Les statues lausannoises capturées en 3D

Armé d’un appareil photo digital standard, 24 étudiants de l’EPFL ont pris des clichés des sculptures lausannoises et les ont exposées en 3D, dans un musée virtuel. Ils ont donné du volume à leurs photos grâce à un algorithme - développé par Pix4D la spin-off du Laboratoire de vision par ordinateur (CVLab) - qui génère quasi automatiquement du 3D à partir de 2D.

Pour mener à bien un tel projet, le groupe a été impliqué dans la définition des objectifs, l’organisation et la planification des différentes étapes. Les étudiants du Laboratoire d'informatique graphique et géométrique (LGG) ont ensuite mis en pratique, sur le terrain, leurs connaissances en géométrie tridimensionnelle. Ils sont partis dans les rues de la capitale vaudoise, traquer les œuvres d’art et les photographier sous tous les angles.

Des trous noirs dans les statues
Le logiciel fait une grande partie du travail mais si cela semble facile sur le papier, il n’en a rien été. Christophe Chiche, comme tous les étudiants de son groupe, a dû tester plusieurs méthodes avant d’arriver à ses fins : «au départ on prenait 30 à 40 photos des statues alors qu’une quinzaine suffit au programme pour reconstruire l’image».

L’algorithme génère un nuage de points qu’il faut retravailler et reconstruire. Tous les éléments cachés, qui n’apparaissent pas sur la photo, comme le dessus de la tête, les dessous de bras ou les épaules ne sont pas recréés par l’informatique, «à la place on avait des trous noirs, il a donc fallu calibrer les programmes d’autres algorithmes pour reconstituer les parties manquantes, c’était le bazar».

Autre défi, la texture de l’œuvre. «On avait plusieurs possibilités, explique Michael Barroco, un autre étudiant. Soit on collait la photo sur l’image 3D soit il fallait retravailler toute la texture, ce que l’on a dû faire à plusieurs reprises car certaines statues étaient taguées. On leur avait même, parfois, dessiné de belles moustaches.»

Collaboration avec le département de la culture
Cette idée artistique est née dans la tête de Mark Pauly. Le professeur amateur d’art rêvait d’utiliser la technologie de Pix4D pour modéliser les détails du porche de la cathédrale de Lausanne. Mais il aurait fallu mettre en place des infrastructures trop importantes. Son choix s’est donc porté sur les œuvres à taille humaine, disséminées dans la capitale vaudoise. Une initiative qui a donné lieu à une collaboration inattendue avec le département de la culture de la ville. «En fait, lorsque je leur ai posé la question, ils ne savaient plus exactement où ni combien de sculptures la ville a en sa possession. Notre projet leur a permis de commencer un inventaire des œuvres disséminées dans la Cité».

Entrer dans la ville 3D
Pix4D a une grande expérience de la prise de vue aérienne pour générer des images en 3 dimensions. Elle a notamment modélisé la Cité de Lausanne, uniquement par des photos prises par un micro-drone survolant la ville. Un travail de longue haleine qui a nécessité 50000 photos.

La spin-off n’avait encore jamais travaillé à petite échelle. « Nous prenons des photos à 100 mètres de haut. Cette fois, les étudiants ont fait l’exercice à quelques mètres seulement de leur modèle. Leur travail au sol nous a permis d’améliorer notre algorithme qui ne nous permettait pas autant de précision,» explique Olivier Küng l’un des fondateur de Pix4D. Il espère également pouvoir intégrer ces améliorations dans n’importe quel appareil photo.
Cette collaboration permet un vrai transfert de technologie. « Notre rêve, poursuit-il, serait non seulement de survoler une ville en 3 dimensions, mais aussi de glisser le long des bâtiments et de se promener dans les rues.»

La cathédrale de Lausanne
La collaboration se poursuit entre Pix4D et le Laboratoire d’informatique graphique et géométrique. Le porche de la cathédrale de Lausanne sera bel et bien photographié et modélisé en 3D par la prochaine volée d’étudiants, grâce à la combinaison de clichés pris au sol et dans les airs avec de petits hélicoptères télécommandés.

Le film de la classe: lgg.epfl.ch/statues

Les étudiants: Michael Barroco, Holger Caesar, Cerezo Luna Alfredo, Michael Chablais, Christopher Chiche, Gwenael Dumusc, Xavier Good, Borja Javier Herraez Concejo, Alexandru Eugen Ichim, Paul Landry, Marina Mircheska, Seyed Sina Nabaei, Johan Paratte, Mahdi Rad, Christopher Robeller, Carlos Sanchez Witt, Benoît Seguin, Artyom Stetsenko, András Szepes, Romain Testuz, Anastasia Tkach, Bao Duy Tran, Jonas Vautherin, Yunpeng Zhou, Roman Zoller