Nous avons un nouveau projet (de plus) au Téléfab : construire un scanner 3D à taille humaine pour obtenir des modèles 3D de personnes ou d’objets de taille similaire. Contrairement à la plupart des scanners 3D, nous voulons que le notre puisse capturer un modèle en moins de 5 secondes, de manière à pouvoir rester immobile facilement.
Nous voulons aussi diminuer les coûts au maximum : nous nous sommes fixés un maximum de 1000 € de matériel, même si nous risquons de dépasser cette somme pour le premier prototype.
Ressources existantes
Pour la structure du scanner, nous nous inspirons du scanner Pi3DScan fait de 100 caméras et de 100 raspberry pi, mais nous voulons fortement diminuer les coûts (indiqués à 8450€ pour ce projet).
Pour la reconstruction logicielle, nous pensons nous servir du logiciel VisualSFM qui est libre, semble très puissant, mais n’est pas facile à prendre en main.
Originalité du projet
Pour diminuer les coûts, nous pensons acheter des webcams pas chères (on en trouve 100 à 350€, frais de ports express compris, sur AliExpress). Nous n’allons pas utiliser un ordinateur par caméra comme Pi3DScan, l’idéal serait d’arriver à connecter toutes les webcams sur le même PC. Ceci causera évidemment des problèmes de débit pour communiquer avec les caméras, mais nous espérons prendre les photos les unes après les autres dans un délai suffisamment court.
Avancement
L’objectif actuel est de présenter et d’utiliser le scanner pour l’Open Bidouille Camp de Brest les 23 et 24 mai.
25 mars 2015
Nous avons récupéré un ordinateur avec une carte graphique Nvidia pour faire des tests avec VisualSFM. Nous avons aussi commandé chez Conrad (malgré des prix bien trop élevés) 50 webcams, 12 hubs USB 4 ports non alimentés, 4 hubs USB 10 ports alimentés, et 16 rallonges USB. Ceci devrait nous permettre de construire 12 poteaux verticaux de 4 caméras et de tout connecter au PC.
Construction
Voici un petit point d’avancement sur la construction du scanner 3D à taille humaine. Nous avons reçu tout le matériel nécessaire, ce qui nous a permis de faire 2 choses :
- tester la capture de photos sur les 48 webcams depuis un seul PC : cette partie est encore en cours, j’en parlerai donc dans un futur article (spoiler : ça marche mais c’est un peu lent) ;
- construire la structure qui supporte les webcams : c’est de cette partie que je vais parler ici.
Objectifs
Il nous faut une structure solide, et simple à monter et démonter pour pouvoir la déplacer selon les évènements. Le coût doit être le plus réduit possible puisque le scanner complet doit rester en dessous de 1000€.
Nous sommes partis sur une structure circulaire, en supposant que la personne à scanner est à peu près contenue dans un cylindre de 70cm de diamètre. Nous avons pris une distance de 70cm entre les webcams et la personne pour avoir suffisamment de recul. Les caméras sont donc montées sur un cylindre de de 210cm de diamètre. Il y a 12 poteaux disposés autour de ce cylindre, et 4 caméras sur chaque poteau. Les poteaux font 2m10 pour permettre aux caméras du haut de voir au-dessus de la tête de la personne scannée.
Voici à quoi ça ressemble :
Réalisation mécanique
Le matériel que nous avons utilisé se trouve dans tous les magasins de bricolage :
- 20 tubes IRL (pour passer des fils électriques) diamètre 20mm pour les poteaux et les liens horizontaux en haut ;
- 30 clips pour IRL à visser pour les fixations ;
- 2 panneaux OSB3 de 9mm d’épaisseur de 2440x1220mm pour découper l’anneau qui sert de support ;
- 10 tasseaux de 2m de 20mmx30mm pour placer sour le socle et solidifier la fixation des poteaux ;
- 8 grandes équerres pour fixer les poteaux au support.
L’anneau de support est découpé à la scie sauteuse en quatre quarts, ce qui permettra de déplacer le scanner plus simplement. Les équerres sont fixées au support grâce à des vis qui se fixent dans des bouts de tasseaux sous le socle, car les panneaux OSB3 sont trop fragiles pour la fixation.
La fixation des poteaux se fait uniquement par des clips à visser. 3 clips sont vissés sur chaque équerre pour la fixation au support. Un clip est aussi vissé à l’extrémité de chaque bout de tube utilisé comme lien vertical. Ceci permet de monter ou démonter le scanner facilement, sans outils.
Nous avons ajouté deux bouts de tasseaux sous le support entre chaque poteau pour solidifier le panneau d’OSB. Sinon une personne montant sur la structure risquerait de la casser. Les bouts de tasseaux sont collés à la colle à bois sour le support.
Connexion des webcams
Les webcams sont simplement fixées grâce à la pince avec lesquelles elles ont été fournies. Elles sont orientées à la verticale car le sujet à capturer est plutôt vertical, et il y a 12 caméras pour capturer tout le tour du sujet, et seulement 4 pour la hauteur.
Les webcams sont des caméras USB bas de gamme capturant du 640×480 pixels. Ce genre de caméras se trouvent à 3€ en commandant en grande quantité directement en Chine.
Les 4 caméras d’un poteau sont connectées ensemble par un petit hub 4 ports non alimenté. Ensuite, les poteaux sont regroupés par 3 et connectées à un hub 10 ports avec une alimentation 4A. Cette alimentation est indispensable pour pouvoir faire fonctionner les 12 caméras. Tous les poteaux ne sont pas connectés sur le même hub pour ne pas surcharger l’alimentation. On se retrouve ainsi avec 4 ports USB, que l’on peut connecter directement au PC, ou chaîner sur l’un des hubs pour n’obtenir qu’une seule prise pour toutes les caméras. Des rallonges USB sont utilisées au niveau de chaque poteau car les fils des hubs sont trop courts.
À améliorer
Il existe différents points qui pourraient être améliorés :
- il aurait été préférable d’utiliser un support plus épais, pour pouvoir visser directement les équerres dedans, et éviter d’utiliser des tasseaux en dessous ;
- la fixation des webcams par leur pince n’est pas très fiable. Il sera peut-être préférable de refaire cette fixation.
Il y a aussi des choses qui restent à faire :
- la luminosité doit être maîtrisée pour obtenir de bonnes images. J’ai des rubans à LEDs blancs à fixer sur les poteaux ;
- la partie logicielle est commencée mais pas terminée, mais ça sera pour un prochain article.
Résultat actuel
Voici à quoi ressemble le scanner actuellement :
Les explications sont disponibles ici :
Aidez nous
Si vous avez des idées pour améliorer ou simplifier le projet, ou si vous voulez vous impliquer, contactez nous ! C’est le moment.
Joli projet !
N’hésitez pas à utiliser des jeux de miroirs afin de permettre à chaque caméra de capturer plusieurs angles de vue.
Bien sûr, il faut alors des caméras de meilleure résolution, mais il en faut moins !
Bonjour, merci pour la suggestion. C’est une idée comme ça ou vous avez déjà vu des projets qui utilisent ce système ?
Bonjour,
Pourquoi ne pas utiliser 2 Kinect ? Ce n’est effectivement plus un scanner mai le rendu 3d est rapide.
Bonjour,
nous avons vu pas mal de projets à base de Kinect. À chaque fois ils utilisent une base tournante pour scanner l’objet petit à petit. Ça marche bien et le rendu est rapide, mais le scan est assez long car l’objet doit tourner et être pris à plusieurs hauteurs.
2 Kinect, ça doit accélérer un peu la prise de vue, mais ça reste long.
Et selon leur placement, n’y a-t-il pas de risque que les Kinect se gênent l’une l’autre ?
Bonjour!
Je travail depuis peu sur un nouveau projet industrielle, dans lequel je suis amené à obtenir un maximum d’information sur le système de scanner 3D. Je suis ainsi tombé par hasard sur votre site; et l’idée de développer un scanner 3D à taille humaine pour obtenir des modèles 3D de personnes ou d’objets de taille similaire, m’intéresse fortement.
Je me met donc à votre disposition pour un premier contact.
Cordialement
Bonjour,
pour une raison inconnue je n’ai pas reçu de notification de votre commentaire. Désolé donc de la réponse très tardive.
J’avais mis en pause ce projet pendant l’été mais je vais m’y remettre. Actuellement la structure et la prise de photos fonctionne, et il me reste à travailler sur la transformation des photos en modèle 3D. Toute aide est bienvenue.
Bonjour je trouve votre projet fortement intéressant et j’aurais aimé savoir :
Plutôt que de mettre des caméras sous tous les angles pourquoi ne pas utiliser un seul scanner, de le monter sur un bras coulissant et de le faire tourner autour de l’objet tout en le faisant monter et descendre avec un premier petit moteur fixer sur le bras pour lever ou baisser le scanneur haut definition.
Un second passer à la base du bras, le ferait se déplacer autour de l’objet, dans ce cas là de la personne .
Je m’intéresse énormément à ce projet parce que je pense qu’avec ce genre de système il est possible à des artistes ou dans mon cas,des cosplayeurs de faire rentrer leur œuvres directement dans un jeu vidéo ou bien un film d’animation.
Cela permettrait un gain de temps colossale quant à la réalisation d’un modèle 3D il ne restera plus qu’à intégrer les mouvements du personnage via la motion capture.
Bonjour,
il est tout à fait possible de faire ça avec une caméra qui bouge. Je voulais pouvoir faire la capture très rapidement (en 1 à 2 seconde) pour éviter que le sujet ne bouge, c’est pour ça que j’ai utilisé beaucoup de caméras.
J’ai laissé tomber ce projet dernièrement par manque de temps et parce que les caméras que j’ai utilisées sont de trop mauvaise qualité. Si vous voulez faire un scanner de ce genre, je vous conseille d’utiliser des caméras qui enregistrent les réglages de focale dans la photo. C’est nécessaire pour reconstruire le modèle 3D ensuite.
On pourrait même doubler le nombre de scanner de manière à améliorer à la fois la précision est la vitesse de capture.