Photogrammétrie

Cette phase se déroule au sein de l’UMR Ecofog à l’aide des équipements déjà disponibles. Nous utiliserons la technique de photogrammétrie, qui permet de reconstituer informatiquement un objet 3D en se basant sur des photographies du sujet sous tous les angles.

La petite taille des spécimens induit une profondeur de champ très faible  

                                             Photo 1 : Netteté et profondeur de champ à fort grossissement

et implique l’utilisation de la méthode de “focus stacking”, réalisé avec le logiciel Helicon Focus 7 (HeliconSoft) :

                                                                              Figure 1 : Focus Stacking

Le prototype de scanner 3D photogrammétrique développé à EcoFoG, associé à ce traitement informatique, permet d’automatiser la totalité du processus de prise de vues et d’obtenir jusqu’à 800 images correspondant à tous les angles de vues du spécimen. Ceci représente un grand volume de données, et seul un échantillon représentatif sera mis à disposition du public.

Un second logiciel spécialisé, Reality Capture (CapturingReality), sera utilisé pour traiter l’ensemble des images produites par le scanner pour reconstituer un modèle 3D numérique par photogrammétrie. L’acquisition d’une licence « éducation » de ce logiciel nous permettra d’exporter des objets 3D ainsi que les textures associées :

                          Figure 2 : Modèle 3D d’un hémiptère avec et sans texture obtenu par photogrammétrie

qui seront exploitables par GuyaneConnect’ pour leur intégration dans un environnement de réalité virtuelle. Ces modèles 3D seront mis à disposition du public.

D’autre part, les modèles 3D étant destinés à évoluer dans un environnement de litière, il sera également nécessaire de modéliser cet environnement. Les petits éléments seront modélisés de la même façon que les spécimens et la « topographie » et les textures du sol le seront par le biais de photographies prises à main levée. D’autres éléments seront reproduits grâce à du dessin 3D.

Micro tomographie à rayons X

Parallèlement, une mission a été effectuée à la plateforme MATRIX du CEREGE à Aix en Provence pour réaliser des acquisitions d’images 3D par micro-tomographie à rayons X (microCT) de 20 spécimens d’arthropodes et de champignons. Cette technique d’imagerie 3D fonctionne sur le même principe que la modélisation par photogrammétrie : le spécimen est « photographié » sous tous les angles mais à l’aide de rayons X :

                                                           Figure 3 : Principe de la prise de vue par rayons X

On obtient alors une pile de radiographies en deux dimensions (entre 1201 et 2001 projections pour une rotation du spécimen sur 360°), puis après une étape de reconstruction AVIZO (FEI), une image 3D du spécimen. La spécificité du micro-tomographe RX de la plateforme MATRIX (MicroXCT-400, Zeiss) réside dans la possibilité d’ajouter un grandissement optique au grandissement géométrique de l’objet classiquement utilisé en microCT, et d’obtenir ainsi une résolution spatiale variant entre 0,7 et 65 μm, pour des échantillons de taille variable (jusqu’à 50 mm). Cette technique non destructive permet de visualiser la morphologie de tout type d’objets, notamment des échantillons biologiques : végétaux [ref :  Meunier et al  ], organismes, organes [ref :  Chaurand et al  ], cellules …

L’avantage qui nous intéresse dans cette technique est la résolution spatiale très supérieure du modèle 3D, qui permettra d’imprimer en 3D des modèles d’une très grande fidélité :

                                                       Figure 4 : Principe de la microtomographie à rayons X

Ces modèles imprimables auront pour vocation principale d’être mis à disposition sur du public afin qu’ils puissent par exemple être imprimés en 3D pour faire office de maquettes pédagogiques dans des classes ou des événements scientifiques (fête de la nature). Comme pour les modèles numériques obtenus par photogrammétrie, les objets 3D obtenus seront exploités par GuyaneConnect’ et intégrés dans un environnement de réalité virtuelle.