LaBlogAtoire

Regardez ce vidéo de la cueilleuse de pomme 3D numérisée avec la HandyScan, de le compagnie lévisienne en pleine croissance Creaform. Il est issu du concours de numérisation lancé l’an dernier par la compagnie auprès de ses utilisateurs et de ses employés. Quelle beau travail, et quelle bonne idée pour promouvoir leur produit! Un ami qui travaille pour eux m’avait parlé de la réalisation. Pour la petite histoire, je viens d’apprendre que le pommier en question est un de ceux du verger Allen-Demers, soit chez un collègue du labo de robotique. La technologie derrière le capteur a été développée au LVSN de l’université Laval par Patrick Hébert et ses étudiants.

L’image ci-dessus présente le résultat de travaux que j’ai effectué avec des amis du Laboratoire de vision et systèmes numériques (LVSN). Il s’agit de modèles 3D d’objets de différentes tailles qu’on a acquisitionné avec le robot à câbles montré ci-dessous.

J’avait glissé un mot sur notre projet dans cet article sur la numérisation 3D automatisée. J’en reparle aujourd’hui parce que mes collègues du LVSN présentaient la semaine dernière notre papier intitulé “A Cable-driven Parallel Mechanism for Capturing Object Appearance from Multiple Viewpoints” à la conférence 3DIM.

Les modèles présentés sont le résultat de la combinaisons de plusieurs centaines de photos prises automatiquement par une caméra embarquée sur un robot à câbles. La géométrie est approximative comparativement à ce que d’autres méthodes pourraient donner, comme avec un laser par exemple. Cependant, puisqu’on part de photos, le rendu est vraiment réaliste. L’utilisation de photographies permet aussi de tenir compte qu’un point de l’objet peut avoir différentes couleurs selon le point de vue duquel on le regarde. De plus, une caméra photo est vraiment moins chère que les capteurs lasers.

Un autre point intéressant du système est sa capacité à s’adapter à plusieurs échelles. On peut l’utiliser pour numériser une motoneige de 2.8 m de long, un buste de Richelieu d’une soixantaine de cm, un panache de chevreuil ou encore une petite statuette. D’ailleurs, c’était assez drôle de descendre la motoneige de mon père dans le sous-sol de l’Université pour aller la prendre en photo…

Une fois qu’on a eu plusieurs résultats, on a parlé à quelques personnes pour voir si ça ne pourrait pas les intéresser. On est allé voir des gens de jeux vidéo. Bien qu’ils aient trouvé les résultats intéressants, mon sentiment est que leurs affaires vont tellement vite et bien qu’une technologie doit être vraiment prête et avantageuse pour qu’ils se mettent à l’utiliser. De plus, la méthode doit s’arrimer parfaitement avec les outils qu’ils utilisent déjà. Dans notre cas, ce n’était pas évident parce que notre forme 3D n’était pas du tout obtenue en fonction d’être animée par la suite. De plus, même si on a une méthode automatisée, elle doit être vraiment pas chère parce que dans la conception 3D comme ailleurs, le cheap labor existe.

Une application qui, je pense, pourrait être intéressante est la numérisation pour le commerce en ligne. En effet, imaginez un commerce qui vend des objets dont l’apparence est importante et dont l’inventaire est considérable, comme les meubles par exemple. Si un IKEA de ce monde a un système pareil dans son entrepôt, tous ses meubles passent par le scanner et on les retrouve en ligne en 3D. On peut alors les regarder de tous les sens pour avoir une bien meilleure idée du produit. En plus de servir celui qui se cherche un divan, j’imagine que ça le ferait jaser.

Par ailleurs, avec tous les mondes virtuels qui se bâtissent à grande vitesse, je suis certain que Michel Leblanc trouverait une application à notre robot.

(Photo: FakeSpace)

Le centre de R&D pour la défense du Canada (RDDC) de Valcatier s’est équipé l’été passé d’un CAVE à quatre faces. François Rioux, un étudiant au doctorat du LVSN de l’université Laval nous présentait ce système vendredi dernier.

Il consiste en un cube dans lequel on s’installe et dont on aurait enlever le plafond ainsi que le mur derrière nous. On projette sur chacune des faces en stéréoscopie pour immerger l’utilisateur dans un environnement 3D. Le résultat et le principe de base sont similaires à IMAX 3D mais la technologie utilisée diffère. L’idée consiste à présenter une image légèrement différente à chaque oeil de façon à ce que le cerveau les interprète comme une scène 3D. Au IMAX, on utilise des lunettes avec filtres polarisants. Chaque oeil voit une polarité de la lumière. Dans le système au RDDC fournit par l’entreprise FakeSpace, les lunettes sont actives. Elles sont synchronisées avec les projecteurs qui émettent en alternance les images destinées à chacun des yeux. Quand c’est l’image pour l’oeil droit, la lunette ferme l’oeil gauche, et vice versa.

En plus des projecteurs, des hauts-parleurs et du système de lumière, le RDDC a aussi fait l’acquisition de périphériques pour interagir avec l’environnement. Ils disposent notamment des capteurs et dispositifs haptiques suivants:

• Cyberglove - capteur 22 degrés de liberté qui détermine la position de la main grâce à des ultrasons.
• Capteurs Intersense - Manette, casque et poignet qui donnent position du capteur.
• Cybergrasp - exosquelette capable de générer des forces sur la main pour simuler la prise d’objet. Selon le présentateur, cette technologie n’est pas très convaincante.

Les applications pour ce genre d’infrastructure sont nombreuses. On l’utilise en industrie automobile pour visualiser des prototypes. Polyrix, une entreprise dont je vous avais parlé précédemment, avait déjà commencé à travailler avec une compagnie pour faire travailler des équipes de design mécanique sur des lieux différents, chacunes dans leur CAVE. Dans le domaine militaire, il sert évidement à l’entrainement. Il peut aussi servir dans des traitements psychologiques pour préparer les militaires ou atténuer le syndrôme post-traumatique.

De son côté, François l’utilisera dans le cadre de ses études pour la visualisation scientifique. À ma connaissance Paul Larochelle, de Florida Tech, a déjà utilisé un CAVE pour visualiser les solutions de problèmes d’optimisation de mécanismes. Il est possible de visiter cette installation, voire de la louer pour des projets spécifiques. Ils ont déjà Unreal d’installé pour des fins de démonstrations… mais j’imagine que c’est un peu plus cher qu’au DreamCité.

Cette semaine, on peut lire dans l’Impact Campus un article sur le projet que Philippe Lambert et moi avons présenté au Lab’Oratoire publique 2006, le concours de vulgarisation scientifique de l’AÉLIES. Le fonctionnement du robot et les applications possibles sont expliquées sur les affiches qu’on avait préparées pour l’occasion.

Le système permet de numériser l’apparence 3D d’un objet à l’aide de photographies. Le robot utilisé est semblable à la SkyCam, utilisée pour filmer des événements sportifs (et maintenant des films). Le choix de ce genre de robot pour l’application vient qu’on peut l’utiliser à plusieurs échelles sans le modifier, propriété très rare pour un système mécanique. Autrement dit, avec le même robot, on peut prendre des photos d’une petite statuette, d’une guitare, d’un buste de Richelieu, d’un panache de chevreuil, ou encore d’une motoneige. Ce sont tous des objets que l’on a numérisés.

Dès qu’on aura publié là-dessus, on rendra des vidéos du robot et des modèles accessibles en ligne.

(Photo Arius3D.com)

Non un Arius n’est pas la bestiole fossilisée représentée sur l’image, mais bien l’appareil qui a permis d’obtenir une représentation numérique du fossile. Cette technologie a été développée par les chercheurs du CNRC. Elle permet d’obtenir à la fois la géométrie très précisément (entre 25 et 100 microns selon la direction par rapport à la surface), ainsi que la pigmentation de l’objet. L’appareil utilise la combinaison de trois lasers (bleu, rouge et vert) projetés sur la surface pour obtenir simultanément ces informations.

C’est la compagnie de Mississauga Arius 3D qui poursuit le actuellement développement et la commercialisation de cette technologie. Pour la province de Québec c’est la compagnie basée dans le parc technologique MCG3D qui a le mandat de la commercialiser. Leur premier Arius vient d’être installé au LAMIC, le Laboratoire de muséologie et d’ingénierie de la culture. Leur site web n’est pas prêt encore puisque le LAMIC lui-même est toujours en construction grâce au soutien du Fond canadien pour l’innovation. Les gens du LAMIC seront les voisins directs du LANTISS dans leurs nouveaux locaux du pavillon Casault de l’Université Laval.

Le ARIUS 3D a été développé au CNRC avec la conservation du patrimoine comme première application possible. L’utilisation que le LAMIC compte en faire tirera donc pleinement avantage des capacités de l’instrument. Ils numériseront des objets avec authenticité dans différents buts. Ils pourront entre autre analyser les traces d’usures d’artéfacts pour mieux comprendre leur mode d’utilisation. Par exemple, ils pourront déterminer si une lame retrouvée a coupé du blé plutôt que des branches, ce qui leur donnera des indices sur le mode de vie des gens qui l’utilisaient. Les objets numérisés pourront aussi être inclus dans des environnements virtuels pour la visualisation. Ceci s’inscrit dans la nouvelle tendance de la muséologie où le musée ne se définit plus uniquement que par ce qu’il présente, mais aussi par ce qu’il fait vivre aux visiteurs.

Photo: Johann Paquet

Le local dans lequel je travail ces jours-ci est à côté du monte-charge du département de génie mécanique. Hier, quatre gars de la Formule SAE de l’Université Laval passaient par là pour monter le frame du bolide à leur local. Ils ont vu le robot pour numériser l’apparence 3D des objets sur lequel je travaille avec des collègues du LVSN.

Ils m’ont tout de suite demandé si je connaissais la HandyScan 3D de la compagnie lévisienne Creaform. En fait, ce produit est aussi issu de travaux effectués au LVSN. Sans entrer dans les détails, la principale différence est que la HandyScan utilise un laser projeté alors que nous utilisons un appareil photo embarqué sur un robot.

Pour des applications de reverse-engineering comme celui de numériser la forme du moteur de la Formule SAE, la HandyScan est tout-à-fait appropriée. Et c’est ce que les étudiants de la formule désiraient. Ça a pris 5 heures à un employé de Creaform pour numériser le moteur. Cette commandite équivaut à une valeur de 3000$. Avec la forme plus exacte du moteur qu’ils réutilisent depuis quelques années, il est plus facile de concevoir et de fabriquer les pièces qui viennent s’y greffer, comme leur nouveau turbo par exemple.

Futurs étudiants de Laval, vous pouvez venir voir la Formule SAE et visiter le Laboratoire de robotique au Samedi de l’admission.

Si vous faites partis des quelques personnes qui ont chez eux un crayon, un jeu d’échec, une lampe de table, une règle et une webcam, vous êtes éligibles pour développer votre propre caméra 3D. En effet, c’est ce qu’à démontrer Jean-Yves Bouguet, étudiant gradué du CIT (California Institute of Technology). Il a installé une lampe de type “Spot Light” au dessus d’un objet et afin de reconstruire l’objet en 3D, il a balayé l’objet avec le crayon. Le principe du système se base sur la lumière faiblement structurée (weak structured lighting en anglais). En gros, il s’agit de donner à un objet 3D une texture (dans ce cas ci, l’ombre sur l’ange) que la caméra peut reconnaître facilement. En balayant l’objet à l’aide d’un crayon, la caméra détecte la forme de l’objet (décalage de l’ombre) et reconstruit l’objet en 3 dimensions à l’ordinateur. La description plus détaillée du projet se trouve ici.

Voyant le succès relativement bon de son système, Jean-Yves Bouguet a poussé les limites de son système jusqu’à l’essayer sur sa voiture!!! Et croyez-le ou non, il a photographié son valeureux bolide.

Alors pour ceux qui ont du temps à perdre, voilà de quoi de tordant à faire pour vous dégourdir les méninges chez vous le soir…

L’édifice Price de Québec, le seul “gratte-ciel” de la vielle capitale et résidence officielle du premier ministre a été numérisé par l’équipe de Polyrix. L’entreprise en démarrage a accompli cet exploit par des méthodes de photogrammétrie. Le modèle 3D a donc été composé à partir de photos prises de plusieurs points de vue.

Ils l’ont fait dans le but de démontrer les possibilités de la technique pour des simulations de rééclairage ou d’insertion de nouveaux bâtiments dans des environnements déjà construits. Les modèles obtenus, contrairement à ceux dessinés, sont d’un grand réalisme puisqu’ils proviennent de photographies.

Il pourrait aussi être exporté dans une environnement de jeu vidéo ou de film, ou pourquoi pas dans Second Life? D’ailleurs, Hollywood se sent nostalgique ces temps-ci. Je pense que ce modèle pourrait très bien ajouter à l’ambiance du prochain GhostBusters.

… et les yeux de sa mère, et le crâne de son grand-père. C’est qu’il provient de la généalogie à la base des personnages virtuels crées par le logiciel montréalais evolver. Michel Fleury est le créateur du logiciel issu du labo mélangeant l’art et les technologies Hexagram. Il présentait hier le fonctionnement du logiciel aux étudiants et professeurs d’une organisation semblable qui s’installe à l’Université Laval, le LANTISS. Les membres de ce laboratoire auront accès à quelques licenses de evolver.

L’idée derrière le logiciel est de pouvoir créer des personnages en 3D facilement, rapidement, et avec un beau rendu prêt pour l’animation. Evolver a une base de donnée de quelques dizaines de visages et corps différents. Chaque corps a la même topologie, les mêmes vertex à la base de la géométrie. Ainsi, une animation d’un personnage peut être appliquée à un autre personnage de façon très fluide.

Pour créer un personnage, on décide de quatre grand-parents, qui donnent deux parents, pour aboutir à “l’enfant”, le personnage crée. Avec des slidebars, on ajuste à notre guise: plus des oreilles à lui, plus du corps à lui, etc. Lorsque la génétique vous convient, vous commandez le modèle des serveurs evolver et vous l’obtenez pour 2000$. Je ne suis pas dans le domaine, mais les gens qui assistaient semblaient trouver ça pas cher. Les possibilités sont gigantesques et les résultats surprenants. Vous pouvez en voir quelques exemples sur le site de la compagnie qui produit evolver, Darwin dimensions.

Ce qui m’intéresse de ce produit, ce sont les applications futures que la compagnie en fera. M. Fleury mentionnait que le marché de la création d’avatars pour les mondes 3D les intéressait. On peut s’imaginer partir de la photo d’une personne, utiliser un service comme Polar Rose ou encore Gizmoz pour obtenir le modèle 3D de son visage, puis le modifier avec evolver qui serait en ligne. Par la suite, on pourrait même mixer avec le modèle de sa blonde (ou de Penelope Cruz) pour voir ce que ça donnerait. Par ailleurs, il me semble que evolver ferait une combinaison parfaite avec les travaux de Ken Perlin pour démocratiser l’animation 3D. Selon les réactions très positives qu’ils ont eu lors de leur démonstration auprès des jeunes à Arcadia, il me semble qu’une telle combinaison serait gagnante auprès du jeune grand public et pourrait aggrandir considérablement le marché de evolver, qui s’adresse principalement aux professionnels de l’animation.