Scanner 3D à lumière structurée

Un scanner 3D Matterport à lumière structurée

Scanner 3D à lumière structurée

Les scanners laser 3D sont des outils chers : plusieurs dizaines de milliers d’euros en moyenne.

Ces tarifs exorbitants amènent invariablement à s’intéresser aux solutions moins coûteuses. Une de ces technologies trouve sa place : la numérisation 3D par scanner à lumière structurée.

Mais cette solution est loin d’être parfaite. Voici pourquoi.

Différence entre lumière structurée et LiDAR

Si vous n’avez pas une bonne connaissance de ce qu’est le LiDAR, nous vous expliquons tout dans cet article.

La technique de lumière structurée a fait partie des première méthodes de numérisation 3D développées dans les années 80.

Numérisation par bandes

Numérisation par bandes

La technique de détection de profondeur par lumière structurée est employée par des appareils grand public tels que le Kinect de Microsoft qui se destine aux jeux vidéo.

Les smartphones l'utilisent également pour détecter certaines profondeurs, par exemple pour la reconnaissance faciale sur les iPhones.

Certains constructeurs de matériels destinés à des applications professionnelles ont décidé de s’appuyer sur la même technologie.

Les scanners 3D Matterport reposent sur la technologie de la lumière structurée

Les scanners 3D Matterport reposent sur la technologie de la lumière structurée

 

Numérisation 3D par scanner 3D Matterport - Source : VR-Matters

Numérisation 3D d’une salle de conférence par scanner 3D Matterport – Source : VR-Matters

Composition du matériel

Les scanners de type Matterport embarquent un capteur à lumière structurée infrarouge ainsi qu’un capteur photo. L’ensemble est combiné dans une tête rotative adaptable sur trépied.

Sur certains modèles, une puce GPS est embarquée, sans toutefois que les données issues n’aient une quelconque utilité en matière de reconstruction de modèle 3D.

Principe d’acquisition

Le mode d’utilisation est très comparable à un scanner 3D LiDAR en station fixe : il faut déplacer l’appareil sur des positions multiples, en vue de réduire les occlusions et d’obtenir une numérisation complète de la scène.

Une zone occluse correspond à la zone d'ombre projetée derrière un objet. Multiplier les stations de scan permet des les réduire.

Une zone occluse correspond à la zone d’ombre projetée derrière un objet. Multiplier les stations de scan permet des les réduire.

La grande différence provient de la technique elle-même de la lumière structurée. En effet, cette dernière projette un motif lumineux précis, ici hors du spectre visible car en infrarouge, et analyse sa déformation depuis un point de vue déporté.

Effet de parallaxe sur le motif structuré, observée par une caméra déportée

Effet de parallaxe sur le motif structuré, observé par une caméra déportée

L’émetteur infrarouge et la caméra étant sur le même axe horizontal, la capacité à détecter la profondeur varie en fonction de la hauteur des objets par rapport au scanner.

Ainsi, en considérant une sphère dont le centre est le scanner, la résolution de profondeur sera plus importante à l’équateur qu’au méridien, et quasi nulle au zénith.

Matterport parle du niveau de précision de ses solutions sur leur formum

Matterport parle du niveau de précision de leurs solutions sur leur forum

Cette spécificité n’est pas sans importance dans le cadre de la numérisation 3D, et il conviendra avant d’opter pour ce genre de matériel, de définir clairement quel est le besoin en précision des mesures.

Le relevé 3D par Matterport d'un plancher chauffant.

Le relevé 3D par Matterport d’un plancher chauffant.

La grande force de ce type d’appareils réside dans la qualité des photographies et dans les applications logicielles proposées, de l’hébergement des données à la création de visites virtuelles en réalité virtuelle, en passant par l’assemblage des scans dans le Cloud.

Temps d’acquisition

Le temps de numérisation est là aussi un atout non négligeable, car il faudra compter seulement une poignée de minutes pour numériser une pièce. La plupart des traitements étant opérés via un service Cloud dans le but d’offrir une solution clé en main à l’utilisateur, il en résulte une réduction conséquente des coûts humains associés.

Coût du matériel

A l’achat, la différence se fera également sentir. Un appareil de type Matterport est généralement vendu entre 2000 et 5000 €.

Attention toutefois à la stratégie commerciale reposant sur la facturation au crédit des assemblages de scan, lequel est possible uniquement dans le Cloud et non en local. Ceci crée une dépendance à la plateforme et des coûts d’utilisation potentiellement importants en seront une résultante.

Le faible investissement initial et le temps de numérisation raisonnable combinés à des expériences immersives de haute qualité, ont tendance à destiner les appareils Matterport aux agents et promoteurs immobiliers pour qui la valorisation par l’image et l’immersivité de l’expérience utilisateur constituent un enjeu plus important que la précision absolue des données.

Nota important

Notez qu’à l’heure où ces lignes sont écrites Matterport étend la compatibilité de ses solutions logicielles à certains scanners LiDAR terrestres, (qui ne reposent pas sur le principe de la lumière structurée), dans le but de proposer des expériences immersives de haute qualité tout en assurant un haut niveau de précision des mesures grâce au laser.

Il semble que ce changement de positionnement sur le marché a tout pour attirer une nouvelle catégorie d’utilisateurs, séduits par la richesse des expériences utilisateurs proposées par les solutions Matterport, mais ne pouvant faire l’impasse sur la précision.

Pensez notamment au marché de la préservation du patrimoine, ayant à la fois une portée touristique et une finalité technique.

A surveiller de près !

Et vous : quel est votre budget pour l’acquisition d’une solution de numérisation 3D ?

Pensez-vous que les scanners 3D à lumière structurée seraient pertinents pour vos usages ?

Réagissez !

Clément Valente

Expert en construction numérique

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