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Mesoscanner, le scanner 3D pour reproduire des surfaces

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Pour restituer en images de synthèse les textures les plus réalistes possible, des ingénieurs allemands ont perfectionné les scanners 3D en réalisant deux modèles à objectifs fixes mais éclairage mobile. La définition se mesure en microns et les appareils sont peu coûteux. C'est l'industrie automobile qui est demandeuse pour mieux peaufiner les intérieurs de voitures. Mais les scientifiques pourraient aussi être intéressés.

Le mésocanner ausculte à 30 microns près la surface d'un petit objet. © Fraunhofer IGD

En matière de restitution de textures, les logiciels créateurs d'images de synthèse font déjà beaucoup mais cela ne suffit pas à l'industrie automobile qui, depuis longtemps, réalise ses prototypes sous forme virtuelle. Le plus difficile est de reproduire fidèlement l'aspect des tissus et des cuirs, à tel point qu'il faut souvent oublier l'image de synthèse et réaliser un vrai prototype, ce que les constructeurs n'aiment plus.

Des scanners 3D existent déjà, qui projettent des motifs en bandes sur l'objet tandis qu'un objectif mobile se déplace au-dessus pour saisir l'image sous différents angles. Un logiciel reconstitue ensuite la forme en trois dimensions. Les ingénieurs allemands de l'IGD (Fraunhofer -Institut für Graphische Datenverarbeitung), à Darmstadt, affirment avoir simplifié le problème en réalisant deux modèles de scanners 3D bien plus souples d'utilisation et peu coûteux, le HDR-ABTF et le mésoscanner.

Le HDR-ABTF est conçu pour reproduire l'aspect d'un certain matériau sous différents éclairages. L'objet (tissu, cuir...) est placé sous un arc portant une série de diodes lumineuses qui s'allument successivement sous l'œil d'une caméra munie d'un objectif à une seule lentille. Il n'y a donc aucun mouvement, ni de la caméra ni des projecteurs.

En revanche, la succession d'angle d'éclairage permet au logiciel travaillant sur la série d'images de reconstituer précisément la texture quel que soit l'éclairage ambiant. Il suffit de dix minutes pour obtenir, sur un ordinateur, une image réaliste qui sera utilisable en tant que texture dans une image de synthèse.

Le scanner HDR-ABTF capture des images de matériaux, comme un tissu ou du cuir, pour en restituer fidèlement la texture. Un arc porte des diodes lumineuses qui reproduisent successivement différents angles d'éclairage, permettant ensuite de reproduire l'aspect d'un siège ou d'un tableau de bord dans de multiples circonstances. © Fraunhofer IGD

Un scanner à l’échelle microscopique

Le mésoscanner, lui, analyse des textures pour en reconstituer très finement l'aspect en trois dimensions. Comme dans des systèmes existants (dont l'objectif est mobile), l'objet est éclairé par un motif fait de bandes parallèles. Mais ce motif est plus fin, avec des bandes d'un tiers de millimètre et le projecteur peut le déplacer par sauts successifs minuscules, représentant un quart de pixel de l'image finale. Le résultat est une définition de 33 micromètres en profondeur et de 55 micromètres dans le plan horizontal, deux à trois fois meilleure que celle des systèmes existants. L'aspect de l'objet pourra ainsi être reproduit avec un grand réalisme.

Hors de l'industrie automobile, ce scanner de précision pourrait aussi être utile aux scientifiques pour reproduire des images de synthèse de petits objets, des pièces de monnaie ou des bijoux par exemple, comme l'a souligné Martin Ritz, l'un des ingénieurs de l'IGD. On a déjà vu, en effet, des scientifiques réussir un scan d'araignée fossile. L'imagerie de synthèse pourrait ainsi descendre à l'échelle microscopique...

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