NUMERISATION 3D

La numérisation 3D est le processus d’analyse d’un objet ou d’un environnement du monde réel pour collecter des données tridimensionnelles sur sa forme et éventuellement son apparence (par exemple sa couleur). Les données collectées peuvent ensuite être utilisées pour construire des modèles numériques 3D (copier un objet en 3d).

Un scan 3D peut être basé sur de nombreuses technologies différentes, chacune ayant ses propres limites, avantages et coûts. De nombreuses limitations quant au type d’objets pouvant être numérisés demeurent présentes. Par exemple, la technologie optique peut rencontrer de nombreuses difficultés avec des objets sombres, brillants, réfléchissants ou transparents. Par exemple, la tomodensitométrie industrielle , les scanners 3D à lumière structurée , les scanners LiDAR 3D peuvent être utilisés pour construire des modèles 3D numériques , sans tests destructifs .

Les données 3D collectées sont utiles pour une grande variété d’applications. Ces appareils sont largement utilisés par l’industrie du divertissement dans la production de films et de jeux vidéo, y compris la réalité virtuelle . D’autres applications courantes de cette technologie incluent la réalité augmentée , la capture de mouvement , la reconnaissance gestuelle , la cartographie robotique , le design industriel , les orthèses et prothèses , l’ingénierie inverse et le prototypage , la qualité . contrôle /inspection et numérisation des objets culturels, copier un objet en 3d, répliquer un objet en 3d.

Le but d’un scan 3D est généralement de créer un modèle 3D (répliquer un objet en 3d). Ce modèle 3D est constitué d’un maillage polygonal ou d’ un nuage de points d’échantillons géométriques à la surface du sujet. Ces points peuvent ensuite être utilisés pour extrapoler la forme du sujet (un processus appelé reconstruction ). Si des informations sur les couleurs sont collectées à chaque point, les couleurs ou les textures de la surface du sujet peuvent également être déterminées.

Les scanners 3D partagent plusieurs traits avec les caméras. Comme la plupart des caméras, elles ont un champ de vision en forme de cône et, comme les caméras, elles ne peuvent collecter des informations que sur les surfaces qui ne sont pas masquées. Alors qu’une caméra collecte des informations de couleur sur les surfaces situées dans son champ de vision , un scanner 3D collecte des informations de distance sur les surfaces situées dans son champ de vision. L’« image » produite par un scanner 3D décrit la distance à une surface en chaque point de l’image. Cela permet d’identifier la position tridimensionnelle de chaque point de l’image.

Dans certaines situations, une seule analyse ne produira pas un modèle complet du sujet. Des analyses multiples, provenant de différentes directions, sont généralement utiles pour obtenir des informations sur tous les aspects du sujet. Ces scans doivent être intégrés dans un système de référence commun , un processus généralement appelé alignement ou enregistrement , puis fusionnés pour créer un modèle 3D complet. L’ensemble de ce processus, allant de la carte de plage unique au modèle complet, est généralement connu sous le nom de pipeline de numérisation 3D.

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Source : https://en.wikipedia.org/wiki/3D_scanning

Un scanner tridimensionnel est un appareil de numérisation et d’acquisition 3D.

Un scanner tridimensionnel est un appareil qui analyse les objets (scanner une pièce en 3d) ou leur environnement proche pour recueillir des informations précises sur la forme et éventuellement sur l’apparence (couleur, texture…) de ceux-ci. Les données ainsi collectées peuvent alors être utilisées pour construire des images de synthèse en trois dimensions (objets numériques) à des fins diverses. Ces appareils sont beaucoup utilisés par les industries du divertissement pour des films ou des jeux vidéo. Des images numériques en 3D d’objets scannés servent également à la conception industrielle, à la conception d’orthèses et de prothèses, à la rétro-ingénierie, pour le contrôle qualité (référentiel numérique) ou pour la documentation d’objets culturels.

Diverses techniques peuvent être utilisées dans la numérisation d’objet en image 3D (copier un objet en 3d) ; chacune a ses limites, avantages et coûts. Certains types d’objets restent toutefois encore difficile à numériser : par exemple les appareils utilisant des techniques optiques rencontrent beaucoup de difficultés avec des objets brillants, miroitants 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 à l’optique du scanner. Les scanners laser peuvent envoyer des trillions de photons vers un objet et en retour recevoir un petit pourcentage de ces photons par les optiques qu’ils utilisent. La réflectivité d’un objet dans le visible est basée sur la couleur de l’objet, c’est l’albédo. 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.

Un scanner 3D mesure généralement le positionnement d’un échantillonnage de points dans un système de coordonnées – un nuage de points – de la surface d’un sujet pour ensuite en extrapoler la forme à partir de leur répartition : ce procédé est appelé une reconstruction 3D. Si la couleur de chacun des points est analysée, alors celle de la surface peut également être reconstituée.

Des analogies existent entre un appareil photo et un scanner 3D. Les deux ont un champ de vue et ne peuvent voir ce qui est masqué, les deux techniques étant optiques. Si le premier capture les couleurs des surfaces dans son champ l’autre mesure son positionnement relatif par rapport à un échantillon de points des surfaces.

L’image produite est basée sur une série de données composées des coordonnées positionnant chacun des points échantillonnés par rapport au scanner 3D. Si un système de coordonnées sphériques est utilisé et que le scanner en est l’origine, chaque point peut alors être identifié par des coordonnées (r, φ, θ). r représente la distance du scanner au point. φ et θ sont les angles formés entre la ligne allant de l’origine au point analysé à deux plans passant par l’origine, l’un horizontal et l’autre vertical. Ces coordonnées sphériques permettent de situer dans l’espace chacun des points par rapport au scanner, travail préalable et nécessaire à la modélisation numérique de l’image en trois dimensions de l’objet.

Généralement, les données (coordonnées des points) recueillies avec une seule passe ne sont pas suffisantes pour modéliser entièrement un sujet. Le travail doit être effectué de nombreuses fois, voir des centaines de fois, à partir de points de vue différents. Toutes les données recueillies doivent être réinterprétées et situées dans un système de coordonnées unique et regroupées. Le processus, utilisant les différentes mesures avant d’être réinterprétées jusqu’à la modélisation est connu sous le nom de (en) 3D scanning pipeline.

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Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Scanner_tridimensionnel