Espace TechnoVision M. BEYA Numérisation 3D : Principe et réalisation

Espace TechnoVisionM. BEYA

Numérisation 3D : Principe et réalisation

Visualisation en 3D

HISTOIRE

Invention de photographie : Qui et quand ?

fut un pionnier de la photographie et l'auteur du tout premier cliché.

Plaque daguerrienne vierge - Vers 1842Fabricant non identifiéH. 10,5 cm x L. 8 x P. 0,1 cm - 30 gInv. 99.10179.2

1er Cliché par Nicephore NIEPCE

HISTOIRE

Plaque daguerrienne ?

Plaque daguerrienne vierge - Vers 1842Fabricant non identifiéH. 10,5 cm x L. 8 x P. 0,1 cm - 30 gInv. 99.10179.2

une plaque de cuivre recouverte d’argent et finement polie. Après l'avoir sensibilisée, grâce à de l’iodure d’argent, la place dans la chambre noire pour la prise de vue. L’image enregistrée, d’abord invisible ("latente"), est révélée en l’exposant à des vapeurs de mercure au cours du développement. 

La plaque est ensuite rendue insensible à la lumière par des bains de fixage et de lavage. Le daguerréotype obtenu est enfin enchâssé dans un cadre de verre pour le protéger de l’air, de l’humidité et des frottements qui le détériorent irréversiblement.

Analogique # Numérique

Signal analogique = signal NON discontinu Capteur = Transforme l’information en signal électrique Exemple: signal électrocardiogramme (ECG)

C’est quoi un signal analogique ?

Analogique # Numérique

Signal numérique = ensemble de points Chaque point est un PIXEL Le nombre de pixels détermine la résolution du

signal et son Poids (taille en Mo)

C’est quoi un signal numérique ?

Le numérique au quotidien

Image Numérique toute image sur écran de PC, Iphone, Ipad, TV numérique..

Image Numérique = est une Grille

Chaque pixel est identifié par :

• Sa position (X,Y) image 2D• Sa couleur RGB• Sa luminance L

axe x

axe y

O (0,0)

Image 3D

C’est quoi une image 2D ?

C’est quoi une image 3D ?

Comment réalise-t-on une image 3D ?

Pour quel but ?

Image 3D : Champs d’application

Image 3D : Champs d’application

Image 3D : Champs d’application

Image 3D : Champs d’application

Image 3D

Imag

e 3D

: D

iffér

ente

s te

chni

ques

Vision Panoramique - 3D

Objectif équipé de miroir semi-sphérique Appareil photo numérique Logiciel 0-360

Imag

e 3D

: D

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ques

Numérisation 3D

C’est quoi la numérisation 3D?

Pour quel but ?

Domaines d’application ?

Les différentes techniques ?

Numérisation 3D Im

age

3D :

Diff

éren

tes

tech

niqu

es

Numérisation 3DIm

age

3D :

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tes

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Numérisation 3DIm

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3D :

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Image 3DIm

age

3D :

Diff

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Numérisation 3D

Numérisation 3D – Temps de vol

Numérisation 3D - Triangulation PassiveIm

age

3D :

Diff

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tech

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Numérisation 3D – Triangulation ActiveIm

age

3D :

Diff

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Numérisation 3D – Triangulation Active

TriangulationTriangulation :

• Objet (la cible)• Source lumineuse (le Laser)• Capteur (Caméra)

Imag

e 3D

: D

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ente

s te

chni

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Numérisation 3D - TraitementIm

age

3D :

Diff

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Numérisation 3D - RecalageIm

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3D :

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Numérisation 4D – Objet en mouvement

Numérisation 3D - Difficultés

Objet en mouvement Objet transparent (Verre, Plastique..) Objet diffusant (bruit = des taches) Laser et caméra => position fixe Qualité du laser et de la caméra (Résolution)

Calibrage de la caméra Traitement (Débruitage, Recalage, Fusion) Humidité de l’air (indice de l’air)

Réaliser un Scanner 3D ?

Il existe de nombreuses méthodes pour la mesure sans contact de surfaces, et la reconstruction d'objets 3D, mais le plus souvent, elles requièrent des équipements complexes et coûteux.

Une alternative ”low cost” pour l'acquisition de données 3D:

1- un simple pointeur laser du commerce

2- une web-cam, ou une caméra standard en niveaux de gris.

LASER

N'importe quelle source qui crée une ligne la plus fine et lumineuse possible. Un niveau laser à 10 €, trouvé dans en grande surface de bricolage pouvant faire l'affaire.

CAMERA

Utiliser une Web-cam. Pour obtenir de meilleurs résultats il faut une caméra haut de gamme.

La couleur n'est nécessaire, que si vous souhaitez obtenir des textures colorées.

Les étapes 2 feuilles de plastique blanc rigide du ruban adhésif 1 impression de la grille de calibration

Les étapes Mesurer précisément la longueur du repère “scale” sur l'impression. Cette donnée vous sera réclamée durant le processus de calibration de la caméra.

Les étapes Découper l'impression très précisément sur la ligne fine, repérée par un symbole

de ciseaux. Au final, il est important que les bords découpés des deux parties, se positionnent précisément bord à bord.

Les étapes Coller les impression sur les plans, de manière à ce que lorsque ils sont

positionnés à 90°, les bords découpés se touchent très précisément bord a bord.

Il est préférable d'utiliser de l'adhésif double face fin pour une meilleure longévité.

Les étapes Positionner les deux plans à un angle précis de 90°. Les lignes grises du système de coordonnées, en bas de l'angle doivent être ajustées

parfaitement l'une en face de l'autre. Le repère double doit être positionné dans le champ de la caméra, dans l'angle en bas à droite.

Assembler les plans à l'aide de ruban adhésif, ou mieux à l'aide de charnières vissées.

Les étapes Utilisation du logiciel

Les étapes Utilisation du logiciel

Les étapes Utilisation du logiciel

Les étapes

1.Quelque points très importants:•la ligne laser doit être visible sur le “calibration corner” à la droite et à la gauche de l'image, et sur l'objet au centre, EN MÊME TEMPS.•La distance entre la caméra et le plan du laser (c'est à dire l'angle de triangulation) doit être aussi élevé que possible pour une bonne précision. Sinon, vous aurez un message “ANGLE D'INTERSECTION TROP FAIBLE”•Suivant vos réglage d'exposition sur la caméra, vous serez peut être obligé de limiter votre vitesse de balayage laser.

Dans la fenêtre “résultat de scan”, vous pouvez à tout moment visualiser quelle parties du sujet vous avez scanné, et ou vous devez “balayer” de nouveau:

La couleur des pixels dans cette vue est définie automatiquement; elle symbolise la distance entre la surface correspondante et la caméra! Cette distance sera aussi affichée dans la barre d'état de la fenêtre “résultat de scan” quand vous déplacez le pointeur de la souris sur la vue (bas de la vue, “value”, en mm). •Vous pouvez scanner autant de fois et aussi longtemps que vous le désirez. Théoriquement, vous pouvez déplacer manuellement votre laser autours de la pièce, comme vous le désirez, mais pratiquement, les meilleurs résultats sont obtenus en gardant la même position, et en le faisant juste pivoter. dans la plupart des cas, il est inutile de scanner TOUS les pixels de l’objet.

Après le scan, dans la plupart des cas, il est utile d'utiliser les filtres de lissage et d'interpolation, en cliquant les boutons correspondants. L'effet de ces filtre peut ne pas apparaitre immédiatement dans la fenêtre “résultat du scan”, mais ce sera le cas dés que vous “rafraichirez” l'image (voir étape suivante). Si vous n'êtes pas satisfait du résultat, vous pouvez à n'importe quel moment annuler les étapes de filtrage, et donc restaurer le scan initial afin de pouvoir retester d'autre réglages.

Davidscan3D

CONCLUSION Notre quotidien est envahi par le NUMERIQUE Il existe différentes techniques de numérisation 3D La stéréovision est la méthode la plus simple à réaliser La numérisation 3D se fait par TRIANGULATION (Laser) ou

TEMPS DE VOL (radar). Je peux réaliser mon scanner 3D La numérisation 3D touche divers domaines : Médecine,

industrie, habillement, jeux vidéo et TV, archéologie.. Le choix de la technique de numérisation 3D dépend de

l’objectif à atteindre (taille et nature de l’objet à scanner, les circonstances, le but,..)

Il faut compter plusieurs semaines pour réaliser une numérisation de qualité.