Brevet FR3086070A1 — publié le 20200320

Description Titre de l'invention : DISPOSITIF et procédé DE capture INS- TANTANÉE d'imageS D'UN OBJET en volume [0001] L'invention concerne un dispositif et un procédé de capture instantanée d'images d'un objet en volume. [0002] La numérisation d'objets en trois dimensions est largement utilisée dans de nombreux domaines : archéologie, ingénierie et rétro-ingénierie, médecine, etc. [0003] Deux grandes familles de techniques existent. [0004] La première famille consiste à utiliser un scanner sans contact actif, qui émet un rayonnement et détecte sa réflexion afin de sonder un objet ou un environnement. Différents types de sources de rayonnement sont utilisés : lumière, ultrason ou rayon X. [0005] Ccs techniques utilisent toutes une source lumineuse soit par un faisceau laser dirigé vers un point de l'objet, soit par la projection de lumière structurée, sous forme de franges, dc points ou de symboles, la distance entre un point de l'objet et la source lumineuse étant mesurée en comparant le signal émis et le signal réfléchi (la lumière projetée par la source est vue par au moins une caméra, qui retrouve chaque point ou détail sur la ou les caméras adjacentes, la distance étant calculée par rapport à l'angle connu entre caméra et source). La lumière est projetée soit par balayage, cc qui procure unc corrélation temporelle (le balayage étant synchronisé avec la capture), soit par une image projetée à l'aide d'un flash qui projette unc trame idoine interprétable par le dispositif. Ce dernier système, bien que légèrement moins précis, présente l'avantage dc numériser unc surface en mouvement et même de construire le maillage en temps réel, du fait de la rapidité dc traitement. [0006] Ccs techniques ont l'avantage d'être généralement très précises, mais les capteurs utilisés sont très chers, mais surtout en aucun cas elles ne permettent de numériser un objet sur 360° dans tous les axes instantanément, sauf à multiplier le nombre de scanners, cc qui atteindrait des budgets irréalistes. [0007] La seconde famille de techniques consiste à utiliser un scanner sans projection de lumière structurée que l'on qualifiera de passif, car n'émettant aucun type de rayonnement. Ils se basent sur la détection de rayonnement ambiant réfléchi. La plupart des scanners de ce type détectent la lumière visible. D'autres types de rayonnement, comme les infrarouges peuvent également être utilisés. [0008] La numérisation consiste à capturer des images de l'objet selon de très nombreux angles de vue, puis de traiter les images obtenues pour « reconstruire » numériquement l'objet en trois dimensions à l'aide de différentes techniques de combinaison d'images. I [0009] Les méthodes passives ont l'avantage d'être économiques, du fait qu'elles ne né- cessitent que des caméras ou des appareils photo classiques. En revanche, elles nécessitent un nombre de prises de vues important pour obtenir une numérisation de bonne qualité, car il est difficile pour l'opérateur de s'assurer qu'aucune surface ne soit omise. Le traitement des données nécessite beaucoup de calcul, dont la durée est proportionnelle au carré du nombre de prises de vue (répartition matricielle). Ces temps de calcul rendent impossible la visualisation en temps réel, compliquent d'éventuelles reprises et imposent généralement des opérations de post-traitement manuel longues et fastidieuses. Pour obtenir une visualisation en temps réel, il est nécessaire de diminuer le nombre de prises de vue pour limiter le nombre de données traitées. Il est alors nécessaire d'effectuer un post-traitement manuel important, notamment pour combler manuellement les vides de données. En effet, avec ce type de technique et un nombre de caméras limité, toutes sortes de concavités de l'objet - comme l'intérieur d'une main ou l'arrière d'une oreille - ne sont pas bien détectées, et l'utilisateur doit compléter lui-même le modèle numérique de l'objet, ce qui est long, complexe, et nécessite un grand savoir-faire (voir la zone Z1 sur la [Fig.2]). [0010] Par ailleurs, d'une manière générale, la numérisation tridimensionnelle d'objet se fait uniquement sur des objets immobiles. [0011] Or, il serait utile de pouvoir scanner instantanément (c'est-à-dire en 1/100 de seconde ou moins) des objets en mouvement, avec une bonne définition, c'est-à-dire en s'assurant de détecter toutes les surfaces et concavités de l'objet en mouvement. Cela permettrait, par exemple, de réaliser des portraits dynamiques en trois dimensions, ou de numériser rapidement à la chaîne de nombreux objets en trois dimensions à des fins, par exemple, de contrôle qualité. [0012] Il a déjà été proposé des cabines de numérisation pour la réalisation de portrait. Une fois la personne numérisée, une impression 3D est commandée pour générer une figurine identique à la personne numérisée. [0013] On peut citer, par exemple, la cabine de numérisation « Shapify Booth » de la société Artec. Cette cabine est composée d'une colonne de quatre scanners 3D haute résolution, la colonne étant montée rotative autour d'un podium sur lequel est positionnée la personne ou l'objet à scanner. Le processus consiste à faire tourner la colonne de scanners autour du sujet afin d'obtenir plusieurs points de vue. C'est l'une des structures qui procure les meilleurs résultats en termes de maillage, mais la durée du processus de capture est de 12 secondes. Il n'est pas possible de scanner des animaux ou des objets non statiques, car il n'est pas possible de leur demander de ne pas bouger pendant la capture. [0014] Si la précision de la capture d'image est relativement bonne, cette cabine ne permet pas une capture instantanée (moins de 1/10 de seconde) en raison du processus de mise 3 en oeuvre des scanners. [0015] On peut également citer la cahine de numérisation « Twindom » de la société Twinstant Mobile qui permet une capture quasi instantanée (1 seconde) du sujet. [0016] Cette cahine, illustrée en [Fig.1], est constituée d'une pluralité de colonnes A de caméras B1 réparties régulièrement en cercle autour d'un podium C sur lequel est positionnée la personne D ou l'objet à scanner. [0017] Si cette cabine permet une capture rapide, elle n'est pas encore suffisante pour obtenir une capture instantanée. [0018] Par ailleurs, ce système ne permet pas non plus une capture complète à 360° sur tous les axes, car certaines surfaces étant en plongée ou contre plongée, elles ne sont pas correctement capturées. La résolution du modèle numérique obtenue n'est ainsi pas satisfaisante et nécessite des retouches. [0019] On constate également que certaines zones sont déformées par rapport au modèle, de sorte que la figurine est parfois peu ressemblante pour certaines parties, notamment le visage. [0020] L'insuffisance de ces solutions se manifeste entre autres au niveau du haut du crâne des sujets numérisés (voir la zone Z1 sur la [Fig.2]) : n'ayant pas suffisamment de correspondances entre les images, l'algorithme ne peut construire un maillage exploitable, ce qui impliquera un post-traitement manuel de ce dernier. [0021] Ce phénomène se constate également dans les zones à géométries les plus complexes ou partiellement cachées, là où les correspondances entre images sont faibles, par exemple l'intérieur des bras (voir la zone Z2 sur la [Fig.3]) et des jambes, ou les objets portés par le sujet. [0022] Afin d'améliorer la résolution et la ressemblance du modèle numérique, il a été imaginé d'augmenter le nombre caméras (nombre de colonnes et nombre de caméras par colonnes). [0023] Cependant, les résultats ont été décevants, car la résolution n'était pas foncièrement améliorée, alors que les temps de traitement, eux, étaient excessivement augmentés. [0024] Pour améliorer la capture de certaines zones, en particulier du crâne, il a également été imaginé d'ajouter à la cabine précédente des caméras B2 au-dessus du sujet (voir [Fig.4]). Au final, un total de 208 caméras étaient donc agencées de manière cylindrique et circulaire en bas, et de manière arquée et circulaire au-dessus du sujet (agencement dit « en yourte »). [0025] Malgré cette nouvelle structure, la résolution du modèle numérique n'était que peu améliorée. [0026] La solution évidente consistant à augmenter le nombre de caméras tend à minimiser ce problème, mais le temps de calcul lié au nombre de pixels évolue de façon pa- rabolique, pour des résultats souvent très décevants, ce qui n'est pas acceptable. 4 [0027] L'invention a donc pour objectif de proposer un dispositif et un procédé de capture instantanée d'images en volume d'un objet non statique, le procédé étant économique, précis et limitant le temps de traitement et de post-traitement des données. [0028] Par non statique, on entend que l'objet est susceptible de bouger et/ou de se déformer. Par exemple, le visage d'un être humain est non statique, car, même si la personne ne bouge pas, son visage peut se déformer si elle sourit par exemple. [0029] Pour permettre la capture d'un objet non statique, le procédé doit permettre une capture instantanée, c'est-à-dire en 1/10C de seconde ou moins. [0030] Le dispositif et le procédé de capture instantanée d'images doivent également être faciles à mettre en oeuvre. [0031] Un autre objectif de l'invention est de proposer un dispositif et un procédé de capture instantanée d'images polyvalent, c'est-à-dire permettant une numérisation en 3D vers l'intérieure (c'est-à-dire lorsque que l'objet est situé au coeur du dispositif) comme vers l'extérieur (c'est-à-dire lorsque que l'objet est situé à l'extérieur du dispositif) pour permettre de numériser un objet creux depuis l'intérieur (comme le dessous d'un pont par exemple). [0032] De manière inattendue, l'inventeur s'est aperçu qu'en disposant les appareils de prise de vue (appareil photo ou caméra) sur les noeuds de certains dômes géodésiques, le temps de traitement des images était très sensiblement diminué par rapport aux solutions connues, et qu'aucun post traitement manuel n'était nécessaire, car toutes les zones à géométries complexes étaient parfaitement capturées. En outre, il devient possible d'utiliser des appareils de prise de vue très rapides, ce qui permet une capture instantanée de l'objet. Enfin, il est également possible d'utiliser un très grand nombre d'appareils de prises de vue d'angle de champs restreint et/ou de faible résolution (donc peu chers) sans augmenter notablement le temps de traitement des images. [0033] Ainsi, l'invention a pour objet un dispositif de capture d'images en volume d'un objet non statique, tel qu'un être vivant, le dispositif comprenant un cadre muni d'une pluralité d'appareils de prise de vues présentant un angle de champs déterminé, dans lequel : - le cadre est un dôme géodésique autoportant en treillis d'arêtes reliées les unes aux autres à des intersections, appelées noeuds, formant des motifs polyédriques, les arêtes présentant des longueurs définies telles que le rapport entre une distance maximale entre deux noeuds voisins et une distance minimale entre deux noeuds voisins est inférieur à 2,2, de préférence inférieur à 1,95, avantageusement inférieur à 1,65 ; - le dôme géodésique comprend au moins vingt-cinq noeuds ; et - chaque noeud comprend un appareil de prise de vues orienté vers un volume sphérique centré, dit volume utile de capture d'images, le nombre de noeuds, l'angle de champs des appareils de prise de vues, et un angle d'orientation de chaque appareil de prise de vues étant choisi pour que le volume utile de capture d'images soit entièrement couvert par l'ensemble des champs des appareils de prise de vues, et que les champs de deux appareils de prise de vues voisins présentent un recouvrement supérieur ou égal à 60%. [0034] Par non statique, on comprend un objet qui est en mouvement par rapport au dispositif ou qui peut se déformer : par exemple une personne peut ne pas bouger, mais son visage se déforme toujours un peu, ne serait-ce que par la circulation sanguine interne. [0035] Un dôme géodésique selon l'invention est une structure partiellement sphérique, au- toportante, en treillis dont les intersections des arêtes, appelées noeuds, forment des motifs polyédriques, généralement triangulaires. [0036] Dans un dôme géodésique selon l'invention, les noeuds ne sont pas alignés sur des cercles à la surface de la sphère circonscrite au dôme. [0037] En d'autres termes les caméras ne sont pas alignées le long de méridiens ou de pa- rallèles sur la surface de la sphère circonscrite au dôme. [0038] Selon d'autres modes de réalisation : - le dôme peut présenter une hauteur inférieure ou égale à 5/8ème d'un diamètre d'une sphère circonscrite au dôme ; - le dôme peut présenter une hauteur strictement supérieure à la moitié d'un diamètre d'une sphère circonscrite au dôme, de sorte qu'au moins trois appareils de prise de vues soient en position de contre-plongée par rapport à l'objet, en position d'utilisation ; - les noeuds ne sont avantageusement pas tous alignés le long de cercles en surface d'une sphère virtuelle circonscrite au dôme ; - le dôme peut être un icosaèdre ; - le dôme peut être choisi parmi l'octaèdre 1V, l'icosaèdre 2V, l'icosaèdre L3, l'icosaèdre 3V 4/9, l'icosaèdre 3V 5/9, l'icosaèdre 2V.3V, l'icosaèdre L4, le cube 1V, l'icosaèdre 4V, l'octaèdre 2V, l'icosaèdre 5V 7/15, l'icosaèdre 5V 8/15, l'icosaèdre 6V, le rhombicuboctaèdre 1V 3/8, le rhombicuboctaèdre 1V 5/8, l'icosaèdre 7V 10/21, l'icosaèdre 7V 11/21, le cube 2V, l'icosaèdre 8V, le cube L3, le cube 2V.3V, le rhombicuboctaèdre 2V 3/8, le rhombicuboctaèdre 2V 5/8, l'octaèdre 3V, l'octaèdre tronqué V, le rhombicuboctaèdre 3V 3/8, le rhombicuboctaèdre 3V 5/8, l'octaèdre L3 3/8, le cuboctaèdre 2V, l'octaèdre L3, et l'octaèdre L3 5/8 ; - le dôme peut être choisi parmi le cube 3V, le cuboctaèdre 3V, l'octaèdre 2V.3V, le cube 3V.2V, l'octaèdre 3V.2V, l'octaèdre tronqué 2V, le cuboctaèdre 3V.2V, l'octaèdre L4 7/16, le cuboctaèdre L3, l'octaèdre L4, l'octaèdre L4 9/16, le cuboctaèdre 2V.3V, l'octaèdre 3V.3V, l'octaèdre tronqué 3V, l'octaèdre tronqué L3, le cube 4V, l'octaèdre tronqué 4V, le cube 5V, le cuboctaèdre 4V, le cuboctaèdre 5V, 6 l'octaèdre 2V.SV, le cube 6V, le cuboctaèdre 6V et le cube 7V ; - le dôme peut être choisi parmi l'octaèdre 4V et l'octaèdre 5V ; chaque arête peut être constituée par un tube et chaque noeud peut comprendre une pièce de jonction des tubes, la pièce présentant un corps muni : - d'un orifice central destiné à recevoir un appareil de prise de vues ; - d'une pluralité de manchons de réception des tubes. ; et/ou - l'orifice central peut comporter une rotule montée rotative apte à permettre un réglage en orientation de l'appareil de prise de vue. [0039] L'invention a également pour objet un système de numérisation en volume d'un objet mobile, le système comprenant un dispositif de capture d'image précédent et une unité centrale reliée à chaque appareil de prise de vues et programmée pour : - commander l'activation de chaque appareil de prise de vues ; - recevoir les images transmises par chaque appareil de prise de vues ; - traiter les images reçues selon un procédé de photogrammétrie ; et - générer un modèle numérique tridimensionnel de l'objet. [0040] De préférence, le système peut comprendre, en outre, une imprimante 3D, l'unité centrale étant également programmée pour transmettre à l'imprimante 3D un fichier numérique interprétable par l'imprimante et comprenant le modèle numérique tridimensionnel de l'objet, et pour commander le fonctionnement de l'imprimante 3D. [0041] L'invention a également pour objet un procédé de capture d'images en volume d'un objet mobile, comprenant les étapes suivantes : a) définir un volume utile de capture d'images ; b) disposer, autour du volume utile de capture d'images, des appareils de prise de vues ayant un angle de champ déterminé, agencés aux noeuds d'un dôme géodésique comprenant au moins vingt-cinq noeuds et tel que le rapport entre une distance maximale entre deux noeuds voisins et une distance minimale entre deux noeuds voisins est inférieur à 2,2, de préférence inférieur à 1,95, avantageusement inférieur à 1,65 ; c) choisir un nombre de noeuds, un angle de champs des appareils de prise de vues, et un angle d'orientation de chaque appareil de prise de vues pour que le volume utile de capture d'images soit entièrement couvert par l'ensemble des champs des appareils de prise de vues et que des champs de deux appareils de prise de vues voisins présentent un recouvrement supérieur ou égal à 60%. [0042] Avantageusement, le dôme présente une hauteur strictement supérieure à la moitié d'un diamètre d'une sphère circonscrite au dôme, de sorte qu'au moins trois appareils de prise de vues soient en position de contre-plongée par rapport à l'objet, en position d'utilisation. [0043] L'invention a également pour objet un procédé de capture d'images en volume d'un objet mobile creux, comprenant les étapes suivantes : 7 a) définir un volume utile de capture d'images ; h) disposer, à l'intérieur du volume utile de capture d'images, des appareils de prise de vues et ayant un angle de champ déterminé, agencés aux noeuds d'un dôme géodésique comprenant au moins vingt-cinq noeuds et tel que le rapport entre une distance maximale entre deux noeuds voisins et une distance minimale entre deux noeuds voisins est inférieur à 2,2, de préférence inférieur à 1,95, avantageusement inférieur à 1,65 ; c) choisir un nombre de noeuds, un angle de champs des appareils de prise de vues, et un angle d'orientation de chaque appareil de prise de vues pour que le volume utile de capture d'images soit entièrement couvert par l'ensemble des champs des appareils de prise de vues et que des champs de deux appareils de prise de vues voisins présentent un recouvrement supérieur ou égal à 60%. [0044] L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une figurine d'un objet animé, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : i) Agencer un objet dans un volume utile de capture d'images d'un système de numérisation précédent ; ii) animer l'objet ; iii) commander l'activation de chaque appareil de prise de vues lorsque l'objet est en mouvement ; iv) recevoir les images transmises par chaque appareil de prise de vues ; v) traiter les images reçues selon un procédé de photogrammétrie ; et vi) générer un modèle numérique tridimensionnel de l'objet ; vii) transmettre à l'imprimante 3D un fichier numérique interprétable par l'imprimante et comprenant le modèle numérique tridimensionnel de l'objet, et pour commander le fonctionnement de l'imprimante 3D et obtenir une figurine de l'objet dans une position de mouvement. [0045] D'autres caractéristiques de l'invention seront énoncées dans la description détaillée ci-après, faite en référence aux dessins annexés, qui représentent, respectivement : [0046] [fig.1] représente une vue schématique en perspective d'un dispositif de capture d'images en volume de l'art antérieur ; [0047] [fig.2] et [Fig.3] représentent des illustrations schématiques de défauts de numérisation obtenus avec le dispositif de capture d'images en volume de l'art antérieur ; [0048] [fig.4] représente une vue schématique en perspective du dispositif de capture d'images en volume de la [Fig.1] modifié pour améliorer la numérisation ; [0049] [fig.5] représente une vue schématique en perspective d'un premier mode de réalisation 8 d'un dispositif de capture d'images en volume selon l'invention ; [0050] [fig.6] représente une vue schématique en perspective de principe illustrant l'agencement selon l'invention de deux appareils de prise de vues adjacents ; [0051] [fig.7] représente une vue schématique en perspective d'un système de numérisation en volume d'un objet mobile selon l'invention ; [0052] [fig.8] [Fig.9], [Fig.10], [Fig.11], [Fig.12], [Fig.13], [Fig.14], [Fig.15], [Fig.16], [Fig.17], [Fig.18], [Fig.19], [Fig.20], [Fig.21], [Fig.22], [Fig.23], [Fig.24], [Fig.25], [Fig.26], [Fig.27], [Fig.28], [Fig.29], [Fig.30], [Fig.31], [Fig.32], [Fig.33], [Fig.34], [Fig.35], [Fig.36], [Fig.37], [Fig.38], [Fig.39], [Fig.40], [Fig.41], [Fig.42], [Fig.43], [Fig.44], [Fig.45], [Fig.46], [Fig.47], [Fig.48], [Fig.49], [Fig.50], [Fig.51], [Fig.52], [Fig.53], [Fig.54], [Fig.55], [Fig.56], [Fig.57], [Fig.58], [Fig.59], [Fig.60], [Fig.61], [Fig.62] représentent des vues schématiques en perspectives de dômes géodésiques convenant à la fabrication d'un dispositif de capture d'images en volume selon l'invention ; et [0053] [fig.63] représente une vue schématique en perspective d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de capture d'images en volume selon l'invention. [0054] Un premier mode de réalisation d'un dispositif de capture d'images en volume 100 selon l'invention est illustré en [Fig.5]. [0055] Il comprend un cadre 10 muni d'une pluralité d'appareils de prise de vues 20 présentant un angle de champs cc déterminé (voir [Fig.6] et [Fig.7]). [0056] Selon l'invention, le cadre 10 est un dôme géodésique autoportant en treillis d'arêtes 11 reliées les unes aux autres à des intersections 12, appelées noeuds, formant des motifs polyédriques, ici des triangles. [0057] Il est autoportant, car il ne nécessite l'ajout d'aucun pilier pour le soutenir. [0058] Le dôme géodésique est inscrit dans une sphère Sd circonscrite au dôme 100. [0059] Les arêtes il présentent des longueurs définies telles que le rapport entre la distance maximale Dmax entre deux noeuds voisins et la distance minimale Dmin entre deux noeuds voisins est inférieur à 2,2, de préférence inférieur à 1,95, avantageusement inférieur à 1,65. [0060] En d'autres termes, le dôme géodésique selon l'invention est tel que le rapport entre la plus grande arête lia et le plus petite arête 11b qui le constitue est inférieur à 2,2, de préférence inférieur à 1,95, avantageusement inférieur à 1,65. [0061] Les meilleurs résultats sont obtenus avec un dôme dont le rapport est inférieur à 1,65. [0062] Chaque noeud 12 comprend un appareil de prise de vues 20 orienté vers un volume sphérique centré virtuel 30, dit volume utile de capture d'images, agencé à l'intérieur 9 du dôme, dans l'application illustrée en [Fig.6]. [0063] Conformément à l'invention, le nombre de noeuds 12, l'angle de champs a des appareils de prise de vues, et l'angle d'orientation 131, r32 de chaque appareil de prise de vues est choisi pour que le volume utile de capture d'images 30 soit entièrement couvert par le champ de tous les appareils présents sur le dôme 100, et que les champs 21a-21b (voir [Fig.6]) de deux appareils de prise de vues 20a-20h voisins présentent un recouvrement 22 (illustré en hachuré sur la [Fig.6]) supérieur ou égal à 60%. Autrement dit, les images capturées par deux appareils de prise de vues voisins présentent un recouvrement supérieur ou égal à 60% à la surface du volume utile de capture 30. [0064] En d'autres termes, le volume utile de capture 30 est le volume virtuel à la surface duquel le recouvrement entre deux caméras est supérieur ou égal à 60%. [0065] Lc nombre et l'angle de champ des caméras sont choisis en fonction du volume utile nécessaire à la numérisation des objets. [0066] Selon l'invention, le dôme choisi doit comprendre au moins 25 noeuds, soit au moins 25 appareils de prise de vue ou au moins 25 caméras, ce qui permet d'obtenir une capture optimale de l'objet tout en limitant la taille du dôme, et donc son encombrement et en favorisant la mise en oeuvre. [0067] Comme illustré en [Fig.6], l'angle d'orientation r31, ri2 de chaque appareil de prise de vues 20a, 20h est l'angle formé entre l'axe Xl, X2 du champ de l'appareil de prise de vues 20a, 20b et la tangente Tl, T2 à la surface de la sphère Sd circonscrite au dôme 100 au droit de l'appareil de prise de vues 20a, 20b. [0068] D'une manière générale, l'invention propose un procédé de capture d'images en volume d'un objet pouvant être non statique, comprenant une première étape de définition d'un volume utile de capture d'images 30 Ce volume est défini en fonction de l'objet que l'on souhaite numériser en trois dimensions : s'il s'agit de personnes, le volume devra faire au moins 2,2 mètres de haut pour que le sujet puisse bouger à son aise tout en pouvant être pris en photo ; s'il s'agit d'objets plus petits, par exemple sur un convoyeur, et subissant un contrôle qualité, le volume utile sera plus petit, de préférence de hauteur 20% supérieure à la hauteur de l'objet pour avoir une marge d'erreur lors du positionnement de l'objet dans le volume de capture. [0069] Une fois le volume utile de capture définit, on dispose autour de lui des appareils de prise de vues 20 ayant un angle de champ déterminé, les appareils étant agencés aux noeuds d'un dôme géodésique tel que le rapport entre une distance maximale entre deux noeuds voisins et une distance minimale entre deux noeuds voisins est inférieur à 2,2, de préférence inférieur à 1,95, avantageusement inférieur à 1,65. [0070] Le nombre de noeuds (et donc le dôme géodésique), l'angle de champs a des appareils de prise de vues, et l'angle d'orientation p de chaque appareil de prise de vues sont choisis pour que le volume utile 30 de capture d'images soit entièrement couvert par l'ensemble des champs des appareils de prise de vues, et que des images capturées par deux appareils de prise de vues voisins présentent un recouvrement 22 supérieur ou égal à 60%. [0071] Grâce au dispositif selon l'invention, il est possible d'adapter le volume utile de capture à la forme de l'objet, par exemple une forme longiligne. On peut ainsi, par exemple choisir des angles d'orientation fi des appareils dc prise de vues tels que le volume utile de capture n'est pas sphérique niais allongé pour s'adapter, par exemple, à la capture numérique d'une personne. Avantageusement, le montage des appareils de prise de vues sur des supports orientables numériquement permet une adaptation rapide, préétablie et automatique, sans avoir à changer la structure portante. [0072] Avantageusement, le dôme 100 présente une hauteur H strictement supérieure à la moitié d'un diamètre D de la sphère Sd circonscrite au dôme. Autrement dit, la hauteur H du dôme est de préférence supérieure au rayon R de la sphère Sd circonscrite au dôme. [0073] De cette manière, au moins trois appareils de prise dc vues peuvent etre agencés en position de contre-plongée par rapport à l'objet, en position d'utilisation, ce qui assure une meilleure capture des zones de l'objet dirigées vers le sol. [0074] Alternativement, la hauteur du dôme est inférieure ou égale au rayon de la sphère Sd circonscrite au dôme, et le dispositif de capture selon l'invention comprend un podium sur lequel est placé l'objet ou la personne à numérisée, la hauteur du podium étant telle qu'au moins trois appareils de prise de vues du dôme peuvent être dirigés en position de contre-plongée par rapport à l'objet, en position d'utilisation. [0075] Les meilleurs résultats sont obtenus avec un dôme dans lequel les noeuds ne sont pas tous alignés le long de cercles en surface de la sphère virtuelle Sd circonscrite au dôme. La combinaison de cette absence d'alignement des appareils de prise de vues, du recouvrement des champs supérieur à 60% et du ratio des longueurs maximale et minimale inférieur à 2,2, de préférence inférieure à 1,95, avantageusement inférieur à 1,65, permet d'obtenir une capture d'images de grande qualité ne nécessitant aucun post traitement des données. [0076] Un dôme géodésique qui présente d'excellents résultats et qui est particulièrement bien adapté à la capture de personnes ou d'animaux en mouvement est un icosaèdre, de préférence un icosaèdre 3V 5/9 (illustré en [Fig.28]) ou un icosaèdre L3 (illustré en [Fig.36]). [0077] L'icosaèdre 3V 5/9 présente 61 noeuds (donc 61 appareils de prise de vues) et seulement 3 types d'arêtes (ou segments), c'est-à-dire que les segments ne présentent que trois longueurs différentes. Cela assure un montage aisé et une conception économique. 11 [0078] L'icosaèdre 3V 5/9 présente 30 segments de type A (voir longueur ci-après), 55 segments de type B et 80 segments de type C. [0079] 11 présente également 15 noeuds de 4 segments, 6 noeuds de 5 segments et 40 noeuds de 6 segments. [0080] Lc ratio des longueurs maximale et minimale est de 1,18, ce qui assure une ex- cellente homogénéité de répartition des appareils de prise de vue, et une excellente qualité de capture d'images qui évite tout post traitement et toute déformation d'image lorsque les photos sont traitées par des logiciels de photogrammétrie classiques. [0081] Lc tableau 1 ci-après donne, à titre d'exemple, la longueur des types de segments ainsi que la hauteur du dôme en fonction du diamètre la sphère Sd circonscrite au dôme (entre 1 et 10 mètres). [0082] [Tableauxl] Diamètre (m) Longueur segments de type A (m) Longueur segments de type B (m) Longueur segments de type C (m) Hauteur du dôme (m) Ratio Max/ Min 1 0,1743 0,2018 0,2062 0,5938 1,18 2 0,3486 0,4036 0,4124 1,1876 1,18 3 0,5229 0,6053 0,6186 1,7814 1,18 4 0,6972 0,8071 0,8248 2,3752 1,18 5 0,8716 1,0089 1,031 2,969 1,18 6 1,0459 1,2107 1,2372 3,5628 1,18 7 1,2202 1,4124 1,4434 4,1566 1,18 8 1,3945 1,6142 1,6496 4,7504 1,18 9 1,5688 1,816 1,8558 5,3442 1,18 10 1,7431 2,0178 2,0621 5,938 1,18 [0083] En équipait chaque noeud d'un appareil de prise de vue d'angle de champ minimal de 38,8° et en choisissant un diamètre la sphère Sd circonscrite au dôme égal à 3 mètres, on peut diriger les appareils pour que leurs champs couvrent un volume utile de capture de 1,6 mètre de diamètre avec un recouvrement supérieur à 60%, ce qui est largement suffisant pour la plupart des utilisations. 100841 L'icosaèdre 3V 5/9 présente une hauteur supérieure à la moitié du diamètre de la sphère circonscrite au dôme (ici, comme le nom l'indique, le dôme comprend 5 niveaux sur 9, de sorte que la hauteur du dôme est. supérieure à la moitié du diamètre de la sphère circonscrite), ce qui permet de disposer des appareils de prise de vues en position de contre-plongée par rapport à l'objet, en position d'utilisation. Cela assure 12 une excellente capture de l'objet. [0085] Bien entendu, on peut augmenter la hauteur du dôme en choisissant, par exemple, un dôme icosaèdre 3V 6/9 (le dôme comprend un niveau de plus sur les 9 niveaux), de sorte qu'il est possible d'ajouter plus d'appareils de prise de vue en contre-plongée. Ce dôme est illustré en [Fig.62]. [0086] Un autre dôme très bien adapté est l'icosaèdre L3 illustré en [Fig.36]. [0087] 11 présente 91 noeuds (donc 91 appareils de prise de vues) et seulement 5 types d'arêtes (ou segments), c'est-à-dire que les segments ne présentent que cinq longueurs différentes. [0088] L'icosaèdre L3 présente 60 segments de type À (voir longueur ci-après), 60 segments de type B, 70 segments de type C, 30 segments de type D et 30 segments de type E. [0089] 11 présente également 20 noeuds de 4 segments, 6 noeuds de 5 segments et 65 noeuds de 6 segments. [0090] Lc ratio des longueurs maximale et minimale est de 1,17, ce qui assure une ex- cellente homogénéité de répartition des appareils de prise de vue, et une excellente qualité de capture d'images qui évite tout post traitement et toute déformation d'image lorsque les photos sont traitées par des logiciels de photogrammétrie classiques. [0091] Lc nombre de noeuds supplémentaires permet d'utiliser des appareils de prise de vue de définition plus faible, de sorte que le coût est maîtrisé, le temps de traitement n'est pas augmenté (voire il peut diminuer), tout en assurant une excellente qualité de capture. [0092] Le tableau 2 ci-après donne, à titre d'exemple, la longueur des types de segments ainsi que la hauteur du dôme (la moitié du diamètre) en fonction du diamètre la sphère Sd circonscrite au dôme (entre 1 et 10 mètres). [0093] 13 [Tahleaux2] Diamètre (m) Longueur Longueur Longueur Longueur Longueur Hauteur du Ratio Max/Mi n segments segments segments segments segments dôme de type A de type B de type C de type D de type E 1 0,138 0,1427 0,1564 0,1606 0,1625 0,5 1,178 2 0,2759 0,28547 0,31287 0,32124 0,32492 1 1,178 3 0,4138 0,4282 0,4693 0,4819 0,4874 1,5 1,178 4 0,5518 0,5709 0,6257 0,6425 0,6498 2 1,178 5 0,6898 0,7137 0,7822 0,8031 0,8123 2,5 1,178 6 0,8277 0,856 0,9386 0,9637 0,9748 3 1,178 7 0,9656 0,9991 1,095 1,1243 1,1372 3,5 1,178 8 1,1036 1,1419 1,2515 1,285 1,2997 4 1,178 9 1,2416 1,2846 1,4079 1,4456 1,4621 4,5 1,178 10 1,3795 1,4274 1,5643 1,6062 1,6246 5 1,178 [0094] En équipant chaque noeud d'un appareil de prise de vue d'angle de champ minimal de 38,8° et en choisissant un diamètre la sphère Sd circonscrite au dôme égal à 3 mètres, on peut diriger les appareils pour que leurs champs couvrent un volume utile de capture de 1,8 mètre de diamètre avec un recouvrement supérieur à 60%, ce qui est largement suffisant pour la plupart des utilisations. Ainsi, à encombrement similaire à l'icosaèdre 5/9, le volume utile de capture est supérieur. [0095] Cependant, à la différence de l'icosaèdre 3V 5/9, l'icosaèdre L3 présente une hauteur égale à la moitié du diamètre de la sphère circonscrite au dôme. [0096] Pour assurer une capture de l'objet y compris en contre-plongée, il convient de prévoir un podium pour pouvoir diriger les appareils de prise de vue situés à la base du dôme vers l'objet surélevé. Alternativement, il est possible d'ajouter au moins un niveau supplémentaire de noeuds au dôme, ce qui permet d'obtenir une hauteur supérieure à la moitié du diamètre de la sphère circonscrite et permet d'installer des appareils de prise de vue en contre-plongée. 100971 Le dôme peut être choisi parmi les dômes présentant un rapport entre la distance maximale entre deux noeuds voisins et la distance minimale entre deux noeuds voisins est inférieur à 1,5 et listés dans le tableau 3 ci-après : l'octaèdre 1V, l'icosaèdre 1V 2/3, l'icosaèdre 2V, l'icosaèdre L3, l'icosaèdre 3V 4/9, l'icosaèdre 3V 5/9, l'icosaèdre 2V.3V, l'icosaèdre L4, le cube 1V, l'icosaèdre 4V, le cuboctaèdre 1V, l'octaèdre 2V, l'icosaèdre 5V 7/15, l'icosaèdre 5V 8/15, l'icosaèdre 6V, le rhombicuboctaèdre 1V 3/8, le rhombicuboctaèdre 1V 5/8, l'icosaèdre 7V 10/21, l'icosaèdre 7V 11/21, le cube 14 2V, l'icosaèdre 8V, le cube L3, le cube 2V.3V, le rhornhiculioctaèdre 2V 3/8, le rhomhicuhoctaèdre 2V 5/8, l'octaèdre 3V, l'octaèdre tronqué V, le rhomhicuhoctaèdre 3V 3/8, le rhombicuboctaèdre 3V 5/8, l'octaèdre L3 3/8, le cuboctaèdre 2V, l'octaèdre L3, et l'octaèdre L3 5/8. [0098] [Tableaux3] Nom Figure Nombre de Nombre de Nombre de Types de segments de longueurs différentes Dmax/Dmi n noeuds faces segments Cube 2V [Fig.8] 31 48 78 4 1,374 Cube 2V.3V [Fig.9] 235 432 666 27 1,444 Cube L3 [Fig.16] 109 192 300 11 1,415 Cuboctatièdre 2V I Fig.17] 39 64 102 5 1,48 Icosahèdre 2V [Fig.25] 26 40 65 2 1,131 Icosahèdre 2V.3V [Fig.26] 196 360 555 10 1,189 Icosahèdre 3V 4/9 [Fig.27] 46 75 120 3 1,183 Icosahèdre 3V 5/9 [Fig.28] 61 105 165 3 1,183 Icosahèdre 4V [Fig.29] 91 160 250 6 1,283 Icosahèdre 5V 7/15 [Fig.30] 126 225 350 9 1,321 Icosahèdre 5V 8/15 I Fig.31] 151 275 425 9 1,321 lcosahèdre 6V [Fig.32] 196 360 555 9 1,332 Icosahèdre 7V 10/21 [Fig.33] 246 455 700 15 1,365 Icosahèdre 7V 11/21 I Fig.34] 281 525 805 15 1,365 Icosahèdre 8V [Fig.35] 341 640 980 19 1,377 Icosahèdre L3 [Fig.36] 91 160 250 5 1,178 Icosahèdre L4 [Fig.37] 341 640 980 14 1,19 Octaèdre 1V tronqué [Fig.38] 25 36 60 4 1,461 Octaèdre 3V [Fig.42] 25 36 60 3 1,461 Octaèdre L3 [Fig.54] 41 64 104 5 1,48 Octaèdre L3 5/8 I Fig.551 53 92 144 5 1,48 Rhombicuboctahèdr [Fig.57] 33 56 88 2 1,365 16 e 1V 5/8 Rhombicuboctahèdr e 2V 5/8 [Fig.58] 121 224 344 5 1,449 Rhombicuboctahedr c 3V 5/8 [Fig.59] 265 504 768 10 1,462 [0099] Selon l'invention, le dôme choisi doit comprendre au moins 25 noeuds, soit 25 appareils de prise de vue ou 25 caméras, ce qui permet d'obtenir une capture optimale de l'objet tout en limitant la taille du dôme, et donc son encombrement et en favorisant la mise en oeuvre. [0100] Le dôme peut être choisi parmi les dômes présentant un rapport entre la distance maximale entre deux noeuds voisins et la distance minimale entre deux noeuds voisins est inférieur à 1,65, et listés dans le tableau 4 ci-après : le cube 3V, le cuboctaèdre 3V, l'octaèdre 2V.3V, le cube 3V.2V, l'octaèdre 3V.2V, l'octaèdre tronqué 2V, le cuboctaèdre 3V.2V, l'octaèdre L4 7/16, le cuboctaèdre L3, l'octaèdre L4, l'octaèdre L4 9/16, le cuboctaèdre 2V.3V, l'octaèdre 3V.3V, l'octaèdre tronqué 3V, l'octaèdre tronqué L3, le cube 4V, l'octaèdre tronqué 4V, le cube 5V, le cuboctaèdre 4V, le cuboctaèdre 5V, l'octaèdre 2V.5V, le cube 6V, le cuboctaèdre 6V et le cube 7V. [0101] 17 [Tableaux4] Nom Figure Nombre de Nombre de faces Nombre de Types de segments de longueurs différentes Dmax/Dmin noeuds segments Cube 3V [Fig . 10] 64 108 171 10 1,501 Cube 3V.2V [Fig. 11] 235 432 666 22 1,523 Cube 4-V [Fig.12] 109 192 300 14 1,569 Cube 5V 1Fig.131 166 300 465 21 1,589 Cube 6V [Fig.14] 235 432 666 29 1,631 Cube 7V [Fig.15] 316 588 903 42 1,64 Cuboctahèdre 2V.3V [Fig. 18] 307 576 882 34 1,546 Cuboctahèdre 3V [Fig . 19] 82 144 225 10 1,512 Cuboctahèdre 3V.2V [Fig.20] 307 576 882 28 1,536 Cuboctahèdre 4V [Fi g. 21] 141 256 396 18 1,602 Cuboctahèdre 5V [Fig.22] 216 400 615 28 1,628 Cuboctahèdre 6V [Fig.23] 307 576 882 36 1,631 Cuboctahèdre L3 [Fig.24] 141 256 396 15 1,538 Octaèdre 2V tronqué 1Fi g. 391 85 144 228 7 1,535 Octaèdre 2V.3V [Fig.40] 85 144 228 10 1,512 Octaèdre 2V.5V [Fig.41] 221 400 620 28 1,628 Octaèdre 3V Tronqué [Fig.43] 181 324 504 15 1,551 Octaèdre 3V.2V [Fig.44] 85 144 228 7 1,535 18 Octaèdre 3V.3V [Fig.45] 181 324 504 15 1,551 Octaèdre 4V tronqué [Fi g. 47] 313 576 888 25 1,58 Octaèdre L3 tronqué [Fig.56] 313 576 888 19 1,556 Octaèdre L4 [Fi g. 60] 145 256 400 15 1,538 Octaèdre L4 [Fi g. 61] 173 316 488 15 1,538 9/16 [0102] Le dôme peut être choisi parmi les dômes prése itant un rapport entre la distance maximale entre deux noeuds voisins et l't distance minimale entre deux noeuds voisins est inférieur à 1,95, et listés dans le tableau 5 ci-après : l'octaèdre 4V et l'octaèdre 5V. [0103] [Tableaux5] Nom Figure Nombre de noeuds Nombre de faces Nombre de Types de segments de longueurs différentes Dmax/Dmin segments Octaèdre 4V [Fig.46] 41 64 104 6 1,802 Octaèdre 5V [Fig.48] 61 100 160 9 1,929 [0104] Le dôme peut être choisi parmi les dômes présentant un rapport entre la distance maximale entre deux noeuds voisins et la distance minimale entre deux noeuds voisins est inférieur à 2,2 et listés dans le tableau 6 ci-après : 101051 [Tableaux6] Nom Figure Nombre de Nombre de faces Nombre de Types de segments de longueurs différentes Dmax/Dmin noeuds segments Octaèdre 6V [Fig.50] 85 144 228 9 1,954 Octaèdre 5V.2V [Fig.49] 221 400 620 24 1,981 Octaèdre 7V [Fig.51] 113 196 308 16 2,079 Octaèdre 8V [Fig.52] 145 256 400 20 2,126 Octaèdre 9V [Fig.53] 181 324 504 18 2,132 19 [0106] L'octaèdre 6V, l'octaèdre 5V.2V, l'octaèdre 7V, l'octaèdre 8V, l'octaèdre 9V, et l'octaèdre 10V présentent un ratio Dmax/Dmin relativement élevé (entre 1,95 et 2,2), mais leur nombre de noeuds (et donc d'appareils de prise de vue) est largement supérieur à 25, de sorte qu'il, permet tout de même une bonne homogénéité de capture (toutes les zones de l'objet sont capturées avec un recouvrement d'au moins 60%) qui assure une absence de post traitement. [0107] Cependant, il convient de s'assurer d'un taux de recouvrement le plus proche possible de 60% (donc de prendre des appareils de prise de vues ayant un champ relativement restreint) pour ne pas augmenter drastiqucment la quantité de données et les temps de calcul. [0108] Avantageusement, chaque arête du dôme est constituée par un tube et chaque noeud comprend une pièce de jonction des tubes. La pièce présente de préférence un corps muni d'un orifice central destiné à recevoir un appareil de prise de vues, et d'une pluralité de manchons de réception des tubes. [0109] L'orifice central comporte avantageusement une rotule montée rotative apte à permettre un réglage en orientation de l'appareil de prise de vue. [0110] Le dispositif de numérisation en volume selon l'invention est intégré à un système de numérisation, tel que schématisé en [Fig.7]. [0111] Le dispositif de capture d'image 100 selon l'invention est associé à une unité centrale 200 reliée à chaque appareil de prise de vues et programmée pour : - commander l'activation de chaque appareil de prise de vues 20 ; - recevoir les images transmises par chaque appareil de prise de vues 20 ; - traiter les images reçues selon un procédé de photogrammétrie ; et - générer un modèle numérique tridimensionnel de l'objet. [0112] L'unité centrale 200 est également connectée à une imprimante 3D 300, et lui transmet un fichier numérique interprétable par l'imprimante et comprenant le modèle numérique tridimensionnel de l'objet. Puis l'unité centrale commande le fonctionnement de l'imprimante 3D pour imprimer en trois dimensions l'objet ou la personne 310 qui a été numérisée. [0113] Ainsi, pour fabriquer une figurine d'un objet animé, on agence l'objet dans le volume utile de capture d'images du système de numérisation selon l'invention, puis on anime l'objet. Par exemple, si l'objet est une personne, on lui demande de bouger, sauter, etc. S'il s'agit d'objets sur un convoyeur, l'animation de l'objet consiste à le déplacer dans le volume utile de capture. [0114] Puis, on commande l'activation simultanée de chaque appareil de prise de vues lorsque l'objet est en mouvement dans le volume utile de capture. [0115] L'unité centrale reçoit les images transmises par chaque appareil de prise de vues et les traite avec un procédé de photogrammétrie pour générer un modèle numérique tri- dimensionnel de l'objet. [0116] On transmet alors à l'imprimante 3D un fichier numérique interprétable par l'imprimante et comprenant le modèle numérique tridimensionnel de l'objet, et on commande le fonctionnement de l'imprimante 3D afin d'obtenir une figurine de l'objet dans la position de mouvement dans laquelle il a été capturé dans le volume utile de capture par les appareils de prise de vue. [0117] Avantageusement, il est possible d'adapter le fonctionnement du système en fonction de la taille de l'objet. Par exemple, s'il s'agit d'un enfant, le taux de recouvrement des images de deux appareils voisins sera beaucoup plus important que s'il s'agit d'un adulte, car l'enfant se trouvera plus au centre du volume utile de capture. [0118] Lc procédé de capture peut alors comprendre une activation sélective des appareils de prise de vue et une réorientation (dans ce cas, les rotules sont avantageusement motorisées et commandées automatiquement par l'unité centrale) en fonction de la proximité et de la taille de l'objet par rapport au point de convergence des appareils de prise de vue. [0119] Plus l'objet est petit et proche du point ou de l'axe de convergence des appareils de prise de vue, plus le recouvrement entre deux caméras successives est important. [0120] Par exemple, on pourrait choisir d'inactiver l'appareil n+1 lorsque l'image de l'appareil n et l'image de l'appareil n+2 se recouvrent de plus de 60%. [0121] Lc dispositif et le procédé selon l'invention permettent également une numérisation en 3D d'un objet situé à l'extérieur et autour du dôme géodésique. [0122] Une application très intéressante du dispositif et du procédé selon l'invention dans cette conformation (numérisation vers l'extérieur du dôme), et illustrée en [Fig.63], est la numérisation 3D instantanée de dessous de pont. [0123] En effet, le transport routier de certaines cargaisons nécessite une préparation soigneuse de l'itinéraire pour s'assurer que la cargaison passe partout et, notamment, sous les ponts. [0124] Or, si une cartographie aérienne des ponts est parfaitement connue et disponible, il n'est pas possible de connaître l'espace exact disponible sous le pont : hauteur précise, largeur entre les piles, présence de structures secondaires (passerelle d'accès, tuyaux, etc.). [0125] Les photographies obtenues par des caméras ou des structures « à 360° », portées par des véhicules de cartographies ne permettent pas d'obtenir un modèle 3D précis de la structure du dessous d'un pont en raison du très faible nombre d'appareils de prise de vue et de leur agencement. [0126] Au contraire, un dispositif selon l'invention permet d'obtenir un modèle numérique en 3D très précis, sans avoir à ralentir ou bloquer la circulation. [0127] Une voiture V surmontée d'un dôme géodésique 400 selon l'invention circule sur 21 une route R passant sous un pont P. [0128] Dans ce cas, c'est la voiture qui est mobile par rapport au pont, mais si l'on prend le dôme comme référentiel, c'est le pont qui est mobile par rapport aux caméras. [0129] Lc dôme 400 comprend un cadre muni d'une pluralité d'appareils de prise de vues 420 présentant un angle de champs F3, F4 déterminé agencés aux noeuds du dôme géodésique. [0130] Ce dernier est choisi de telle sorte qu'il comprend au moins vingt-cinq noeuds et que les arêtes présentent des longueurs définies telles que le rapport entre une distance maximale entre deux noeuds voisins et une distance minimale entre deux noeuds voisins est inférieur à 2,2, de préférence inférieur à 1,95, avantageusement inférieur à 1,65. [0131] Chaque appareil de prise de vues 420 est orienté vers un volume sphérique centré 430, dit volume utile de capture d'images, agencé à l'extérieur du dôme, dans cette application. [0132] Le nombre de noeuds, l'angle de champs des appareils de prise de vues, et un angle d'orientation de chaque appareil de prise de vues sont choisis pour que le volume utile de capture d'images 430 soit entièrement couvert par l'ensemble des champs F3, F4 des appareils de prise de vues, et que les champs de deux appareils de prise de vues voisins présentent un recouvrement 422 supérieur ou égal à 60%. [0133] Pour capturer une image en volume d'un objet creux, tel qu'un pont ou autre bâtiment, on définit au préalable un volume utile de capture d'images minimal 430. Puis, on dispose, à l'intérieur du volume utile de capture d'images, des appareils de prise de vues ayant un angle de champ déterminé, agencés aux noeuds d'un dôme géodésique comprenant au moins 25 noeuds et tel que le rapport entre une distance maximale entre deux noeuds voisins et une distance minimale entre deux noeuds voisins est inférieur à 2,2, de préférence inférieur à 1,95, avantageusement inférieur à 1,65. [0134] Le nombre de noeuds, l'angle de champs des appareils de prise de vues, et l'angle d'orientation de chaque appareil de prise de vues sont choisis pour que le volume utile de capture d'images soit entièrement couvert par l'ensemble des champs des appareils de prise de vues et que des champs de deux appareils de prise de vues voisins présentent un recouvrement supérieur ou égal à 60%. 22 [Revendication I] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6]