Fusion des méthodes photométriques et géométriques de reconstruction 3D

Les techniques géométriques de reconstruction 3D, telles que le Structure-from-Motion (SfM) ou le Multi-view Stereo (MVS) sont très en vogue. Elles ont d’ailleurs fait le succès de nombreuses solutions commerciales de photogrammétrie. Néanmoins, ces méthodes n’utilisent pas explicitement les caractéristiques photométriques de la scène. La qualité des résultats dépend de la présence ou non de texture sur la surface des objets à reconstruire. Lorsque la scène est peu texturée, le pipeline classique (SfM – MVS) ne parvient pas à fournir des résultats satisfaisants.

À l’inverse, les techniques photométriques reposent sur l’analyse de ces caractéristiques photométriques. Elles sont généralement sous-estimées et leur mauvaise réputation est en partie expliquée par le fait qu’elles nécessitent des conditions opératoires très contrôlées. Malgré tout, les informations apportées par des méthodes comme le Shape-from-Shading peuvent aider à surmonter les lacunes d’un pipeline de photogrammétrie.

À terme, l’objectif de ce travail est de transformer un système de reconstruction 3D existant en un outil plus complet permettant simultanément d’affiner le relief et d’estimer les caractéristiques photométriques de la scène que sont la réflectance de la surface et l’éclairage incident.

Reconstruction d’insectes piégés dans l’ambre

Ce travail vise à aider les entomologistes à obtenir une description 3D précise d’insectes préhistoriques dont il ne subsiste que des spécimens conservés dans l’ambre, une matière dans laquelle ils ont été piégés dans des ères géologiques anciennes. Les spécimens conservés dans l’ambre baltique ont entre 40 et 50 millions d’années et représentent des espèces totalement disparues. Ils constituent une source d’information inestimable aux yeux des spécialistes de l’évolution.

Il serait envisageable d’utiliser un scanner médical pour obtenir un modèle 3D de l’insecte, mais cela serait long et coûteux. Il semble donc plus raisonnable d’opter pour le scannage par photogrammétrie, dont la mise en œuvre ne requiert qu’un appareil photographique et des algorithmes de reconstruction 3D.

Le recours à la photogrammétrie nécessite néanmoins de surmonter plusieurs difficultés dues à la présence de l’ambre, comme la déviation de la trajectoire des rayons lumineux, la dispersion de la lumière (effet de prisme) ou encore l’atténuation de la lumière à l’intérieur du milieu réfringent (loi de Beer-Lambert).