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Projet Tango : des bâtiments modélisés en 3D avec une tablette Android

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Marc Zaffagni, Futura-Sciences

Une équipe d’ingénieurs informaticiens a mis au point un logiciel de numérisation en trois dimensions qui peut saisir l’intégralité d’un bâtiment en temps réel aussi simplement que si on le filmait. L’application fonctionne avec une tablette tactile Android conçue par Google dans le cadre de son projet Tango.

Le logiciel de numérisation en 3D conçu par l’ETH de Zurich travaille en temps réel. Il tourne sur une tablette développée par Google dans le cadre du projet Tango. © ETH Zurich, Thomas Schöps
Le logiciel de numérisation en 3D conçu par l’ETH de Zurich travaille en temps réel. Il tourne sur une tablette développée par Google dans le cadre du projet Tango. © ETH Zurich, Thomas Schöps
 

Il y a bientôt deux ans de cela, Google inaugurait le projet Tango, un programme expérimental basé sur des prototypes de smartphone et de logiciel pensés pour faire de la capture 3D en temps réel. L'objectif du géant nord-américain était de faire émerger de nouveaux usages, notamment en matière de navigation d'intérieur et de jeux vidéo. Une quarantaine d'entreprises et universités ont participé à ce projet en s'équipant du kit de développement pour inventer des applications. Parmi elles, l'École polytechnique fédérale de Zurich, en Suisse, (ETH) a travaillé sur une technique de modélisation 3D qui permet de numériser l'intégralité d'un bâtiment en faisant simplement le tour de l'édifice avec une tablette tactile, comme si on le filmait.

Dans leur article scientifique, présenté lors de la conférence internationale 3D Vision qui s'est tenue à Lyon en octobre dernier, les ingénieurs de l'ETH expliquent que leur logiciel applique une méthode de triangulation optique proche de celle employée par la géodésie. Il effectue une analyse à partir de deux images de la façade d'un bâtiment prises de deux positions différentes et en extrait les points communs, pixel par pixel. À partir de ces deux points et en tenant compte de la position et de l'angle de la caméra, le logiciel peut alors déterminer la distance entre chaque élément de l'image et la tablette afin de produire le modèle en trois dimensions.

Cet aperçu en temps réel est possible grâce au fait que tous les calculs sont effectués par la tablette elle-même. Pour la première version du projet Tango, Google avait utilisé un smartphone équipé de deux coprocesseurs spécialement conçus pour gérer des tâches spécifiques très gourmandes en ressources sans accaparer le processeur central. Depuis, la firme californienne a sorti un nouveau matériel encore plus performant. Il s'agit d'une tablette tactile sous Android 4.4 dotée d'un écran 7 pouces (1.920x1.200 pixels), d'un objectif de type fisheye, d'une caméra de détection des mouvements, d'un capteur de profondeur, d'une centrale inertielle et d'un GPS.

Surtout, elle utilise le processeur Nvidia Tegra K1 dont l'architecture est dérivée des cartes graphiques destinées aux PC pour joueurs. La partie dédiée au traitement des graphismes occupe l'essentiel du processeur et totalise 192 cœurs CUDA (Compute Unified Device Architecture) qui se chargent des calculs les plus intensifs. Les ingénieurs de l'ETH ont exploité ces capacités en programmant leur logiciel pour qu'il détecte et supprime toutes les erreurs de calcul sur les coordonnées 3D. Sur la tablette, l'utilisateur voit en direct quelles portions du bâtiment sont correctement numérisées et quelles portions nécessitent de poursuivre le travail.

Voici à quoi ressemble la façade de l’École polytechnique fédérale de Zurich numérisée en 3D grâce au logiciel installé sur une tablette Android issue du projet Tango de Google. Le tracé rouge représente le parcours emprunté par la personne qui a réalisé l’expérience. Précision important, cette image a fait l’objet d’un traitement après la production pour en améliorer la qualité. © ETH Zurich, Thomas Schöps

Bientôt un smartphone Lenovo dérivé du projet Tango

Outre sa simplicité d'usage, le logiciel de l'ETH a l'avantage de pouvoir saisir beaucoup plus de détails pour restituer avec fidélité l'aspect d'une façade. Par ailleurs, il fonctionne très bien à la lumière du jour et ce contrairement à d'autres systèmes de numérisation 3D qui reposent sur la projection de rayons infrarouges pour réaliser leurs mesures. Ceux-ci sont en effet perturbés par les propres émissions infrarouges du soleil.

Selon les chercheurs de l'ETH, à l'avenir, cette technologie pourrait permettre de numériser facilement tout un quartier. Ils la voient également servir dans les jeux vidéo, la réalité augmentée mais aussi l'automobile. Des voitures pourraient en être équipées afin de rendre encore plus efficaces les systèmes de détection de sortie de route et d'aide au stationnement. L'équipe de Zurich indique d'ailleurs avoir puisé dans les travaux réalisés dans le cadre du projet V-Charge. Soutenu par l'Union européenne, ce dernier consiste à permettre aux voitures électriques de trouver un emplacement de stationnement gratuit, de s'y garer et de procéder à la recharge de ses batteries, tout cela de façon autonome.

L'application de l'ETH fait désormais partie de l'offre logicielle associée au projet Tango qui compte une vingtaine d'applications et jeux vidéo. Ses concepteurs espèrent que Google l'inclura dans la prochaine version de sa tablette. « Évidemment, notre rêve est qu'un jour les terminaux mobiles intègrent cette fonction pour favoriser le développement d'applications qui l'exploitent », déclarent-ils. Une perspective qui se rapproche un peu plus désormais avec l'annonce faite par Lenovo lors du dernier Mobile World Congress.

Le constructeur chinois lancera cette année un smartphone Android basé sur la plateforme technologique Tango. Tout ce que l'on sait pour le moment est que l'écran de l'appareil devrait faire 6,5 pouces, que les capteurs nécessaires à la numérisation 3D seront intégrés à la verticale sur la coque arrière, qu'il sera doté d'un processeur Qualcomm et que son tarif ne dépassera pas les 500 dollars (environ 458 euros au cours actuel). Cette annonce s'est accompagnée du lancement d'un programme d'incubation pour la création d'applications Tango susceptibles de créer des usages grand public pertinents.

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