Dans les coulisses : capture du Palais grand-ducal de Luxembourg pour l’Exposition universelle

Lorsque l’équipe d’assistance d’Artec 3D a reçu l’appel pour numériser le Luxembourg pour l’Exposition universelle, elle était ravie. Repousser les limites du scan 3D et faire connaître votre pays ? Quelle opportunité ! Cependant, quelques difficultés sont apparues lorsque l’équipe a cherché la méthode la plus rapide et la plus simple d’y parvenir.

Au départ, ils ont essayé de numériser une maquette en sucre du palais avec le scanner haute résolution Artec Spider II. Si celle-ci présentait un aspect très réaliste (et Spider II en a brillamment capturé les nuances), la réplique ne disposait pas de la précision géométrique nécessaire pour créer un modèle 3D fidèle à l’original.

Artec Spider II capture un modèle en sucre du Palais grand-ducal de Luxembourg.

Comme cette option ne fonctionnait pas, l’équipe d’Artec n’avait plus d’autre choix : elle devait se rendre au Palais grand-ducal pour le scanner. Cela posait toutefois d’autres défis. Artec Ray II est idéal pour capturer des objets et des zones de grande taille. Cependant, son trépied limite ce qu’il peut « voir » depuis le haut. Heureusement, Artec Studio propose désormais une photogrammétrie compatible avec les drones.

Le problème suivant était de savoir comment faire voler un drone autour d’un site historique très fréquenté. Il a donc fallu rendre visite au Premier Conseiller du palais, qui a réussi à obtenir l’autorisation de vol. Enfin, il y avait la question des piétons. Cette attraction touristique très populaire est souvent envahie par la foule. Dans le domaine de la capture de données 3D, cela peut être problématique, car cela peut entraîner des détails masqués et un flou de mouvement.

Cependant, grâce à un double scan prudent, au système visuel inertiel (VIS) intégré à Ray II et aux algorithmes avancés d’Artec Studio, l’équipe a finalement pu capturer un modèle 3D incroyablement grand et détaillé, avec un rendu réaliste pour des applications VR immersives.

Des scans simples, des résultats exceptionnels

Selon Keynan Tenenboim, l’un des spécialistes du scan 3D à l’origine du projet, la capture des données avec Ray II n’était en réalité pas si difficile. Son système VIS lui permet de suivre sa position dans un espace 3D, ce qui signifie que les utilisateurs n’ont qu’à positionner l’appareil pour capturer tous les angles. « Mon travail sur le terrain consistait essentiellement à déplacer le scanner et à appuyer sur un bouton, explique M. Tenenboim. Aucune autre compétence n’était requise. J’aurais pu confier cette tâche à n’importe qui dans la rue ! »

Le véritable défi consistait à scanner à une distance suffisante pour capturer à l’échelle. Ray II peut atteindre une précision de 1,9 mm à une distance de dix mètres. Cependant, si M. Tenenboim s’approchait trop près, certaines parties de l’architecture du palais en masquaient d’autres. Il a donc fallu prendre du recul, à environ 20 mètres, afin d’avoir une vue d’ensemble de la structure, et faire le tour du complexe.

Le modèle 3D final du Palais grand-ducal.

Pendant que Jeynan Tenenboim effectuait le scan avec Ray II, son collègue Jerry Klein pilotait un drone au-dessus de la zone. Même s’il avait obtenu l’autorisation de voler, la tâche n’était pas aisée. Le palais est entouré d’un réseau routier complexe, et la moindre erreur de navigation aurait pu coûter très cher. Cependant, malgré son manque d’expérience en tant que pilote, M. Klein a réussi à capturer la scène dans son intégralité.

« Piloter un drone, c’est comme jouer à un jeu vidéo, il n’y a rien de spécial. C’est assez intuitif, explique M. Klein. L’avantage de la capture d’images est que l’on obtient des images de meilleure qualité et moins de bruit. Dans Artec Studio, il est également possible de créer des modèles 3D à partir de vidéos. J’ai capturé les deux par mesure de sécurité. Nous pouvions utiliser la vidéo pour aller plus vite et les images pour les parties plus difficiles à reconstruire. »

Fusion de différents jeux de données dans Artec Studio

Artec Studio est désormais une boîte à outils tout-en-un permettant de capturer, de traiter et de combiner des jeux de données 3D collectés à l’aide de scanners à lumière structurée, laser et LiDAR, ainsi que par photogrammétrie. Pour fusionner des scans 3D et des photos/vidéos, les utilisateurs doivent d’abord générer des maillages 3D. Au moment de fusionner leurs données Ray II, VIS s’est à nouveau révélé essentiel au projet, en rationalisant le pré-alignement.

« Le système VIS de Ray II aligne automatiquement tous les scans. Ainsi, lorsque vous téléchargez les données dans Artec Studio, tous les objets sont déjà pré-alignés, ajoute M. Tenenboim. Au lieu de voir 100 scans disparates, vous voyez en fait un seul objet à l’écran. L’une des choses que nous avons vraiment essayé de faire était de suivre ce système et de le maintenir autant que possible. »

Artec Ray II à l’extérieur du site patrimonial « Dent creuse » au Luxembourg.

La génération d’un maillage 3D avec la Photogrammétrie IA est légèrement différente, mais donne tout de même d’excellents résultats. Les algorithmes d’Artec Studio transforment les photos ou les vidéos en un « aperçu du modèle » avec un cadre ajustable. Une fois que vous avez indiqué les données capturées à utiliser, le logiciel génère en temps réel des modèles 3D réalistes, qu’il est possible de fusionner avec ceux créés à partir de scans 3D pour obtenir un niveau de détail élevé à l’échelle.

Dans Artec Studio, il est également possible de combler les trous, de supprimer les objets en mouvement, de mapper les textures et de décimer les modèles afin de réduire le nombre de polygones. Tout cela permet aux utilisateurs d'apporter des améliorations. Dans le cas des experts en scan 3D d’Artec, il était essentiel de créer des modèles légers pour les cas d’utilisation en réalité virtuelle.

La préservation du patrimoine nouvelle génération

En combinant Ray II, la photogrammétrie IA et des appareils portables tels que l’Artec Leo, l’équipe a finalement pu numériser d'autres monuments emblématiques pour le pavillon du Luxembourg. Parmi ceux-ci figure la « Dent creuse », un site classé au patrimoine mondial de l’UNESCO avec une falaise sur un côté, qui a nécessité l’utilisation d’un drone. Les données ont de nouveau été fusionnées avec les scans Ray II afin d’obtenir un modèle capturé sous tous les angles.

Aux côtés de tous les autres modèles magnifiquement capturés, la Dent creuse est désormais accessible via l’application Osaka Expo, et permet ainsi à un nouveau public de découvrir l’histoire du pays. En effet, les visiteurs de l’exposition peuvent se joindre à ceux qui la suivent à distance afin de « visiter » des sites patrimoniaux populaires en réalité virtuelle.

Modèle 3D de la Dent creuse, également capturé avec Ray II et la photogrammétrie IA.

M. Klein voit un potentiel important pour cette approche, non seulement dans la préservation du patrimoine, mais aussi dans d’autres applications à grande échelle, où différents scanners 3D et la photogrammétrie peuvent offrir aux utilisateurs une précision et une échelle de capture incroyablement élevées : le meilleur des deux mondes.

« Je vois cette approche s'appliquer partout, de l’industrie cinématographique hollywoodienne aux jeux vidéo, partout où l’on ne se soucie généralement pas de la géométrie, mais plutôt de la texture, conclut M. Klein. Comme on peut combiner les scans 3D et la photogrammétrie, on obtient une bonne géométrie et un texturage haute fidélité. C’est très utile, on n’a pas à choisir ! »

Artec 3D est honoré d’avoir contribué à la création du pavillon du Luxembourg à Osaka.