Pour modéliser les œuvres à partir de leur volume réel, plusieurs choix de captation peuvent se présenter. Le but est de ces outils est de mesurer le positionnement d’une partie des points de la surface d’un objet dans un système de coordonnées fixé. La forme de l’objet sera ensuite extrapolée à partir de la répartition de ces points. Ce nuage de points sera affiché sur des interfaces graphiques qui permettront de visualiser les volumes de l’œuvre, et sa couleur si l’information est captée par l’outil. Il existe plusieurs méthodes pour obtenir un tel nuage de points, les plus importantes étant les scans laser et les scans par lumière structurée ou modulée en ce qui concerne les scanners dits actifs ; et la photogrammétrie en ce qui concerne les scanners dits passifs.

Les scanners lasers

 

Bien qu’ils aient tous pour point commun d’envoyer un rayon laser pour sonder leur environnement, il existe différents types de scanner laser :

Les systèmes à lumière structurée ou modulée

Les scanners 3D à lumière structurée projettent un motif lumineux sur le sujet et en observent la déformation. Le motif peut être à une ou deux dimensions (typiquement des lignes ou des carreaux).
Il est projeté sur le sujet à l’aide d’un vidéoprojecteur LCD ou laser. Une caméra légèrement décalée du projecteur est utilisée pour enregistrer les déformations et un programme informatique sert à calculer les distances des points composant ce motif.

Il existe également des scanners à lumière modulée : la source a un cycle, et une caméra détecte la lumière réfléchie, mesure la variation de l’amplitude et calcule ainsi la distance que la lumière a parcourue. Cette méthode évite les interférences avec d’autres sources de lumière.

Un membre du projet du Louvre a déjà travaillé avec un outil employant la technologie de la lumière structurée.

La photogrammétrie

 

La photogrammétrie s’appuie sur la vision stéréoscopique humaine. Avec plusieurs clichés de différents points de vue d’un même objet, par reconnaissance de couleurs, d’entourage, etc, on peut déterminer la position des points. Il s’agit donc, en somme, d’une captation 2D par la suite convertie en modèle 3D, par traitement d’images.

La méthode est non intrusive, relativement simple et plutôt efficace. Malgré tout, la densité de points reste assez faible (une reconstruction dense est possible, mais complexe et particulièrement gourmande en temps de calcul) et donc la résolution également.

Bilan

 

En plus de ces types d’acquisitions, il existe d’autres méthodes de scan 3D, mais peu utiles dans le cadre de la modélisation. Par exemple la palpation est bien plus adaptée à la métrologie.

Certains types d’objets restent toutefois encore difficiles à numériser : par exemple les appareils utilisant des technologies optiques rencontrent beaucoup de problèmes avec des objets réfléchissant ou transparents.

Il existe cependant des méthodes permettant de scanner les objets brillants, par exemple en les recouvrant d’une fine couche de poudre blanche qui permettra à plus de photons de se réfléchir et de parvenir au capteur du scanner. La réflectivité (albedo) d’un objet dans le visible est fonction de sa couleur. Une surface blanche reflètera beaucoup de lumière en retour et une surface noire en réfléchira seulement une petite quantité. Les objets transparents comme le verre vont seulement réfracter de la lumière et donner de fausses informations sur les trois dimensions.

Une autre méthode serait de recouvrir l’objet d’un filet.

Si l’on ne peut pas effectuer ce genre d’opérations sur l’objet, il reste la modélisation à partir de plans uniquement, couramment employée en architecture.

Pour ce projet, l’alternative de la photogrammétrie était la première envisagée, puisqu’elle est peu coûteuse et que le personnel était déjà compétent dans le domaine. Néanmoins, certaines œuvres exposées sous des contrastes lumineux trop forts ont posé certains problèmes et requerront peut-être d’engager d’autres moyens.

Références

• MAP
• MCG3D (présidence)
• Creaform (L-P Gendron, technicien en animation 3D)
• SHS3D
• Numérisation-3D.info
• Site de l’ENSG (Ecole Nationale des Sciences Géographiques)
• Laboratoire d’Informatique, de Robotique et de Microélectronique de Montpellier : http://www2.lirmm.fr/~strauss/PageImage3//Fofi_Vision3D.pdf