FR3085521A1 - Procede ameliore de creation d’une representation tridimensionnelle virtuelle du buste d’une personne - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de création d'une représentation tridimensionnelle virtuelle du buste d'une personne comportant une acquisition d'une pluralité d'images du buste d'une personne placée dans une position de référence dans un poste d'imagerie, un calcul par photogrammétrie d'un maillage brut du buste de ladite personne réelle, l'étape d'acquisition de la pluralité d'images comportant un enregistrement d'une série d'au moins dix images simultanées provenant de capteurs d'images. Selon l'invention, le poste d'imagerie présente une structure ouverte comportant une partie sphérique ouverte vers le bas, positionnable en hauteur, les capteurs étant répartis sur une surface intérieure de la partie sphérique de manière homogène par rapport à l'axe de symétrie de révolution de la partie sphérique, le procédé comportant une étape de réglage de la position en hauteur de la partie sphérique préalablement à l'étape d'acquisition de la pluralité d'image.

Description

PROCÉDÉ AMELIORE DE CRÉATION D’UNE REPRÉSENTATION TRIDIMENSIONNELLE VIRTUELLE DU BUSTE D’UNE PERSONNE

Domaine de l’invention

La présente invention concerne le domaine de la réalité virtuelle et plus précisément la création de représentations numériques tridimensionnelles photoréalistes à partir d’une série d’images d’une personne humaine et au moyen de techniques de photogrammétrie.

Le seau de personnes en 3D (aussi appelé body scan 3D, scan corporel 3D ou scan 3D intégral) permet de numériser le corps d’un sujet grâce à un équipement parfois appelé scanner corporel 3D.

De la même manière qu’une photographie capture l’image d’une personne en deux dimensions, un scanner 3D enregistre la forme du corps en trois dimensions. Le résultat est un fichier 3D (aussi appelé modèle 3D) qui peut ensuite être stocké ou modifié sur ordinateur, et éventuellement envoyé à une imprimante 3D pour être fabriqué.

Les secteurs utilisant principalement le scan 3D de corps humain sont le jeu, la médecine et la mode pour créer des avatars fixes ou animés ou encore pour fabriquer, par exemple, des figurines réalistes de personnes.

Deux technologies sont essentiellement utilisées pour le body scan 3D : la photogrammétrie qui utilise la reconstruction de volumes en 3D à partir de photographies classiques; et la lumière structurée, basée sur la déformation d’une lumière projetée qui permet ainsi de calculer la distance, et donc la position des points du corps.

La présente invention s’inscrit dans la première famille de solutions, mettant en œuvre des traitements par photogrammétrie.

Etat de la technique

On connaît de l’état de la technique la demande FR3061979 de la demanderesse, qui décrit un procédé de création d’une représentation tridimensionnelle virtuelle d’une personne comportant une étape d’acquisition d’une pluralité d’images d’une personne placée dans une position de référence dans une cabine d’imagerie et une étape de calcul par photogrammétrie d’un maillage brut de ladite personne réelle. Selon la demande, l’étape d’acquisition de la pluralité d’images consiste à enregistrer une série d’au moins cent images simultanées provenant de capteurs d’images répartis sur la surface intérieure d’une cabine fermée de forme ovoïde munie d’une porte d’accès, les capteurs d’images étant répartis de manière homogène par rapport à l’axe de symétrie de ladite cabine.

On connaît également de l’état de la technique le document «Multi-camera system for 3D forensic documentation», de Leipner, Anja et Al, publié dans le journal «Forensic Science International» qui propose une méthode pour documenter une représentation 3D d’une personne.

On connaît enfin la demande de brevet US 12/965675 qui a pour objet un procédé et un appareil pour créer un avatar 3D. Le procédé de création d’un avatar tridimensionnel (3D) consiste à recevoir des informations relatives au corps d’un utilisateur et à les stocker dans une base de données (DB), et à créer un avatar 3D de l’utilisateur en modifiant des données standard stockées dans la base de données, en fonction des informations sur le corps de l’utilisateur. Le modèle d’une personne standard est utilisé et une photographie 2D est utilisée pour modifier le modèle d’une personne standard.

Inconvénients des solutions de l’art antérieur

La demanderesse a recherché à améliorer le procédé précédemment décrit en proposant un procédé mettant en œuvre une cabine moins onéreuse sans pour autant sacrifier la précision de la représentation numérique tridimensionnelle photoréaliste.

Par ailleurs, il est envisagé de proposer une génération d’avatar 3D d’une personne à partir de représentations plus réalistes du buste de la personne.

Afin de remédier à ces inconvénients, l’invention concerne selon son acception la plus générale un procédé de création d’une représentation tridimensionnelle virtuelle d’une personne comportant une étape d’acquisition d’une pluralité d’images d’une personne placée dans une position de référence dans une cabine d’imagerie, et une étape de calcul par photogrammétrie d’un maillage brut de la personne réelle. Ladite étape d’acquisition de la pluralité d’images consiste à enregistrer une série d’au moins quatre-vingts images simultanées, et de préférence d’au moins cent images simultanées, provenant de capteurs d’images répartis sur la surface intérieure d’une cabine fermée de forme ovoïde munie d’une porte d’accès, lesdits capteurs d’images étant répartis de manière homogène par rapport à l’axe de symétrie de ladite cabine.

Solution apportée par l’invention

Selon un premier aspect de l’invention, il est proposé un procédé de création d’une représentation tridimensionnelle virtuelle du buste d’une personne comportant une étape d’acquisition d’une pluralité d’images du buste d’une personne placée dans une position de référence dans un poste d’imagerie, et un calcul par photogrammétrie d’un maillage brut du buste de ladite personne réelle.

L’étape d’acquisition de la pluralité d’images comporte un enregistrement d’une série d’au moins dix images simultanées provenant de capteurs d’images.

Le poste d’imagerie présente une structure ouverte comportant une partie sphérique ouverte vers le bas, la partie sphérique étant positionnable en hauteur par des moyens de positionnement en hauteur, les capteurs d’image étant répartis sur une surface intérieure de la partie sphérique, de manière homogène par rapport à l’axe de symétrie de révolution de la partie sphérique.

De préférence, le procédé comporte une étape de réglage de la position en hauteur de la partie sphérique préalablement à l’étape d’acquisition de la pluralité d’image.

Le poste d’acquisition étant ouvert, il est moins encombrant que la cabine selon l’art antérieur. Il est étalement moins onéreux. De plus, le procédé est plus précis, car les capteurs d’images sont plus proches du visage et il est d’une meilleure résolution, car les caméras sont plus proches du visage de la personne. En outre, le nouveau poste d’imagerie est plus mobile, car il est plus léger.

On entend par «capteur d’images» au sens du présent brevet un capteur d’images fixes équipé d’une optique pour la prise de vue en lumière naturelle.

Une «position de référence» privilégiée serait une position dans laquelle la personne présente préférentiellement une posture droite, un regard dirigé vers l’horizon et une expression faciale neutre.

En prévoyant ainsi une acquisition simultanée des images de la personne placée en position de référence dans une cabine de forme ovoïde à l’aide d’un nombre minimal de capteurs, à savoir de préférence au moins dix, on parvient à générer une image reconstruite précise et complète du torse de la personne placée dans le poste d’imagerie.

Outre sa participation à la précision de la reconstruction de l’image de la personne en position de référence, la forme sphérique du poste d’imagerie permet également d’assurer un positionnement et une orientation optimaux des capteurs, ces derniers étant directement dirigés vers le buste de la personne, et ce, indépendamment de sa taille et de sa corpulence.

Le poste d’imagerie peut en outre comprendre un plastron rapporté, par exemple sur le bas de la partie sphérique. Ce plastron peut permettre de modéliser le buste de la personne. Une utilisation de ce plastron est envisagée dans le cadre de la chirurgie esthétique.

Selon une possibilité, le poste d’imagerie peut recevoir une autre partie du corps de la personne, de sorte de pouvoir modéliser cette autre partie.

Avantageusement, l’étape de réglage de la position en hauteur de la partie sphérique peut comporter une étape de détection, par un capteur d’images, d’un élément de référence du buste de la personne. Par exemple, l’élément de référence de la personne peut être un œil ou la bouche de la personne.

Aussi, le procédé peut comprendre un positionnement en hauteur de la partie sphérique par rapport à l’élément de référence du buste de la personne.

De préférence, la surface photosensible des capteurs d’images présente une taille inférieure à 25x25 millimètres.

De préférence, la surface intérieure du poste d’imagerie présente des motifs contrastés non répétitifs, le procédé comportant au moins une étape de calibration consistant à acquérir une séance de la partie sphérique sans présence d’une personne, l’étape de photogrammétrie comportant une étape de calcul d’une image ID par soustraction de l’image acquise en présence d’une personne dans la partie sphérique et de l’image de calibration correspondant au même capteur d’images.

Pour aider le processus de photogrammétrie et la reconstruction 3D de l’objet, il est possible de tapisser l’intérieur de la sphère par des figures géométriques ayant une bonne accroche photogrammétrique en fonction de l’algorithme de reconstruction utilisé (par exemple des formes massives et contrastées pour un algorithme de type MS ER, pour l’anglais Maximally Stable Extremal Regions).

Pour améliorer le processus de reconstruction en photogrammétrie, il peut être judicieux de procéder à l'alignement des caméras (sphères vides) avec un procédé de type MSER et d’utiliser un procédé TBMR pour la reconstruction du modèle 3D.

Un autre moyen d’améliorer la reconstruction 3D est d’avoir une bonne calibration géométrique des caméras et pour ce faire, de déterminer à moins de 3 pixels près les déformations géométriques. On pourra pour cela utiliser la méthode dite de la harpe, décrite dans «Lens distortion correction with a calibration harp.», de Rafael Grompone von Gioi, Pascal Menasse, Jean-Michel Morel, Zhongwei Tang. Proceedings of the 18th IEEE International Conference on Image Processing, Sep 2011, Bruxelles, Belgium, pp.617-620, 2011.

Pour éliminer les ombres portées et les ombres projetées, on préférera également un éclairage omnidirectionnel et diffus.

Avantageusement, l’étape de photogrammétrie comporte les étapes de création d’un nuage de points 3D par extraction dans chacune des images détourées IDi des points caractéristiques PCij et enregistrement des coordonnées de chacun des points caractéristiques PQj et de construction du maillage brute à partir des points caractéristiques PQj ainsi repérés et calcul de la texture enveloppe.

Selon une variante, le maillage 3D et la texturation font l’objet d’un traitement additionnel de lissage.

Selon une autre variante, le procédé comporte une étape additionnelle consistant à fusionner ledit maillage brut avec un maillage modèle MM organisé en groupe de zones d’intérêts correspondant à des sous-ensembles de polygones correspondant à des parties signifiantes, à déterminer sur le maillage brut correspondant aux points singuliers identifiés préalablement sur le maillage modèle MM, et à appliquer ensuite un traitement consistant à déformer le maillage du modèle MM pour faire correspondre localement chaque point singulier avec la position du point singulier associé sur le maillage brut MBI, et recalculer la position de chacun des points caractéristiques du maillage du modèle MM.

Avantageusement, ladite étape de transformation dudit maillage brut en un maillage standardisé comprend l’identification automatique d’une pluralité de points caractéristiques du buste du corps humain sur ledit maillage brut, par des traitements de reconnaissance d’éléments enregistrés dans une bibliothèque de points d’intérêt sous forme de table associant une étiquette numérique à une règle de caractérisation.

Il est en outre proposé un procédé selon le premier aspect de l’invention, ou l’un ou plusieurs de ses perfectionnements, comportant une génération d’un avatar 3D d’une personne à partir d’une part d’un modèle paramétrique d’un corps entier provenant d’une base de modèles d’avatar et d’autre part de la représentation tridimensionnelle virtuelle du buste de la personne.

Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé un poste d’imagerie présentant une structure ouverte comportant une partie sphérique ouverte vers le bas, des moyens de positionnement en hauteur de ladite partie sphérique, les capteurs d’image étant répartis sur une surface intérieure de la partie sphérique, de manière homogène par rapport à l’axe de symétrie de révolution de ladite partie sphérique.

Selon une possibilité, le poste d’imagerie comporte un rail vertical agencé pour recevoir la partie sphérique à coulissement, et des moyens motorisés pour déplacer la partie sphérique sur ledit rail vertical.

Selon un troisième aspect de l'invention, il est proposé un système d’imagerie comportant un poste selon le deuxième aspect de l’invention, ou l’un ou plusieurs de ses perfectionnements, et une unité centrale, l’unité centrale étant configurée pour régler la position en hauteur de la partie sphérique préalablement à l’étape d’acquisition de la pluralité d’image.

Selon un mode de réalisation préféré, l’unité centrale peut être en outre configurée pour détecter un élément de référence de la personne au moyen d’un capteur d’image du poste et faire déplacer les moyens de positionnement du poste pour déplacer la partie sphérique en fonction de la position détectée.

Description détaillée d’un exemple de l’invention

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit concernant un exemple non limitatif de réalisation illustré par les dessins annexés où :

- la figure 1 représente une vue schématique d’un poste d’imagerie photogrammétrique,

- la figure 2 représente une vue schématique de l’architecture matérielle d’une installation pour la mise en œuvre de l’invention.

Système d’acquisition du maillage brut d’une personne

La mise en œuvre de la présente invention comporte une première étape d’acquisition d’images d’un buste d’une personne réelle.

A cet effet, un poste d’imagerie 1 comprend un groupe de capteurs d’images de prises de vue 20, disposé sur une enveloppe de forme générale sphérique, entourant le buste de la personne.

Le poste d’imagerie 1 présente une structure ouverte, comportant :

- une partie sphérique 2 ouverte vers le bas,

- un support 3 agencé pour être solidaire de la partie sphérique,

- un rail vertical 4 agencé pour recevoir le support de la partie sphérique à coulissement,

- un plancher 5 sur lequel est fixé le rail vertical 4.

Le poste d’imagerie comporte des moyens motorisés pour déplacer la partie sphérique 2 sur rail vertical 4.

La hauteur du poste d’imagerie est d’environ 250 centimètres, et le diamètre intérieur de la partie sphérique est d’environ 50 centimètres.

La partie sphérique présente une surface de révolution qui supporte les capteurs d’images de prise de vue 20 répartis de manière régulière, pour former des recouvrements des champs de prise de vue. Les capteurs d’images 20 sont fixes par rapport au support 3 et à la personne.

La partie sphérique 2 est, contrairement à la représentation, opaque pour empêcher la lumière de pénétrer à rintérieur et d’affecter négativement le processus photogrammétrique.

On envisage aussi d’ajouter un rideau sur la partie inférieure, tout autour de l'ouverture, pour limiter encore plus la pénétration de la lumière.

Une caméra 6 du groupe de capteurs d’images de prise de vue 20 filme en continu pour repérer les yeux de l’individu pour ajuster la position de la sphère 2 de captation.

Dans l’exemple représente, la caméra 6 est couplée à un capteur de distance 7 positionné à l’intérieur de la sphère 2 au sommet de celle-ci pour ajuster son déplacement.

Tous ces réglages permettent de déplacer finement le support 3 pour positionner finement la tête de l’individu au centre de la sphère à partir de données générées par la caméra et/ou le capteur de distance le cas échéant.

Dans l’exemple décrit, le poste d’imagerie 1 comporte une dizaine de capteurs d’images 20. Les capteurs d’images sont des capteurs haute définition (8 MO).

Chaque capteur d’images 20 est connecté à un circuit électronique local comportant des moyens de communication et un calculateur exécutant un programme commandant :

l’activation et la désactivation du capteur d’images qui lui est associé, optionnellement, l’enregistrement dans une mémoire locale des images acquises et la bufférisation des images du capteur d’images associé, les paramètres optiques du capteur d’images tels que l’ouverture, la sensibilité, la balance des blancs, la résolution, la balance des couleurs, le temps de prise de vue... Ce contrôle est effectué en fonction de données provenant d’un serveur commun à tous les capteurs d’images (20), ainsi que de données locales captées par le capteur d’images associé, l’activation d’une alerte visuelle ou sonore associée au capteur d’images local, la transmission des images en temps réel ou les images enregistrées localement vers un serveur distant.

Le poste d’imagerie 1 comporte un serveur dédié, comportant des moyens de communication avec les cartes locales de chacun des capteurs d’images, réalisant des fonctions de routeur et de pilotage des capteurs d’images 20 en fonction des données provenant d’un serveur distant.

Le poste d’imagerie 1 par ailleurs des sources de lumière réparties à la surface intérieure de la sphère pour former un éclairage omnidirectionnel et homogène.

Les sources de lumière sont constituées dans l’exemple décrit par des bandes de LEDS disposées selon des longitudes de la sphère, réparties angulairement de manière régulière.

Les sources de lumière sont optionnellement commandées par le serveur dédié.

Optionnellement, la surface intérieure de la sphère présente un fond uniforme avec des motifs contrastés géométriques anguleux non répétitifs, permettant de procéder à une localisation du capteur d’images par analyse du fond de l’image.

La cabine comporte également des enceintes acoustiques réparties angulairement autour de la tête, pour diffuser des instructions vocales.

Dans une variante du mode de réalisation, le poste d’imagerie 1 est doté d’un rideau sur la partie inférieure, tout autour de l’ouverture, pour limiter encore plus la pénétration de la lumière.

Architecture électronique

La figure 2 représente une vue plus détaillée de l’architecture électronique.

L’installation comporte un ordinateur central 30, communiquant le serveur dédié 31 du poste d’imagerie 1. Le serveur dédié 31 communique localement, dans la cabine, avec les circuits électroniques locaux 32 à 35. Chacun des circuits électroniques locaux 32 à 35 comporte, à titre d’exemple, un capteur d’images 20 dont la résolution est de l’ordre de 5 mégapixels et présentant une ouverture nominale de f/2,8, avec une focale fixe et un champ de prise de vue de 42° H.

L’installation comporte en outre, au niveau du poste d’imagerie, des commutateurs réseau évitant les collisions réseau.

Architecture fonctionnelle

La description qui suit concerne un exemple de mise en œuvre de Γ invention, présentant les étapes principales :

acquisition de l’image d’un buste d’une personne le poste d’imagerie 1 et transfert vers l’ordinateur assurant le traitement principal photogrammétrie première alternative de lissage pour la réalisation d’un volume photoréaliste deuxième alternative de recalcul de la topologie création de l’avatar.

Périodiquement, on procède à une calibration du poste d’imagerie nu, sans personne, consistant à acquérir une séquence d’images de la surface structurée du poste d’imagerie. Cette calibration permet de recalculer le positionnement réel de chacun des capteurs d’images 20 par l’analyse des motifs non répétitifs figurant sur la surface intérieure du poste d’imagerie, et d’enregistrer pour chacun des capteurs d’images de la zone de fond, en vue de traitement ultérieur consistant à soustraire de l’image acquise en présence d’une personne, l’image de la même zone sans personne.

Acquisition de l’image d’une personne

Lorsque la personne est positionnée dans le poste d’imagerie 1, on commande la succession de traitements suivants.

Une alerte visuelle ou sonore indique à la personne le démarrage de la séquence de prise de vue, incitant la personne à rester immobile jusqu’à l’alerte de fin de séquence.

Typiquement, la durée de la séquence de prise de vue est inférieure à une seconde.

Optionnellement, un capteur de profondeur infrarouge, par exemple un capteur d’images 3D de profondeur, contrôle la position de la personne dans le poste d’imagerie 1, et déclenche automatiquement la séquence d’acquisition des images lorsque la personne est bien positionnée, et à défaut déclenche des commandes vocales indiquant à la personne les erreurs de positionnement, par exemple «redressez votre tête» ou «tournez-vous vers la droite» jusqu’à ce que le capteur détecte que la position du buste de la personne est conforme à une position nominale.

Le serveur dédié 31 commande l’éclairage du poste d’imagerie 1 en abaissant le niveau lumineux pendant la phase de positionnement de la personne, puis augmentant le niveau lumineux pendant la phase d’acquisition d’images, et abaissant ensuite à nouveau le niveau lumineux à la fin de la phase d’acquisition d’images. Le serveur dédié 31 peut commander de manière synchrone des effets sonores associés à chacune de ces phases, pour aider la personne à rester immobile pendant la phase d’images et à suivre l’évolution du processus.

Le serveur dédié 31 commande, pour la phase d’acquisition des images, l’activation simultanée de tous les capteurs d’images 20 par la transmission aux circuits électroniques locaux 32 à 35 d’une commande d’activation, puis commande le transfert des données enregistrées localement vers le serveur dédié 31) ou vers un ordinateur distant. Ce transfert peut être simultané ou différé pour optimiser la bande passante disponible.

Photogrammétrie

L’étape de photogrammétrie est appliquée sur l’ensemble des images numériques provenant des capteurs d’images 20, par exemple 10 images numériques acquises au même moment du buste de la personne positionnée dans la cabine.

Le traitement comporte une première étape de prétraitement de chacune des images L (i étant compris entre 1 et 10 dans l’exemple décrit) :

- Création d’une image détourée ID, par soustraction de l’image acquise L et de l’image de fond IF, de la même zone enregistrée pendant la phase de calibration, et enregistrement du couple d’images (L, ID)

- Calcul des coordonnées (Xi, Y, Zi; Ai Bi Q, D) ou X, Y, Z correspondant aux coordonnées du capteur d’images dans le référentiel de la cabine, A, B, C correspondant à l’orientation angulaire (angles d’Euler) du capteur d’images dans le référentiel de la cabine et D est un paramètre binaire correspondant à l’orientation du capteur d’images sur l’axe prédéfini par les angles ABC, pour chacune des images L et enregistrement, pour chacun des couples d’images (L, IDi) des coordonnées ainsi calculées. Ce calcul est par exemple exécuté avec le logiciel MicMac de l’IGN (nom commercial) ou VisualSFM (nom commercial).

- Création d’un nuage de points 3D par extraction dans chacune des images détourées IDi des points caractéristiques PGj et enregistrement des coordonnées de chacun des points caractéristiques PCij

- Construction du maillage brute à partir des points caractéristiques PGj ainsi repérés et calcul de la texture enveloppe.

Le résultat de cette étape est constitué par un maillage 3D et une texture associée.

Le maillage 3D MBI correspondant au maillage brut du buste de la personne originelle est enregistré dans un format usuel, par exemple OBJ, qui est un format de fichier d’échange contenant la description d’une géométrie 3 D.

La texture est enregistrée dans un format image PNG.

Première alternative de lissage pour la réalisation d’un volume photoréaliste

Pour une première application, le maillage 3D et la texturation ainsi calculés font l’objet d’un traitement additionnel de lissage.

Ce traitement consiste à supprimer le bruit dans le maillage 3D non lissé, présentant un niveau de maillage nul en procédant à une réduction de la résolution par un calcul de moyenne locale appliqué à chacun des points caractéristiques PGj et en affectant une orientation de la normale à chacun de ces points caractéristiques PCij, pour enregistrer un maillage lissé sous forme d’une combinaison de PCLi,_m et de normales N_n, _m.

Ce traitement est réalisé à l’aide d’un logiciel de modification de maillage 3D tel que AUTOCAD (nom commercial).

Le résultat de ce traitement est un volume 3D photoréaliste correspondant au buste de la personne dont l’image a été acquise lors de la phase d’acquisition.

La texture enveloppante présente une résolution adaptée à l’usage envisagé (par exemple impression 3D).

Le résultat du traitement est enregistré à un format de transfert, par exemple le format OBJ.

Seconde alternative : Recalcul de la topologie

Création de l’avatar.

Une autre application consiste à créer, à partir du maillage 3D obtenu lors de l’étape de photogrammétrie, un avatar 3D du buste de la personne.

A cet effet, on utilise un maillage modèle MM enregistré au format OBJ, organisé en groupe de zones d’intérêts correspondants à des sous-ensembles de polygones correspondant à des parties signifiantes, par exemple du groupe de polygones correspondant à la bouche. Chaque sous-groupe signifiant est associé à un identifiant, et éventuellement à des marqueurs correspondant à des traitements particuliers lors de la création d’un avatar (par exemple traitement «d’habillage»). Un même polygone peut appartenir à plusieurs sous-groupes.

Pour créer un avatar correspondant au modèle MM choisi à partir du maillage brut MBI, on procède à un calcul de retopologie.

Ce calcul nécessite l’identification des points caractéristiques du maillage brut MBI qui seront mis en correspondance avec des points caractéristiques correspondants du maillage modèle MM.

A cet effet, on détermine sur le maillage brut des points singuliers identifiés préalablement sur le maillage modèle MM, par exemple le coin de l’œil, le coin de la bouche...

On applique ensuite un traitement consistant à déformer le maillage du modèle MM pour faire correspondre localement chaque point singulier avec la position du point singulier associé sur le maillage brut MBI, et recalculer la position de chacun des points caractéristiques du maillage du modèle MM, par un logiciel de morphing 3D.

Le résultat de ce traitement est un maillage MMI enregistré au format OBJ, correspondant à l’adaptation du modèle à la morphologie de la personne originelle.

On utilise ce maillage MMI pour créer une partie de squelette d’animation.

Cette partie de squelette est créée à partir du maillage MMI.

On positionne ensuite les éléments annexes (dents, langue, orbite des yeux...) provenant d’une bibliothèque d’éléments sur l’avatar ainsi créé, en prenant en compte les sous-groupes précités.

Lorsqu’une autre partie du corps de la personne est insérée dans l’appareil, on peut utiliser cette autre partie pour l’insérer dans l’avatar de ladite personne.

On applique ensuite un processus de maillage (skinning) consistant à associer chaque point caractéristique à une portion de la peau de l’objet à animer, cependant une portion donnée de la peau peut être associée à plusieurs os, selon une pondération précise et on enregistre ces informations dans un fichier numérique.

Applications

L’invention permet de réaliser des représentations tridimensionnelles photoréalistes pour diverses applications telles que le fitness, à partir de modèles de référence MM, fusionnés avec le maillage brut MBI d’une personne physique réelle.

Les applications concernent aussi le domaine de la chirurgie esthétique pour visualiser le résultat postopératoire et l’utiliser comme support de consultation face à un chirurgien. Elle permet de prendre une décision en face du praticien en ayant un résultat au préalable.

Une autre application est l’utilisation de représentations tridimensionnelles en réalité augmentée sur un permis de conduire, un passeport, une carte consulaire, une carte nationale d’identité, un document identitaire permettant un contrôle d’accès, une carte de visite, etc....

D’autres utilisations sont envisagées, par exemple pour la création d’un avatar pour jouer dans un jeu vidéo, pour le visualiser dans une animation ludique et/ou publicitaire, pour I’utiliser dans une application smartphone de face-time contrôlée par avatar interposé, pour l’essayage virtuel de tatouage, maquillage, lunette, chapeau, etc.

On peut aussi étendre l’invention à I’utilisation d’un appareil, tel qu’un smartphone, configuré pour former une représentation tridimensionnelle de tout ou partie du corps de I’ntilisatenr, et utiliser ladite représentation sur une partie d’avatar dudit utilisateur.

Claims (14)

1. Revendications

   1. Procédé de création d’une représentation tridimensionnelle virtuelle du buste d’une personne comportant les étapes suivantes :

   - acquisition d’une pluralité d’images du buste d’une personne placée dans une position de référence dans un poste d’imagerie,

   - calcul par photogrammétrie d’un maillage brut du buste de ladite personne réelle, ladite étape d’acquisition de la pluralité d’images comportant un enregistrement d’une série d’au moins dix images simultanées provenant de capteurs d’images, caractérisé en ce que :

   -le poste d’imagerie présente une structure ouverte comportant une partie sphérique ouverte vers le bas, ladite partie sphérique étant positionnable en hauteur, les capteurs d’image étant répartis sur une surface intérieure de la partie sphérique, de manière homogène par rapport à l’axe de symétrie de révolution de ladite partie sphérique,

   -ledit procédé comportant une étape de réglage de la position en hauteur de la partie sphérique préalablement à l’étape d’acquisition de la pluralité d’image.
2. 2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l’étape de réglage de la position en hauteur de la partie sphérique comporte une étape de détection, par un capteur d’image, d’un élément de référence du buste de la personne.
3. 3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface photosensible des capteurs d’images présente une taille inférieure à 25x25 millimètres.
4. 4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface intérieure de la partie sphérique présente des motifs contrastés non répétitifs, le procédé comportant au moins une étape de calibration consistant à acquérir une séance d’images de la partie sphérique sans présence d’une personne, l’étape de photogrammétrie comportant une étape de calcul d’une image ID par soustraction de l’image acquise en présence d’une personne dans la partie sphérique et de l’image de calibration correspondant au même capteur d’images.
5. 5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape de photogrammétrie comporte les étapes de création d’un nuage de points 3D par extraction dans chacune des images détourées IDi des points caractéristiques PCij et enregistrement des coordonnées de chacun des points caractéristiques PCij et de construction du maillage brute à partir des points caractéristiques PCij ainsi repérés et calcul de la texture enveloppe.
6. 6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le maillage 3D et la texturation font l’objet d’un traitement additionnel de lissage.
7. 7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant une étape additionnelle consistant à fusionner ledit maillage brut avec un maillage modèle MM organisé en groupe de zones d’intérêts correspondant à des sous-ensembles de polygones correspondant à des parties signifiantes, à déterminer sur le maillage brut correspondant aux points singuliers identifiés préalablement sur le maillage modèle MM, et à appliquer ensuite un traitement consistant à déformer le maillage du modèle MM pour faire correspondre localement chaque point singulier avec la position du point singulier associé sur le maillage brut MBI, et recalculer la position de chacun des points caractéristiques du maillage du modèle MM.
8. 8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant une étape de transformation dudit maillage brut en un maillage standardisé comprenant l’identification automatique d’une pluralité de points caractéristiques du buste du corps humain sur ledit maillage brut, par des traitements de reconnaissance d’éléments enregistrés dans une bibliothèque de points d’intérêt sous forme de table associant une étiquette numérique à une règle de caractérisation.
9. 9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant une génération d’un avatar 3D d’une personne à partir d’une part d’un modèle paramétrique d’un corps entier provenant d’une base de modèles d’avatar et d’autre part de la représentation tridimensionnelle virtuelle du buste de la personne.
10. 10. Poste d’imagerie présentant une structure ouverte comportant une partie sphérique ouverte vers le bas, des moyens de positionnement en hauteur de ladite partie sphérique, les capteurs d’image étant répartis sur une surface intérieure de la partie sphérique, de manière homogène par rapport à l’axe de symétrie de révolution de ladite partie sphérique.
11. 11. Poste selon la revendication précédente, comportant en outre un rail vertical agencé pour recevoir la partie sphérique à coulissement, et des moyens motorisés pour déplacer la partie sphérique sur ledit rail vertical.
12. 12. Poste selon la revendication précédente, dans lequel les capteurs d’images sont munis de capteurs de taille inférieure à 25x25 millimètres.
13. 13. Système d’imagerie comportant un poste selon l’une quelconque des revendications de poste et une unité centrale, Γ unité centrale étant configurée pour régler la position en hauteur de la partie sphérique préalablement à l’étape d’acquisition de la pluralité d’image.

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14. 14. Système d’imagerie selon la revendication précédente, dans lequel l’unité centrale est en outre configurée pour de détecter une position d’un élément de référence de la personne au moyen d’un capteur d’image du poste et actionner les moyens de positionnement du poste pour déplacer la partie sphérique en fonction de la position détectée.