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AUTHOR
Lucie Druoton
Approximation of Pore Space with Ellipsoids: A Comparison of a Geometrical Method with a Statistical one
We work with tomographic images of pore space in soil. The images have large dimensions and so in order to speed-up biological simulations (as drainage or diffusion process in soil), we want to describe the pore space with a number of geometrical primitives significantly smaller than the number of voxels in pore space. In this paper, we use the curve skeleton of a volume to segment it into some regions. We describe the method to compute the curve skeleton and to segment it with a simple segment approximation. We approximate each obtained region with an ellipsoid. The set of final ellipsoids represents the geometry of pore space and will be used in future simulations. We compare this method …
Minkowski-Lorentz Spaces Applications: Resolution of Apollonius and Dupin Problems
International audience
Espace de Minkowski-Lorentz et des sphères : un état de l'art
International audience; Dans cet article, nous faisons une présentation de l'espace de Minkowski-Lorentz généralisant, à Ê 5 l'espace utilisé dans la théorie de la relativité. Cet espace de dimension 5 contient un paraboloïde de dimension 3 et isométrique à l'espace affine euclidien usuel E 3 , l'ensembles des sphères et plans orientés de E 3 regroupés sur une pseudo-sphère unité de dimension 4. Une premier avantage de cet espace est l'écriture intuitive d'une sphère qui est caractérisée par un point, un vecteur normal en ce point et une courbure. Un deuxième avantage est la manipulation de surfaces canal qui sont représentées par des courbes. Un troisième avantage concernant la simplificat…
Points massiques, hyperbole et hyperboloïde à une nappe
National audience; Les courbes de Bézier rationnelles quadratiques jouent un rôle fondamental pour la modélisation d'arcs de coniques propre. Cependant, lorsque les deux points extrémaux de l'arc ne sont pas sur la même branche d'une hyperbole, l'utilisation des courbes de Bézier classiques est impossible. Il suffit de considérer les points massiques, à la place des points pondérés, pour remédier à ce problème. De plus, nous gardons la structure (pseudo)-métrique du plan dans lequel nous nous trouvons et il possible de modéliser une branche d'hyperbole dont les extrémités sont deux vecteurs, non colinéaires, de même norme, définis par les directions des asymptotes. Nous donnons comme applic…
Blending canal surfaces along given circles using Dupin cyclides
We study blends between canal surfaces using Dupin cyclides via the space of spheres. We have already studied the particular case where it is possible to blend two canal surfaces using one piece of Dupin cyclide bounded by two characteristic circles, but this is not possible in the general case. That is why we solve this problem using two pieces of different cyclides, which is always possible. To get this conclusion and give the algorithms allowing to obtain such a result, we study, at first, the blend between two circles by a piece of cyclide. We impose to the cyclide to be tangent to a given sphere containing one of the circles. We give the existence condition on the previous circles to h…
The non-degenerate Dupin cyclides in the space of spheres using Geometric Algebra
International audience; Dupin cyclides are algebraic surfaces of degree 4 discovered by the French mathematician Pierre-Charles Dupin early in the 19th century and \textcolor{black}{were} introduced in CAD by R. Martin in 1982. A Dupin cyclide can be defined, in two different ways, as the envelope of a one-parameter family of oriented spheres. So, it is very interesting to model the Dupin cyclides in the space of spheres, space wherein each family of spheres can be seen as a conic curve. In this paper, we model the non-degenerate Dupin cyclides and the space of spheres using Conformal Geometric Algebra. This new approach permits us to benefit from the advantages of the use of Geometric Alge…
Points massiques, espace des sphères et « hyperbole »
The use of massic points permits to define a branch of a hyperbola in the Euclidean plane using a Rational Quadratic Bézier Curve. In the space of spheres, a circular cone, a circular cylinder, a torus, a pencil of spheres or a Dupin cyclide is represented by a conic. If the kind of the pencil is Poncelet or if the canal surface is a circular cone, a spindle torus, a spindle or a horned Dupin cyclide, the curve is a circle which is seen as a hyperbole. The limit points of the pencil or the singular points of the Dupin cyclide can be determined using the asymptotes of this circle. In this article, we show that the use of massic points simplifies the modelization of these pencils or these Dup…
Blending Planes and Canal Surfaces Using Dupin Cyclides
We develop two different new algorithms of G1-blending between planes and canal surfaces using Dupin cyclides. It is a generalization of existing algorithms that blend revolution surfaces and planes using a plane called construction plane. Spatial constraints were necessary to do that. Our work consist in building three spheres to determine the Dupin cyclide of the blending. The first algorithm is based on one of the definitions of Dupin cyclides taking into account three spheres of the same family enveloping the cyclide. The second one uses only geometric properties of Dupin cyclide. The blending is fixed by a circle of curvature onto the canal surface. Thanks to this one, we can determine…
Une introduction aux points massiques
International audience; L’article présente une série de résultats du domaine de la conception géométrique et fabrication assistée par ordinateur. Les courbes planes sont modélisées par des courbes Bézier rationnelles connues par la donnée de points massiques de contrôle. Le cas des coniques illustre ce mode de représentation. Une hyperbole peut ainsi être définie par un point pondéré et deux vecteurs purs. L’hyperbole est ensuite tracée sur un hyperboloïde à une nappe. La forme quadratique non dégénérée et non positive attachée à l’hyperboloïde permet de voir la quadrique comme une sphère unité. Ces travaux constituent un premier pas vers l’ espace de Minkowski-Lorentz et l’espace des sphèr…
Iterative construction of Dupin cyclides characteristic circles using non-stationary Iterated Function Systems (IFS)
International audience; A Dupin cyclide can be defined, in two different ways, as the envelope of an one-parameter family of oriented spheres. Each family of spheres can be seen as a conic in the space of spheres. In this paper, we propose an algorithm to compute a characteristic circle of a Dupin cyclide from a point and the tangent at this point in the space of spheres. Then, we propose iterative algorithms (in the space of spheres) to compute (in 3D space) some characteristic circles of a Dupin cyclide which blends two particular canal surfaces. As a singular point of a Dupin cyclide is a point at infinity in the space of spheres, we use the massic points defined by J.C. Fiorot. As we su…
Approximation of pore space with ellipsoids: a comparison of a geometrical method with a statistical one.
International audience; We work with tomographic images of pore space in soil. The images have large dimensions and so in order to speed-up biological simulations (as drainage or diffusion process in soil), we want to describe the pore space with a number of geometrical primitives significantly smaller than the number of voxels in pore space. In this paper, we use the curve skeleton of a volume to segment it into some regions. We describe the method to compute the curve skeleton and to segment it with a simple segment approximation. We approximate each obtained region with an ellipsoid. The set of final ellipsoids represents the geometry of pore space and will be used in future simulations.…
Iterative constructions of central conic arcs using non-stationary IFS
Several methods of subdivision exist to build parabola arcs or circle arcs in the usual Euclidean affine plane. Using a compass and a ruler, it is possible to construct, from three weighted points, circles arcs in the affine space without projective considerations. This construction is based on rational quadratic Bézier curve properties. However, when the conic is an ellipse or a hyperbola, the weight computation is relatively hard. As the equation of a conic is $\qaff(x,y)=1$, where $\qaff$ is a quadratic form, one can use the pseudo-metric associed to $\qaff$ in the affine plane and then, the conic geometry is also handled as an Euclidean circle. At each step of the iterative algorithm, t…
Espace de Minkowski-Lorentz et des sphères : un état de l’art
International audience; Dans cet article, nous faisons une présentation de l'espace de Minkowski-Lorentz généralisant, a E 5 l'espace utilise dans la théorie de la relativité. Cet espace de dimension 5 contient un paraboloïde de dimension 3 et isométrique a l'espace affine euclidien usuel E 3 , l'ensemble des sphères et plans orientes de E 3 regroupes sur une pseudo-sphère unité de dimension 4. Une premier avantage de cet espace est l'écriture intuitive d'une sphère qui est caractérisée par un point, un vecteur normal en ce point et une courbure. Un deuxième avantage est la manipulation de surfaces canal qui sont représentées par des courbes. Un troisième avantage concernant la simplificati…
La rugosité des surfaces et ses applications
Dans cet article, nous présentons un état de l'art sur les applications liées à la notion de rugosité des surfaces. Ce travail ne prétend pas être exhaustif. Nous nous sommes attachés à référencer les travaux dans les domaines qui nous ont paru les plus pertinents. Le monde industriel s'intéresse depuis longtemps à caractériser et à contrôler la rugosité pour la conception, la fabrication et le contrôle qualité. En informatique graphique, la rugosité est modélisée pour produire des géométries de surfaces ou pour simuler son impact sur la lumière lors du processus de rendu.
Blending pieces of Dupin cyclides for 3D modeling and reconstruction : study in the space of spheres
The thesis deals with the blending of canal surfaces in geometric modeling using pieces of Dupin Cyclides. We try to solve a problem of reconstructing real parts manufactured and controlled by the CEA of Valduc. Using the space of spheres in which we can manipulate both points, spheres and canal surfaces, we simplify some problems. This space is represented by a 4-dimensional quadric in a 5-dimensional space, equipped with the Lorentz form, it is the Lorentz space. In the space of spheres, problems of blending canal surfaces by pieces of Dupin cyclides are simplified in linear problems. We give algorithms to make such blends using the space of spheres and after we come back to 3 dimensions …
Subdivisions of Ring Dupin Cyclides Using Bézier Curves with Mass Points
Dupin cyclides are algebraic surfaces introduced for the first time in 1822 by the French mathematician Pierre-Charles Dupin. A Dupin cyclide can be defined as the envelope of a one-parameter family of oriented spheres, in two different ways. R. Martin is the first author who thought to use these surfaces in CAD/CAM and geometric modeling. The Minkowski-Lorentz space is a generalization of the space-time used in Einstein’s theory, equipped of the non-degenerate indefinite quadratic form $$Q_{M} ( \vec{u} ) = x^{2} + y^{2} + z^{2} - c^{2} t^{2}$$ where (x, y, z) are the spacial components of the vector $$ \vec{u}$$ and t is the time component of $$ \vec{u}$$ and c is the constant of the spee…
Espace de Minkowski-Lorentz et des sphères : un état de l'art
Dans cet article, nous faisons une présentation de l'espace de Minkowski-Lorentz généralisant, à Ê 5 l'espace utilisé dans la théorie de la relativité. Cet espace de dimension 5 contient un paraboloïde de dimension 3 et isométrique à l'espace affine euclidien usuel E 3 , l'ensembles des sphères et plans orientés de E 3 regroupés sur une pseudo-sphère unité de dimension 4. Une premier avantage de cet espace est l'écriture intuitive d'une sphère qui est caractérisée par un point, un vecteur normal en ce point et une courbure. Un deuxième avantage est la manipulation de surfaces canal qui sont représentées par des courbes. Un troisième avantage concernant la simplification des calculs quadrati…
Gluing Dupin cyclides along circles, finding a cyclide given three contact conditions.
Dupin cyclides form a 9-dimensional set of surfaces which are, from the viewpoint of differential geometry, the simplest after planes and spheres. We prove here that, given three oriented contact conditions, there is in general no Dupin cyclide satisfying them, but if the contact conditions belongs to a codimension one subset, then there is a one-parameter family of solutions, which are all tangent along a curve determined by the three contact conditions.