Compte-rendu // Jeudi 12 mars 2015

Jeudi, c’était l’OPENatelier spécial “Yes I scan”, et les participants sont venus nombreux (voire spécialement à cette occasion!) pour percer le mystère des 3 dimensions en matière de techniques pour scanner un objet.

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L’après-midi a donc démarré rapidement autour de la présentation de la technique de la photogrammétrie par Fabian qui, rappelons-le, est le grand maître en la matière parmi les adhérents de PiNG et les makers bidouilleurs de Plateforme C.
Pour appréhender le processus technique de la photogrammétrie, Fabian avait préparé des petits exemples…car pour avoir un scan de son objet, en photogrammétrie, le point de départ, c’est une séance photo !

Ainsi, pour avoir une bonne base de travail, Fabian explique qu’il faut respecter des “constantes” dans les prises de vue : la longueur de focale, l’exposition et la mise au point (manuelle).

Voici, un exemple de photos prises par Fabian, passées en .gif pour illustrer une prise de vue “type”.

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La deuxième étape du processus, c’est le travail de traitement des photos. Pour le réaliser et obtenir une modélisation en 3 dimensions, les outils que Fabian utilisent sont libres et open source.

 

Parmi les outils passés en revue par Fabian pour le traitement des images, trois logiciels que l’on retrouve dans deux “toolbox” incontournables :
PPT pour “Python photogrammétrie toolbox” ; développé par un laboratoire de recherche archéologique en italie “arcteam”
– et Visual sfm , développé par CC Wu .

Ces boîtes à outils sont en fait des interfaces graphiques qui permettent de faire appel à des outils puissants de traitement d’image tels que bundler, PMVS  et CMVS . Ce sont ces trois “clés à molettes” de la photogrammétrie qui vont permettre de réaliser ce qu’on appelle une “restitution photogrammétrique” de l’objet en 3 dimensions.

 

Il faut avoir une vision “stéréoscopique” de l’objet pour obtenir du relief. Ainsi, Fabian a expliqué aux participants le processus de superposition et de traitement des images pour recréer le relief de l’objet pris en photo à l’aide de ces deux “toolbox”, PPT (à ne pas confondre avec les PTT ) et Visual SFM (pas de blague en tête avec la bande FM).

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Dans cette étape cruciale, Bundler  est un ami puissant pour positionner et calibrer les images dans l’espace et définir les paramètres liés à la prise de vue photo. PMVS de son côté permet de densifier le nuage de points obtenu. Enfin, CMVS, lui, est notamment utile pour traiter un grand nombre d’images en même temps en s’affranchissant des contraintes matérielles de la machine.

Une fois le traitement des images opéré avec la combinaison de ces outils, Fabian a expliqué comment récupérer une première modélisation en 3D, et le travail de cette modélisation avec des logiciels comme MicMac  (qui semble, en effet, être un sacré micmac) , Blender  (bien connu des modeleurs en 3D) et Meshlab  (bien connu des maillages complexes).

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L’idée est ensuite d’obtenir -à force de minutie et de patience- un modèle en 3 dimensions “convenable”, dont le maillage aura pu être soigneusement nettoyé avec meshlab, et qui peut donc servir de base à la réplication de l’objet à l’aide de techniques de fabrication numérique.

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A partir d’un modèle 3D en .stl  on peut donc s’amuser à répliquer notre objet en l’imprimant en 3D ou en le fraisant dans du bois ou du polystyrène (par exemple!). C’est aussi l’expérience que Fabian a partagé à l’OPENatelier, en montrant quelques résultats obtenus de (belles) reproductions, notamment d’un bas relief et d’une bigoudène, fabriqués il y a quelques temps à Plateforme C.

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Suite à cette initiation à la “photogrammétrie”, Cédric a pris le relais pour présenter aux participants plusieurs expériences qu’il a réalisé dans le cadre de la fabacademy 2014  pour “scanner un objet” avec d’autres techniques que la photogrammétrie.

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Parmi elles, celle de la “lumière structurée”. En pratique, il s’agit de mettre un place un dispositif de prise de vue qui comprend une caméra et un projecteur. Le jeu consiste à projeter une série de motifs lumineux (traits noirs et blancs ou carrés ou ronds, etc.) sur l’objet que l’on souhaite scanner. La distance du projecteur jusqu’à la surface de l’objet étant variable en fonction de la forme de l’objet, les motifs projetés se déforment sur l’objet. Et ce sont précisément ces déformations qui peuvent être utilisées pour reconstruire la forme géométrique de l’objet, grâce à un traitement logiciel!

Les outils logiciels utilisés pour cette technique, ce sont notamment GIMP  pour la retouche manuelle des images, le programme png_stl  en cours de développement de Neil Gershenfeld , ainsi que Blender et meshlab.

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Enfin, Cedric a présenté une troisième technique à partir de l’utilisation d’une kinect (périphérique de console de jeux vidéos). Cette caméra dispose notamment d’un capteur qui détecte la couleur et la profondeur. Allié à “openkinect” , un driver libre pour la piloter, son utilisation devient possible pour tout un tas de choses, notamment pour scanner des objets en 3D.

Pour mener son expérience, Cédric a utilisé un utilitaire “fakenect record”  qui “produit des captures brutes sous forme d’image png”. Les images sont ensuite retravaillées avec Gimp  et l’outil png_stl  pour obtenir un fichier en 3 dimensions exploitable.

Pour aller plus loin sur les utilisations possibles de la kinect, n’hésitez pas à aller faire un tour chez les copains de Labomedia, ils collectionnent de la documentation sur le sujet par ici (merci de leur passer le bonjour au passage de notre part).

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Après la théorie, place à la pratique ! Thibaut, passionné de spéléologie, avait ramené pour l’occasion une stalagmite (…oui, oui, une stalagmite!), “cueillie” dans les entrailles de la terre lors d’une de ses expéditions.

L’objectif de Thibaut, c’est de fabriquer un support pour sa belle stalagmite. Encore faut-il pouvoir modéliser un support qui épouse bien la forme de l’objet. C’est pourquoi, accompagné par Fabian et d’autres participants intéressés, ils sont passés en mode “travaux pratiques” et ont réalisé une prise de vue pour modéliser la stalagmite à l’aide des techniques de photogrammétrie! Voilà le résultat !

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Au final, à défaut de pouvoir réaliser tout le processus pendant cet OPENatelier, ils auront au moins pu valider la faisabilité d’un support de stalagmite ! Affaire à suivre donc…

Les échanges ont ainsi été bien riches sur l’après-midi, et ont pu permettre aux participants de se sensibiliser à ces différentes techniques, voire pour certains à pousser plus loin le champ des connaissances sur les outils, le processus de traitement des images…Et on peut remercier Fabian et Cédric pour ce chouette partage de leurs connaissances et de leurs expériences !

C’était une première pour Fabian de présenter ses travaux, les méthodes qu’il utilise, devant un public nombreux…et au delà de cet OPENatelier spécial, il réitère aussi l’invitation auprès des adhérents à ne pas hésiter à faire appel à lui à l’OPENatelier pour toute question sur la photogrammétrie, et aussi pour avoir des retours sur sa présentation ! Le message est passé !

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La troisième dimension de cet OPENatelier, c’est donc les suites à donner à ce rendez-vous ! Des collaborations avaient déjà émergés, comme celle de Fabian et Malik sur la modélisation du mountainboard et parmi les chantiers démarrés jeudi, on peut aussi noter l’amorce tranquille et collective de la dynamique pour construire un scanner 3D à Plateforme C !

En mode “croisements”, ça donne aussi des idées à Julien M. qui après avoir découvert le scan 3D, a présenté aux personnes présentes son prototype de pyramide holographique : un potentiel outil adapté à la présentation…des objets scannés !

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Les échanges, les expérimentations et les croisements ont donc dépassé largement la thématique du scan ce jeudi. Aussi Il serait bien long de détailler tout ce qui s’est passé en parallèle de cette exploration tridimensionnelle…

…mais bon…quand même…

il faut dire que jeudi, c’était aussi tout ça l’OPENatelier:

Malik a écouté “attentivement” Fabian et a poursuivi la formation qu’il a commencé sur Openclassroom concernant le développement d’application mobile.

Antoine a imprimé un moule pour son projet de luminaire.

Patrice s’est lancé dans l’impression 3D, et c’est une première réussite “grâce à la précieuse aide de Philippe”. L’objet qu’il a imprimé, c’est une spirale qui sert à “répartir des flux d’eau sur des canalisations”: “On tourne d’un côté ou de l’autre et le tour est joué, l’eau est uniformément répartie”.

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Gabriel a démonté un fer à repasser “qui ne marchait plus très bien”. Après nettoyage “tout ayant l’air en ordre, et vu l’âge de fer” de l’objet, il semblerait “qu’un bon détartrage s’impose.

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Pour leur premier OPENatelier :
– Eliot a commencé à fabriquer un caisson pour son projet de “sac-enceinte”
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– Louison a bénéficié des conseils de Sylvain et Lionel pour réussir à faire fonctionner son afficheur LCD 2×16 avec arduino

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Lionel était d’ailleurs en train de bidouiller lui aussi un arduino et un afficheur…et il était plus particulièrement à la recherche de documentation technique sur un composant “décodeur BCD 7 segments”. Et il a trouvé son bonheur, un joli datasheet, par ici !

Gaëlle et Flavie ont poursuivi la construction du “reflectomate”, et ont obtenu l’accord de leur voisinage pour installer le prototype dans leur cour d’immeuble ! Cette bonne nouvelle ainsi que le timing serré pour finir le prototype les engagent à poursuivre la construction à la maison…mais on espère vite avoir des nouvelles, et qui sait…bientôt des tomates !

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Blaise, Jean-Pierre et Thibaut ont tenté de diagnostiquer la panne d’une polisseuse automatique de CD/DVD.

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Enfin, Matthieu D. a continué l’impression 3D de ses pièces pour la construction de la sienne. Il profite de l’OPENatelier en mode 3D pour passer un message qui en intéressera sûrement quelques uns…la semaine prochaine, il ramène un casque de réalité virtuelle pour le faire tester à ceux qui le veulent !

Alors voilà…Avis aux amateurs, et rendez-vous la semaine prochaine pour un OPENatelier spécialement normal, enfin, on essaiera. Nous y accueillerons un VIP (very important projet), la réunion mensuelle de CEPI, à 16h, avec au menu, propriété intellectuelle, culture libre et kit pédagogique !