Artec SDK pour un scan robotique automatisé plus rapide et sans erreur

Un groupe international de chercheurs ont utilisé le SDK (software development kit : kit de développement logiciel) de scan d'Artec et l'Artec Spider monté sur un bras robotique pour développer une nouvelle méthode de scan automatisé qui produit des modèles 3D de grande qualité, même lorsque les objets scannés sont petits et avec une géométrie complexe. Un nombre de tests comparatifs ont prouvé que la nouvelle méthode surpasse en efficacité les techniques de scan précédentes.

[Une figurine en plâtre / résultat basé sur la courbure / résultat basé sur la densité / résultat PR2]

Scanner des objets physiques en 3D peut présenter un challenge important, surtout quand l'objet a une texture complexe et présente des occlusions. Des recherches importantes ont été menées pour éliminer la quantité de données endommagées et d'angles morts dans l'image 3D obtenue, et une équipe est arrivée à des résultats impressionnants.

Une nouvelle méthode de scan a été mise au point par un groupe d'ingénieurs du Centre de Recherches en Calcul Visuel, de l'Université de Tel-Aviv, de la Memorial University du Newfoundland, de l'Université de Konstanz et de l'Université de Shangdong.

Lors d'une série d'expériences, les chercheurs ont utilisé le scanner 3D d'Artec fixé sur le bras d'un robot anthropomorphique, PR2, pour scanner un certain nombre de petits objets placés sur une table de résine que le robot tenait et faisait tourner dans son autre main.

Pour leurs expériences, l'équipe a préféré l'Artec Spider à d'autres solutions de scan 3D. Spider est un outil idéal pour scanner les petits objets car il détecte les parties les plus petites et les arrêtes vives.

Spider produit des images d'une très haute résolution (jusqu'à 0.1mm) et d'une précision supérieure (jusqu'à 0.05mm), capturant jusqu'à 7.5 images par secondes et traitant 1 000 000 de points par seconde. Les images sont fusionnées en temps réel, ce qui signifie qu'aucun post-traitement complexe n'est nécessaire.

Avec le logiciel Artec Studio, c'est un outil de bureau puissant pour les designers, ingénieurs et inventeurs de toute sorte, et avec le SDK de scan d'Artec, il peut maintenant être incorporé à n'importe quel système de scan spécialisé.

Le principal objectif des expériences était de s'assurer que le scan des objets soient d'une grande fidélité. Le but a été atteint en plaçant le scanner sur des NBV (Next Best Views : Meilleurs Points de Vue) choisies stratégiquement pour capturer progressivement les détails géométriques de l'objet, jusqu'à ce que la haute fidélité et l’intégralité aient été atteintes.

L’idée d'un nouveau système de scan autonome se résume à l'analyse des données acquises par le scanner et à la génération d'une série de NBV pour le robot scanner.

Le processus de scan débute avec un scan à l'aveugle et en entier de l'objet pour obtenir un premier nuage de points qui couvre grossièrement de larges portions de la surface de l'objet. Une série de NBV, ou points de vue candidats, est générée, basée sur l’équation de Poisson affichée.

Le robot déplace alors le scanner de manière a prendre des clichés de ces points de vue. Quand la main du robot qui tient le scanner a atteint le point de vu assigné, un scan est fait. Le système obtient la vue, qui est alors enregistrée et fusionnée avec l'image initiale.

Pour éviter de perdre des détails, le nouvel algorithme crée un carte de confiance, détectant précisément les zones de basse qualité pour lesquelles des scans additionnels sont nécessaires.

Le processus de scan a été programmé en utilisant le SDK de Scan d'Artec. Le scan se déroule automatiquement et s’arrête quand les spécifications de reconstruction ont été atteintes.

Le nouvel algorithme a été comparé à deux autres algorithmes basés sur les NBV, un concentré sur la visibilité, et l'autre sur les limites. La nouvelle approche a montré qu'elle apportait une plus grande qualité de scan.

[Basé sur la visibilité / Basé sur les limites / PR2]

Les chercheurs ont également comparé leur algorithme à des approches basées sur la densité ou sur les courbes pour encore une fois montrer que leur méthode permet d'obtenir des scans d'une qualité inégalée.

[Basé sur la courbe (20 répétitions) / Basé sur la densité (20 répétitions) / PR2 (10 répétitions)]

En plus, l’équipe a expérimenté avec leur algorithme sur une autre plate-forme robotique, un robot industriel à un bras, pour scanner automatiquement un objet éléphant délicat avec une grande qualité et une grande fidélité.