L'image numérique prend une place de plus en plus importante dans de nombreux média : publicité, cinéma, jeu vidéo, réalité virtuelle etc. Pour ces images de synthèse, une scène est composée de divers objets représentés par des modèles tridimensionnels. Le créateur de mondes virtuels est alors confronté à deux problèmes : comment retrouver le ou les modèles tridimensionnels dans une base de données en présentant une requête sous la forme d'un exemple, et comment habiller les modèles de façon à ce que leurs rendus soient le plus réaliste possible ?

Dans cette thèse, nous répondons à ces deux questions en proposant, d'une part, une méthode d'indexation de modèles tridimensionnels par des descripteurs de forme, et, d'autre part, une approche de l'habillage d'un modèle tridimensionnel connu par des textures extraites de photographies le représentant mais dont les conditions de prise de vue sont inconnues.

La méthode d'indexation que nous proposons en première partie de cette thèse, s'attache à décrire les modèles tridimensionnels en maillage de polygones par trois descripteurs de forme. Ces trois descripteurs sont des distributions de caractéristiques de formes locales ou globales. Le premier descripteur correspond à la distribution des courbures calculées en tout point du modèle. Le second est une distribution stochastique des distances euclidiennes entre les points du modèle. Le troisième est une distribution des volumes élémentaires tétraédriques) composant le modèle. Nous exposons les avantages et inconvénients de chaque descripteur, puis nous proposons deux méthodes de combinaison des résultats de chaque descripteur dans le but de ne conserver que les meilleurs résultats de chacun d'eux. Nous proposons également un algorithme de refacétisation des modèles tridimensionnels en vue d'homogénéiser leurs niveaux de facétisation et rendre ainsi les calculs des descripteurs plus pertinents.

Le réalisme des images de synthèse peut être obtenu par différents moyens mais celui qui est le plus connu et le plus utilisé est sans aucun doute le placage de textures. Les algorithmes de placage de textures sont d'ailleurs, depuis plusieurs années, implantés dans les cartes graphiques dédiées 3D. Les textures, pour être réalistes, doivent provenir de sources elles-mêmes réalistes comme des photographies d'objets réels. Nous exposons, en seconde partie de cette thèse, notre approche de l'extraction de textures à partir de photographies. Les modèles tridimensionnels étant largement disponibles (bases de données, Internet etc.), nous partons du principe qu'il est possible d'obtenir un modèle tridimensionnel d'un objet représenté sur une photographie mais qu'il est souvent impossible de connaître les conditions de prise de vue de la photographie. Nous proposons donc une méthode d'extraction des textures visibles sur une photographie en recalant le modèle sur la photographie, et en retrouvant ses conditions de prise de vue.

The virtual reality designer have mainly to face up to two difficulties: to find the three-dimensional models he needs among many others in a data base, and to obtain the most realistic rendering of these models. We try to bring a solution to these problems with an indexing method for 3D models based on shape descriptors, and an approach of 3D model texturing with textures extracted from photographs whose view parameters are unknown.

The method of indexing we propose aims at describing the polygonal mesh models with three shape descriptors: a distribution of the principal curvatures computed at any point of the model, a stochastic distribution of the Euclidean distances between the model points, and a distribution of elementary volumes composing the model. We expose the advantages and drawbacks of each descriptor, then we propose two methods of results combination of each descriptor with the purpose of preserving only the best results of each one of these descriptors. We also propose an algorithm of tessalation of the models for the calculation of the descriptors te become more relevant.

Realism in computer graphics is mostly obtained by using textures. To be realistic, textures must come from realistic sources themselves, like photographs of real scenes, representing real objects. Hence, we expose our approach of texture extraction from photographs. The 3D models being largely available, we suppose that obtaining a 3D model of the object represented on a photograph is very easy, but that it is very difficult, or almost impossible, to know the view parameters of the photograph. We thus propose a method to extract the visible textures on a photograph by registrating the 3D model on this one, and by finding its view parameters.