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Le smartphone se transforme en scanner 3D grâce à une application

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Une équipe de chercheurs de l'École polytechnique fédérale de Zurich a mis au point une application mobile qui permet de faire de la modélisation 3D en temps réel à partir d'un smartphone. Elle utilise pour cela la puissance de calcul de l'appareil ainsi que ses capteurs inertiels. Les images 3D peuvent ensuite être consultées sur l'écran et manipulées à 360°.

Pour réaliser une modélisation 3D d’un objet d’une personne, l’utilisateur vise avec le capteur photo de son smartphone et le déplace lentement. L’application commence à prendre automatiquement des clichés successifs, en indiquant par des signaux visuels et sonores la position qui convient. Une fois la modélisation accomplie, l’image peut être manipulée sous tous les angles. © Computer Vision and Geometry Group, EPFZ

Faire de la modélisation 3D à la volée de n'importe quel sujet simplement en dégainant son smartphone, voici ce que sont parvenus à réaliser des chercheurs de l'École polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ). Ils ont développé une application qui exploite la puissance de calcul des processeurs graphiques ainsi que les capteurs inertiels que l'on trouve dans les smartphones actuels. Le résultat est un outil avec lequel il est possible d'obtenir en temps réel un modèle 3D d'une personne, d'un objet ou d'un bâtiment que l'on peut ensuite directement consulter et manipuler à 360° sur l'écran du mobile. L'application offre l'avantage d'être très simple à utiliser. Il suffit de pointer l'appareil photo du smartphone sur le sujet voulu, puis de déplacer l'appareil progressivement en suivant les indications sonores et visuelles. L'application fonctionne aussi bien à l'extérieur qu'à l'intérieur, et avec une luminosité faible. L'équipe de l'EPFZ l'a notamment testée dans un musée pour modéliser des statues.

 « Les smartphones et les tablettes actuels disposent de processeurs multicœurs et de puces graphiques qui ouvrent de nouvelles possibilités. Par ailleurs, ils sont équipés de capteurs capables de mesurer la vitesse angulaire ainsi que l'accélération linéaire. Concevoir une méthode de reconstitution 3D en temps réel exploitant ces innovations est une étape naturelle », expliquent les chercheurs dans leur article scientifique. Les images sont capturées à une définition de 640 x 480 pixels, tandis que les capteurs inertiels du smartphone (accéléromètre et gyroscope) déterminent la vitesse angulaire et l'accélération linéaire. Ces données sont croisées pour réaliser une estimation spatiotemporelle du mouvement, afin de caler l'intervalle de déclenchement entre les prises de vue successives.

L’application mise au point à l’EPFZ réalise une modélisation métrique qui prend en compte l’échelle de l’objet. Cela peut notamment permettre de réaliser des copies par impression 3D à partir d’une image modélisée. © Computer Vision and Geometry Group, EPFZ

Reconstitution à l’échelle métrique et impression 3D

Les informations sont traitées directement par le processeur graphique du smartphone avec un délai de deux à trois secondes par image. Le résultat final est un modèle 3D sous la forme d'un nuage de points. L'image en 3D s'affiche dans la foulée, et l'utilisateur peut la manipuler sous tous les angles et zoomer afin d'éventuellement compléter les prises de vue si des parties sont incomplètes. Cela présente un énorme avantage par rapport aux solutions basées sur un traitement informatique à postériori.

Autre bénéfice mis en avant par l'équipe de l'EPFZ : l'application est capable de déterminer l'échelle ainsi que la direction verticale de l'objet scanné pour produire une reconstitution métrique. Ce niveau de précision peut s'avérer très utile dans de nombreux domaines, notamment l'architecture ou encore l'impression 3D. Dans une vidéo de démonstration réalisée par l'équipe suisse, on découvre comment le modèle 3D d'une maquette de bâtiment sert à en réaliser une copie avec une imprimante 3D.

Grâce à son fonctionnement automatisé, l'application ne nécessite ni marqueurs à placer sur l'objet à capturer ni réglages préalables. Selon ses concepteurs, elle peut tourner sur un grand nombre de smartphones existants. Mais ils n'ont cependant pas répondu aux questions de Futura-Sciences concernant la configuration matérielle minimum requise ou l'impact du traitement des données sur l'autonomie de la batterie. L'application fait l'objet d'une demande de brevet, et l'on ignore encore de quelle manière elle sera diffusée.

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