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SIGGRAPH 2017 : scanner un objet en le plongeant dans un liquide

Dip Transform

Les modernes de scan 3D sont de plus en plus accessibles : photogrammétrie, lumière structurée et scan laser donnent d’excellents résultats et les coûts d’utilisation ont fortement chuté ces dernières années.
Pourtant, ces méthodes conservent des inconvénients majeurs, en particulier lorsqu’il s’agit de numériser des objets dont la géométrie complexe comporte de l’occlusion : les zones difficilement visibles sont alors mal ou pas reconstruites.

Kfir Aberman, Oren Katzir, Qiang Zhou, Zegang Luo, Andrei Sharf, Chen Greif, Baoquan Chen et Daniel Cohen-Or ont présenté au SIGGRAPH une technique visant à contourner ce problème, dans la publication Dip Transform for 3D Shape Reconstruction.

La méthode utilise la poussée d’archimède : un solide plongé dans l’eau déplace un volume de liquide équivalent.
Ici, il s’agira de plonger petit à petit l’objet dans un bac tout en mesurant la façon dont le niveau de liquide s’élève. En répétant l’opération de nombreuses fois et avec des orientations différentes, on peut déterminer la forme de l’objet.
La qualité du résultat augmente avec le nombre de mesures : plusieurs centaines pour une bonne approximation. Un système robotisé est donc nécessaire pour cette tâche fastidieuse.

La technique permet donc de créer un scan 3D y compris sur les zones non visibles, et y compris les surfaces transparentes ou réfléchissantes. 
Elle a bien évidemment des limites, à commencer par le temps de scan très long. Pour le moment, la plongée se fait par étapes successives, mais l’équipe travaille sur cette question : l’idée serait de plonger l’objet en continu, sans pause, tout en mesurant la vitesse d’élévation du liquide.
Les chercheurs précisent également que certaines pistes dans l’analyse des résultats pourraient permettre de réduire considérablement le nombre de plongées nécessaires, et donc le temps de mesure.
Les auteurs soulignent par ailleurs que l’objet doit pour le moment correspondre à certains critères géométriques : la publication semble évoquer des formes telles qu’une bouteille ou une coque de navire, qui vont se remplir d’un coup. La conclusion indique qu’un moyen de contourner le problème serait de mesurer aussi le déplacement de liquide lorsque l’on sort l’objet de l’eau, pour estimer le volume et la forme de la cavité qui piège le liquide.

Enfin, l’article ne voit pas forcément cette nouvelle approche comme opposée aux méthodes classiques. Les chercheurs suggèrent l’utilisation d’une méthode fiable et précise pour scanner la zone visible d’un objet (via scanner laser par exemple), tandis que leur technique viendrait en complément, pour reconstruire les zones avec occlusion.

On trouvera plus de détails et la publication sur la page du projet.

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