d’afficher ou cacher les cônes 3D qui ont été reconstruits à l’aide des ellipses d’extrémité.
Figure 3.16 – L’interface utilisateur est composée de deux fenêtres. La première montre l’esquisse de l’utilisateur avec le centre de fleur (la croix rose) indiquée par ce dernier. On peut également y voir les trois ellipses calculées à partir des courbes d’extrémités fournies par l’utilisateur (a). La deuxième fenêtre (b) montre le résultat de la reconstruction, le modèle final 3D, dans un rendu en fil de fer, et propose également une visualisation des cônes 3D déduits à partir des ellipses (la base des cônes étant les cercles partiellement remplis en vert).
Afin de valider l’efficacité de notre système, nous l’avons testé à l’aide d’une variété de croquis représentant des fleurs provenant de multiples espèces, et représenté selon différents points de vue. Les dessins et les traits de guidage pour leur reconstruction ont été fournis par de multiples utilisateurs âgés de 10 à 46 ans avec des compétences en dessin dans la norme (aucun artiste). Certains résultats obtenus avec notre modeleur sont présents fig. 3.17, et d’autres sont présentés dans l’annexe correspondante (appendix A ). Comme on peut le voir, que les fleurs possèdent une seule couche de pétales (fleur à 5 pétales, fleur à pétales...) ou de multiples couches (fleur à deux couches, fleur aux pétales tombants, Jasmin lionhead,...) notre système les reconstruit avec succès. On
peut également constater que leur reconstruction est correcte, peu importe le point de vue choisi par l’artiste : la fleur à 5 pétales est vue de face, la fleur à 9 pétales de derrière et la tulipe ou la fleur aux pétales tombants sont vues de profil. Ces deux derniers modèles permettent également de mettre en avant que les différents degrés de floraison possibles sont bien gérés par notre système, la tulipe étant presque pleinement fermé sur elle-même et la fleur aux pétales tombants étant, à contrario, plus qu’ouverte avec certains de ces pétales pointant vers le bas de la fleur. De manière remarquable, notre modeleur est capable de traiter des fleurs plus sophistiquées, possédant un grand nombre de couches de pétales (Jasmin Lionhead), ou avec des pétales ayant des tailles variables (fleur imaginaire). D’autres modèles présents dans l’annexe montrent également des fleurs avec des pétales aux formes complexes ou se repliant sur eux-mêmes. Enfin, malgré le fait que le croquis de la tulipe soit à un niveau d’abstraction assez élevé, notre programme parvient à proposer une bonne reconstruction de la fleur, bien que du au quatrième pétale, non présent dans le dessin et ajouté automatiquement lors de la reconstruction, la projection du résultat final donne une silhouette légèrement différente au dessin 2D de l’artiste.
La seconde colonne de la fig. 3.17 montre le résultat reconstruit à partir des éléments floraux 3D récupérés directement depuis la base de données, sans passer par l’étape de la déformation. On peut voir que dans certains cas le modèle de pétale utilisé est vrai- ment très proche de ce que l’utilisateur a dessiné (Fleur à 9 pétales, Tulipe, Fleur à deux couches...). Pour d’autres exemples, on constate une légère différence entre le dessin et le résultat 3D (fleur à 5 pétales, fleur imaginaire, fleur aux pétales tombants). Dans ces cas, la différence est due au nombre limité d’éléments floraux présents dans la base, limitation de notre méthode qui est corrigée par l’étape de déformation. Cependant, l’importance de cette étape est vraiment mise en avant pour des fleurs complexes telles que le Jasmin Lionhead. On remarque que le modèle de pétale sélectionné varie énormément de ceux présents dans le croquis. Ceci est dû à la présence d’un grand nombre de pétales par- tiellement cachés. Comme expliqué section 3.4.1, la méthode de récupération depuis la base de données à partir d’un croquis va rechercher un modèle 3D pour chaque pétale, y compris ceux dont une partie est cachée en ne recherchant donc qu’une correspondance partielle. Par conséquent, lorsque l’esquisse contient de nombreux pétales ne montrant que leurs extrémités hautes, un modèle de pétale 3D correspondant le mieux à ces pointes sera privilégié comme étant le modèle à utiliser pour la reconstruction, même si sa forme est différente de celle des pétales complètement présents dans le dessin. Cependant, la déformation corrige pleinement ce problème.
Le temps nécessaire pour réaliser les esquisses pour ces résultats dépend du niveau de compétence en dessin de l’utilisateur, mais également de la complexité de la fleur représentée. Il varie donc entre quelques secondes pour les plus simples à cinq minutes pour le plus complexe (Jasmin Lionhead). Une fois l’esquisse fournie il n’a fallu que quelques dizaines de secondes d’interactions avec l’utilisateur pour obtenir les informa- tions de guidage (courbes d’extrémité, centre de fleur ) nécessaire à la reconstruction, y
compris pour le modèle le plus complexe. Toutes les étapes ultérieures, c’est-à-dire la segmentation de l’esquisse en éléments botaniques, la récupération des éléments floraux 3D depuis la base de données, leur placement sur les cônes 3D estimés et la déformation pour correspondre parfaitement au dessin se font dans des temps relativement faibles. Bien que ce ne soit pas instantané, ces étapes ne demandent que quelques secondes, y compris pour les modèles complexes (30 secondes pour la Jasmin Lionhead qui est composée de 44 éléments floraux). Précisons cependant qu’un temps d’interaction plus élevé est requis pour les dessins qui ne sont pas segmentables automatiquement (comme la tulipe), puisque l’utilisateur doit passer par une étape supplémentaire où il est invité à dessiner le croquis d’un pétale référent puis guider la segmentation via quelques clics.
3.7.1 Limitations
Notre méthode se sert d’une base de données contenant divers éléments floraux 3D pour permettre la reconstruction du modèle final. C’est ce qui fait l’une des forces de notre système et permet de s’assurer d’avoir des résultats de qualité, et réalistes. Ce- pendant, c’est également une des limites de notre modeleur, l’expression géométrique du modèle reconstruit se retrouve restreinte au contenu de la base. Bien que la déformation des pétales réduise considérablement ce problème, si l’utilisateur venait à dessiner des pétales d’une forme totalement différente de n’importe quel élément 3D présent dans la base, l’étape de récupération d’un modèle 3D pourrait complètement échouer et ne retourner aucun maillage de pétale. La reconstruction serait alors impossible.
Une autre limitation de notre technique, inhérente aux méthodes de reconstruction à partir d’une vue unique, est révélée lorsque des pétales qui devraient être convexes sont esquissés d’une vue strictement frontale (vue pleinement de profil par exemple fig. 3.18). Dans ce cas, les courbes obtenues par la segmentation du dessin en éléments botaniques ne représentent pas bien la courbure 3D que devraient avoir les pétales. La récupération basée sur l’esquisse renverra des modèles de pétales dont la projection 2D maximisera la similarité avec l’esquisse, mais comme l’esquisse, dût à la vue frontale, ne décrit pas la courbure 3D qu’ils devraient avoir, les pétales retrouvés peuvent être plutôt plats et ne pas correspondre totalement à l’intention du dessinateur. Heureusement, les utilisateurs ont tendance à choisir des vues plus informatives dans un tel cas, c’est-à-dire des vues qui mettent en avant les caractéristiques particulières de la fleur : des vues non frontales révélant naturellement la courbure que les pétales doivent avoir. Enfin, ce qui peut être vu comme une limitation minime, la présence d’une tige est nécessaire dans l’esquisse de la fleur, puisque nous utilisons sa position relative avec la corolle afin de déterminer l’orientation du cône 3D.