Fraunhofer IGD développe une technologie de numérisation 3D par bras robotisé automatisé – ciblant les musées comme principaux utilisateurs

Dans le but de permettre aux musées de numériser leurs collections, Fraunhofer IGD, basé à Darmstadt, a mis au point une technologie de numérisation 3D à bras robotisé automatisé pour scanner les objets culturels en 3D.

Fraunhofer IGD est un institut de recherche appliquée en informatique visuelle basé sur les images et les modèles 3D. Parmi les développements de la société pour l’industrie de l’impression 3D, on peut citer Cuttlefish, un pilote d’imprimante 3D universel que nous avons vu dans le film « Missing Link » de Laika.

La solution de numérisation 3D dont nous parlons aujourd’hui s’appelle CultArm3D – Il s’agit d’un appareil mobile qui fournit des modèles 3D précis d’objets exposés de tailles diverses en appuyant sur un bouton. Le bras robotique est le résultat de la coopération entre l’institut de recherche allemand et le fabricant de caméras danois Phase One.

Le fabricant de l’appareil photo a équipé le scanner 3D d’un appareil photo iXG de 100 mégapixels pour faciliter le développement de bagues lumineuses pour un éclairage optimal. Ceci est important car les modèles virtuels doivent être suffisamment bons pour que les scientifiques puissent les analyser comme ils l’entendent et les comparer aux modèles d’autres objets, ce que des originaux fragiles ne permettraient ou ne pourraient supporter que dans certaines circonstances.

Les développeurs du Fraunhofer IGD ont accordé une attention particulière aux objets présentant des géométries de surface difficiles, tels que les objets brillants ou réfléchissants en or ou en bronze avec des occlusions complexes. Toutes les normes établies et les recommandations internationales ont été suivies en ce qui concerne non seulement l’étalonnage du système (basé sur la norme ISO/TS 19264 et la norme VDI/VDE 2634), mais aussi les métadonnées des objets et les données des modèles numériques (basés sur le modèle de données Europeana, la Task Force 3D et CARARE), ce qui garantit une qualité élevée reproductible en termes de géométrie, de textures et de couleurs, une première sur le marché.

Comment cela fonctionne-t-il ?

Le bras de numérisation est facile à utiliser et peut être effectué par le personnel du musée sans supervision. Le logiciel intégré guide l’utilisateur à travers un processus d’étalonnage rapide lors de la configuration initiale qui ne doit être effectué qu’une seule fois au démarrage du système. La seule chose à faire alors est de placer les objets au milieu du plateau rotatif inclus et d’appuyer sur un bouton pour commencer à scanner ; tout le reste est entièrement automatisé.

Les opérateurs ne doivent pas s’inquiéter des objets de valeur car la conception comprend diverses précautions de sécurité éprouvées dans l’industrie pour protéger les objets scannés. Un exemple est une fonction qui verrouille automatiquement les articulations du bras de balayage en place en cas de panne de courant.

Une numérisation préliminaire rapide permet d’établir une connaissance de base de la taille et de la forme de l’objet. La sélection dynamique du point de vue pendant le scanner garantit que chaque détail de l’objet visible par le capteur est capturé en couleur réelle et avec une définition optimale dans le plus petit nombre d’images possible. Même les matériaux réfléchissants et les occlusions géométriques complexes à la surface sont capturés. Pour les surfaces réfléchissantes, cela élimine la nécessité d’utiliser un spray de matité pour capturer leur géométrie. Pour les géométries d’objets complexes, le post-traitement manuel des modèles 3D est réduit au minimum ou généralement complètement éliminé. La sélection dynamique des points de vue se poursuit jusqu’à ce que les objectifs de qualité définis par l’utilisateur pour une couverture et une résolution minimales soient atteints. Le modèle 3D final peut ensuite être produit dans différents formats, comme une vidéo 2D ou 3D haute résolution, un modèle web 3D, des présentations virtuelles et de réalité augmentée ou un fichier d’impression pour une imprimante 3D. Tous les formats 3D standard établis et de nombreux autres formats de sortie sont pris en charge.

Il existe deux modèles de CultArm3D pour les objets d’une hauteur maximale d’un mètre et d’un poids maximal de 60 kg. Des volumes et des poids de numérisation plus importants peuvent être pris en charge sur demande. Le bras de numérisation est mobile, et son poids léger le rend facile à transporter. Sur place, il suffit d’une alimentation électrique régulière, ce qui lui permet de scanner des collections à différents endroits.

Premières utilisations

Les premiers utilisateurs de la nouvelle solution de Fraunhofer sont le Musée national du Bade à Karlsruhe, la Bibliothèque universitaire et nationale de Thuringe à l’Université Friedrich Schiller d’Iéna et, bientôt, la Bibliothèque universitaire et nationale de Darmstadt.

À Karlsruhe, le scanner Fraunhofer IGD a été intégré dans le concept de visite, permettant aux visiteurs de scanner les objets du musée en 3D sous supervision et de voir ensuite les résultats de leur travail par eux-mêmes sur des tables tactiles interactives ou avec des lunettes de réalité virtuelle.

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