Réaliser une reconstruction 3D morphologique à partir du capteur LiDAR Iphone

Les capteurs sont de plus en plus présents dans notre quotidien, ils débarquent aujourd’hui sur nos appareils mobiles. Le 3D LiDAR iPhone est un capteur d’une nouvelle génération qui équipe les derniers produits Apple. La firme a décidé de s’attaquer au marché de l’acquisition 3D à partir d’un smartphone. Ce qui nous a interpellés ! Nous avons donc réalisé une étude sur ce capteur. Découvrez dans cet article tout ce que vous devez savoir sur la reconstruction 3D morphologique à partir du capteur LiDAR iPhone : utilisations, avantages et limites.

Table des matières

Scanner à l’aide d’un capteur LiDAR iPhone

Qu’est-ce que la technologie LiDAR ?

LiDAR « Light Detection and Ranging » est une technologie de détection et de localisation utilisant des faisceaux laser pour mesurer la distance entre l’appareil et les objets. Le capteur émet un faisceau lumineux qui se réfléchit sur l’objet scanné. Puis, en réceptionnant le faisceau retour, il évalue la distance grâce au temps passé.

Cette technologie peut être utilisée pour cartographier un environnement et les contours d’objets en trois dimensions. Ce qui fait du capteur LiDAR une technologie prometteuse d’acquisition 3D mobile !

Vous trouverez aussi sur le marché de l’imagerie à distance les capteurs ToF « Time of Flight ». De la même manière que le capteur LiDAR, le ToF fait une estimation de la distance des objets par rapport à la caméra en mesurant le temps aller-retour d’un faisceau lumineux. Apple a misé sur le LiDAR, voyons donc maintenant comment cette technologie est utilisée dans l’iPhone, l’iPad ou encore iPad Pro.

Comment utiliser le Lidar de l'iPhone ?

L’iPhone a été équipé d’un capteur LiDAR, ce qui améliore considérablement la capture d’images grâce aux mesures précises de la profondeur. Cette nouvelle dimension permet donc de faire des reconstructions 3D. C’est-à-dire de reproduire des objets en trois dimensions à partir de leur surface. Ainsi, on peut créer par exemple des avatars pour les applications de réalité augmentée.

Cependant, le potentiel de cette technologie pourrait aller au-delà ! C’est pourquoi nous nous sommes penchés sur ce sujet, car nous voyons cet outil comme une prouesse pour nous permettre d’étendre les usages possibles pour l’acquisition 3D depuis un smartphone. Dans la suite cet article nous vous dévoilons les résultats de notre étude : Pré-étude pour modéliser et reconstruire en 3D des objets à partir d’un smartphone équipé d’un capteur LiDAR.

Analyse de la reconstruction 3D du LiDAR Iphone

Comment scanner en 3d avec un iPhone ?

Avec le développement de la 3D Lidar, il est désormais possible de réaliser des scans 3D avec son iPhone équipé du capteur LiDAR. Apple a facilité le scan d’une personne, de petits objets ou de pièces entières. Pour cela, il suffit d’installer une application dédiée, ensuite de scanner en vous déplaçant autour de l’objet ou dans la pièce. Les données récoltées sont traitées par un calculateur afin de créer des modèles 3D.

Cependant, le potentiel de cette technologie pourrait aller au-delà ! C’est pourquoi nous nous sommes penchés sur ce sujet, car nous voyons cet outil comme une prouesse pour nous permettre d’étendre les usages possibles pour l’acquisition 3D depuis un smartphone. Dans la suite cet article nous vous dévoilons les résultats de notre étude : Pré-étude pour modéliser et reconstruire en 3D des objets à partir d’un smartphone équipé d’un capteur LiDAR.

Quelle application pour le Lidar ?

De nombreuses applications mobile disponibles sur l’App Store existent pour le Lidar notamment :

  •     3D Scanner App ;
  •     Polycam (une des applications les mieux notées pour le liDAR de l’iPhone) ;
  •     Canvas ;
  •     Scaniverse ;
  •     Meshroom (logiciel Open source).

Pour pouvoir analyser le scanner LiDAR signé Apple, nous avons réalisé des tests avec différents types d’applications et un iPhone 12 PRO équipé du LiDAR. 

Retrouvez ici les résultats détaillés de notre étude. Dans cette étude, nous avons pu déduire que les applications utilisant aujourd’hui le LiDAR répondent à des besoins basiques de la reconstruction 3D. En revanche, elles ne permettent pas d’assurer des scénarios avancées d’acquisition en 3D de la morphologie humaine. La reconstruction 3D morphologique doit être très proche voire identique au réel. En effet, dans des cas d’application concrets, on utilise des mesures précises pour étudier la morphologie.

Analyse de la reconstruction 3D du LiDAR

Les résultats de la technologie LiDAR

L’avantage du scanner LiDAR est sa capacité à analyser la distance et la profondeur, ce qui permet d’obtenir des cartes de profondeurs très précises. Toutefois, lors de notre étude, nous avons repéré deux points de vigilance à ce capteur :

  1. Premièrement, la résolution du capteur est liée à la grille de perspective utilisée. Celle-ci doit être suffisamment fine pour assurer un niveau de précision suffisant.
  2. Et deuxièmement, une bonne qualité de la carte de profondeur est indispensable pour assurer une bonne reconstruction 3D.

 Autrement dit, cette solution nécessite l’utilisation de composants de haute qualité (coûts élevés).

LiDAR Iphone VS Scanner LiDAR

Même si Apple redouble d’efforts pour maîtriser la technologie LiDAR, cette dernière n’égale pas encore les résultats d’un capteur LiDAR de bonne qualité. Il est possible que pour des questions de coût, la firme de Cupertino ait également choisi d’intégrer des capteurs de moyenne gamme dans un premier temps sur les versions actuelles de ses appareils (iPhone 12 Pro, 13 Pro…).

Pour résumer, le capteur arrière de l’iPhone est une bonne technologie pour une utilisation BtoC (Business To Consumer). Il améliore la photo ou la vidéo dans le cadre des jeux de réalité augmentée. Il permet également la création de scènes 3D. C’est-à-dire de balayer rapidement une pièce d’une maison, ou un local d’un immeuble pour en avoir une définition visuelle bien que faiblement précise au niveau des détails.

Le capteur avant de l’iPhone VS le capteur LiDAR iPhone

Alors que le capteur arrière du smartphone Apple semble ne pas prouver son efficacité quant à une reproduction précise et à l’échelle, cela ne semble pas être le cas du capteur avant (celui qui sert à la reconnaissance faciale). Les systèmes de sécurité de la Face ID sont tellement développés sur les smartphones Apple que celui-ci offrirait de réelles opportunités à la reproduction 3D à l’échelle.

En d’autres termes, Apple détient aujourd’hui une technologie très développée du scanner LiDAR mais qu’ils ne mettent pas encore à disposition pour un usage professionnel, voire médical. Alors, découvrez maintenant une solution alternative au LiDAR pour l’acquisition 3D à distance à partir d’un smartphone.

Une solution alternative au capteur LiDAR de l’iPhone pour la reconstruction 3D morphologique

Qu’est-ce que la photogrammétrie ?

La photogrammétrie est une méthode pour créer des modèles 3D en compilant plusieurs images. Elle repose sur le principe de la stéréoscopie, comme l’œil humain (enfin les deux yeux). En analysant plusieurs angles de vue du même point, votre cerveau vous donne la vision du relief. La photogrammétrie se base donc sur le traitement informatique de nombreuses photos numériques qui combinent les prises de mesure en différents angles.

Cette méthode apporte de nouvelles perspectives telles que capturer une scène ou un objet en 3D avec un simple capteur photo d’un téléphone ! C’est ce que nous avons développé chez MyFit Solutions

Notre technologie basée sur la photogrammétrie, l’intelligence artificielle et la réalité augmentée, permet de transformer n’importe quel smartphone en scanner 3D. Cette technologie disponible sous forme d’un SDK est finalement intégrée dans une application mobile pour répondre à ce besoin.  

Dans un premier temps, il suffit de réaliser l’acquisition des données en suivant des expériences clients guidées en réalité augmentée. Ces expériences sont validées pour optimiser l’acquisition et obtenir un taux de scan bon du premier coup proche de 100%. Ensuite, une intelligence artificielle assemble les photographies et les données pour numériser un modèle en trois dimensions avec les reliefs, les textures et les couleurs du sujet scanné.

LiDAR Iphone VS MyFit Solutions

Le LiDAR et la photogrammétrie sont des technologies de récupération de données différentes. La première envoie et réceptionne des faisceaux lumineux pour créer un nuage de points 3D alors que la seconde traite et combine des centaines (voire des milliers) de photographies pour recréer un modèle 3D. Voici quelques résultats notables obtenus de nos tests sur ces 2 technologies :

liDAR de l'iPhone

Des points plus éloignés c’est donc un scanner plus adapté pour des grands objets

Meilleure détection de la surface

Avec la technologie “Time of light” le capteur LiDAR a plus de mal à créer des reconstructions avec une réelle 3 dimensions

MyFit Solutions

Textures plus variées pour MyFit et plus précises

Un scan et reconstruction plus précise à l’échelle

Une réelle 3 dimensions grâce à la photogrammétrie couplée à l’intelligence artificielle.

Bien que certaines personnes pensent que la photogrammétrie n’est pas suffisante pour répondre à des besoins industriels, MyFit Solutions a développé une technologie innovante pour que chaque smartphone devienne un véritable scanner 3D. 

En effet, des cas d’usage en production remontent des KPIs très intéressants permettant d’attester de la robustesse de la technologie : 

  • plus de 2000 produits sur-mesure pour le corps humain effectués en 12 mois
  • des scans reçus depuis plus de 20 pays différents
  • 98% de scans bons du 1er coup (via des utilisateurs novices découvrant l’application)

En effet, nous avons levé tous les verrous technologiques en couplant la photogrammétrie avec l’intelligence artificielle et la réalité augmentée. Pour preuve, de nombreuses utilisations en production valident l’application de notre technologie.

Ce cocktail de technologies correctement maillé permet de répondre aux attentes des professionnels et de rendre possible l’acquisition 3D depuis les mobiles !

Pour en savoir plus sur cette technologie innovante, contactez-nous.