Applications de vision - Exemples d'application dans de nombreuses industries

La vision industrielle

côté pratique

Exemples d'application et références clients

Que le spectacle continue ! Le mapping vidéo 3D en tournée

Le savoir-faire de STEMMER IMAGING en matière de vision industrielle permet à disguise, l’un des leaders mondiaux de logiciels de production et de serveurs multimédias, de créer des expériences visuelles hors du commun pour des spectacles en direct. Grâce à des caméras et systèmes de projection 3D, des contenus vidéo sont projetés sur des éléments à géométrie complexe : scènes de spectacles, voitures, bâtiments, dômes. STEMMER IMAGING se charge de la préconfiguration complète, y compris les tests des systèmes de caméras, et gère aussi la logistique jusqu'au lieu de l'événement. Le client obtient sur place une qualité standardisée et une disposition immédiate des systèmes. L'effort de mise en place de la projection est réduit à un minimum.

Le savoir-faire de STEMMER IMAGING en matière de vision industrielle permet à disguise, l’un des leaders mondiaux de logiciels de production et de serveurs multimédias, de créer des expériences visuelles hors du commun pour des spectacles en direct. Grâce à des caméras et systèmes de projection 3D, des contenus vidéo sont projetés sur des éléments à géométrie complexe : scènes de spectacles, voitures, bâtiments, dômes.

STEMMER IMAGING se charge de la préconfiguration complète, y compris les tests des systèmes de caméras, et gère aussi la logistique jusqu'au lieu de l'événement. Le client obtient sur place une qualité standardisée et une disposition immédiate des systèmes. L'effort de mise en place de la projection est réduit à un minimum.

Quand le talent créatif fusionne avec les dernières technologies de projection, des événements spectaculaires voient le jour. Que les images soient statiques ou dynamiques, l’expérience visuelle est à couper le souffle.

Pour obtenir un tel résultat, la technique de projection vidéo sur des objets complexes en 3D doit être irréprochable, sans distorsion, avec une précision au sous-pixel près. Musique live, télévision, cinéma, sport, réalité augmentée, installations : les secteurs d'activité qui ont recours aux logiciels, serveurs multimédias et services de disguise sont nombreux.

Ils ont accompagné les tournées de U2, Beyoncé et Ariana Grande, les productions théâtrales de The Lehman Trilogy, The Cher Show et The House of Dancing Water, et les salons professionnels comme le Salon de l'automobile à Genève pour le stand Renault. Pour célebrer les 50 ans des premiers pas sur la Lune, disguise était aussi là pour faire revivre en direct la mission Apollo 11 lors d’une expérience immersive.

Calibrage 3D

La plupart de ces événements en direct sont créés à partir de projections 2D et 3D. Dans les deux cas, l'alignement avec les surfaces de projection doit être parfait, sans déformation d’aucune sorte. Le calibrage des projections 2D et 3D s'effectue en général séparément.

Pour les projections 3D, un modèle 3D représentant les éléments de la scène ou du spectacle est créé dans le logiciel OmniCal de disguise et doit correspondre très précisément à l'environnement réel. Dans la plupart des cas, il faut pour cela utiliser plusieurs projecteurs pour couvrir tout l'espace. Il est rare de construire un décor de scène sans disparités physiques entre les surfaces réelles de projection et le modèle 3D créé.

Cela arrive souvent pour les spectacles en tournée, avec un décor qu'il faut monter et démonter à chaque fois. Ainsi, pour calibrer les systèmes, OmniCal utilise deux caméras de vision, ou plus, installées tout autour du plateau, pour prendre des images de motifs de lumière structurée projetés sur la scène.

L’angle de vue des caméras ainsi que la distance qui les sépare sont des données connues. De ce fait, il est possible d’utiliser la triangulation laser pour calculer les coordonnées de chaque pixel de l'image et créer un nuage de points 3D dans le logiciel de calibrage OmniCal. De cette façon, il est possible de corriger la position et l'orientation des projecteurs et des surfaces projetées, ainsi que la structure actuelle des surfaces, avec une précision très fine, au sous-pixel près.

Les différences repérées au niveau des surfaces de projection sont corrigées sur le modèle 3D, que le décalage soit important ou de seulement quelques millimètres.

 
Le logiciel de disguise permet aussi de calibrer manuellement, et cela fonctionne très bien. Cependant, pour la mise en place d'un spectacle en direct, le facteur temps est crucial. Pour l'accès au plateau, les techniciens responsables des projections sont en concurrence avec une foule d'autres personnes qui travaillent sur différents aspects de la production. Le processus manuel de calibrage de plusieurs projecteurs et surfaces prend en général quelques minutes par projecteur, de façon linéaire. Cela signifie que plus le nombre de projecteurs est important, plus il faudra de personnes ou de temps pour les calibrer. Le système OmniCal basé sur la vision est quant à lui totalement modulable. Il permet de calibrer les projecteurs très rapidement parce qu’il utilise le même nuage de points pour tous les projecteurs.

Le calibrage se fait en parallèle et non manuellement avec de nombreuses manipulations. Le système OmniCal permet par ailleurs un calibrage de meilleure qualité qu'un système manuel. Plus encore, il offre une nouvelle fonction qui permet de corriger les différences entre les modèles 3D et les surfaces du monde réel.
Peter Kirkup, Global Technical Solutions Manager, disguise

Une image parfaite

Pour obtenir les composants d'imagerie de son système OmniCal, disguise s'est tourné vers STEMMER IMAGING. Si l'imagerie stéréo s’utilise couramment en vision industrielle pour créer des nuages de points, le défi pour STEMMER IMAGING a surtout été ici de faire face aux exigences techniques spécifiques du système OmniCal. Les caméras servent à prendre une courte série d'images des motifs de lumière structurée projetés sur la scène à calibrer. Pour qu'aucune zone ne soit oubliée, les séquences de motifs doivent être générées à partir de projecteurs situés à différents endroits.

Comme OmniCal est utilisé dans des situations très diverses, le système de vision doit absolument utiliser des objectifs de haute qualité, très fiables en termes de distance focale et de distorsion. Puisque la position des caméras varie en fonction du décor et qu'elles peuvent être très éloignées du système de contrôle, il est nécessaire d’utiliser ici des caméras GigE Vision. La norme GigE Vision permet en effet de transmettre des données d'image à grande vitesse, en temps réel et sur des distances allant jusqu'à 100 mètres, en utilisant des câbles Ethernet Cat 6 standards.

Les caméras choisies pour OmniCal sont des caméras GigE Vision 5 mégapixels d'Allied Vision, dotées de la fonction Power-over-Ethernet (PoE). Celle-ci permet aux caméras de n’utiliser qu’un seul câble pour l’alimentation électrique et la transmition des données. La configuration du système est ainsi plus simple. Côté capteur, les caméras misent sur la haute performance, avec des modèles CMOS Pregius de Sony à obturateur global (global shutter). Fini l’effet de smearing lors du changement de motifs projetés : l’image reste parfaitement nette.

Selon la configuration de la scène, différents objectifs à monture C sont utilisés, avec des distances focales de 6 mm, 8 mm et 12 mm. Ils correspondent ainsi à la résolution des caméras, avec une distorsion minimale constante.

Ces objectifs ont été choisis pour leur facilité d'utilisation et leur fiabilité. Ceci est d'autant plus important que les caméras sont souvent installées par du personnel non formé dans des endroits inhabituels pour des caméras de vision, comme des théâtres ou des stades.

cameras selected for OmniCal

Valeur ajoutée de STEMMER IMAGING

Au départ, STEMMER IMAGING ne devait fournir que les caméras et les objectifs. Mais les nombreux autres services qu’elle propose ont convaincu disguise. Ainsi, STEMMER IMAGING configure et teste les systèmes de caméras selon les besoins du client, et prend en charge toute la logistique. Les produits finaux, portant la marque de la société, sont placés dans des malettes de transport robustes et livrés aux clients de disguise partout dans le monde.

« Externaliser le processus complet de fourniture du matériel, avec des produits configurés et testés avec soin, c’est pour nous une valeur ajoutée considérable », explique M. Ed Plowman, responsable du service technologie chez disguise.

« Les systèmes de disguise sont déployés dans le monde entier. Il y a en général très peu de temps pour le calibrage lors de la mise en place. Il est donc essentiel que chaque caméra et objectif OmniCal fonctionne de manière identique. Ainsi, une fois la caméra branchée, nous savons qu'elle fonctionnera avec le système, d'autant plus que le personnel qui installe le matériel n’est en général pas expert en vision.

Il suffit ensuite de régler les paramètres de la caméra, spécifiques à l'événement, comme la durée d'exposition et la mise au point. STEMMER IMAGING a pu répondre à ces exigences pour nous. Ainsi, les techniciens sur place ont le temps de se concentrer sur le spectacle en lui-même. »

M. Ed Plowman, responsable du service technologie chez disguise

Il faut en général quatre caméras minimum pour une installation ; le plus souvent, huit. Certaines productions en demandent encore plus. « Avec une telle diversité de configurations et la nécessité de déployer le matériel à la demande partout dans le monde, notre offre de services à valeur ajoutée a parfaitement convenu à disguise », explique M. Mark Williamson, directeur général de STEMMER IMAGING Ltd et directeur du marketing d'entreprise de STEMMER IMAGING AG.

 
Non seulement nous préconfigurons les caméras, mais nous les gardons aussi en stock, sous forme de kits complets, avec différents types d’objectifs. Le tout est installé dans des malettes de protection, prêtes à être expédiées aux utilisateurs finaux partout dans le monde, sur la simple demande de disguise. Des kits personnalisés sont également disponibles pour un projet particulier, comprenant le nombre de caméras nécessaires et les objectifs adéquats.
Mark Williamson, Managing Director, STEMMER IMAGING

Recalibrage après un tremblement de terre

Calibrer une caméra a ses contraintes. Celles-ci ont cependant atteint leur apogée lors de la reconstitution de la mission Apollo 11 en expérience immersive au Rose Bowl de Pasadena en Californie : le terrain a été secoué par deux tremblements de terre d’une magnitude de 6,4 et 7,1 sur l'échelle de Richter ! Après le spectacle, la plateforme OmniCal a dû être vérifiée et il a fallu réaligner quelques points. Mais les caméras se sont recalibrées toute seules, malgré les fortes vibrations qui ont secoué les projecteurs, les caméras et les surfaces de projection.

Le calibrage initial des caméras pour cet événement avait déjà été contraignant. La projection 3D devait se faire sur toute la surface intérieure du dôme au-dessus de l'auditorium et sur deux cylindres qui formaient la fusée Saturn V. Avec un tel nombre de projecteurs, seize pour le dôme et six autres pour les cylindres, OmniCal a rendu le calibrage beaucoup plus rapide que toute autre méthode. Huit caméras OmniCal ont été utilisées pour le calibrage du dôme et des cylindres, mais avec des plans de capture distincts pour chacun. Dans le concept original qui a servi de base à la modélisation 3D, la surface du dôme était complètement lisse sans aucun joint visible.

Cependant, le projet de conception du dôme a évolué vers un assemblage de panneaux carrés, suspendus à des points de prise et tendus chacun séparément. Par rapport au concept initial, il y avait ainsi plus de mouvement dans le dôme, en raison de l’ajustement des panneaux et des fluctuations de température et d'humidité. Néanmoins, la nouvelle structure modulaire du dôme a permis de remodeler facilement le modèle virtuel à l'aide de données CVS. Celles-ci ont été obtenues en effectuant des mesures au niveau des coins de chaque panneau, à l'aide d’un laser installé sur un trépied au centre de la scène.

Le logiciel OmniCal a ensuite déformé le maillage simplifié réalisé à partir de ces données CVS pour le faire correspondre à la réalité. La comparaison des données de maillage à différents endroits a montré que certains points du dôme s'étaient déplacés de plus de 30 cm à cause d’un changement de température. Le recalibrage régulier nécessaire pour tenir compte de ces changements n'aurait pas été possible à une telle échelle sans OmniCal.

Travail d’équipe réussi

 
La contribution de STEMMER IMAGING pour les composants de vision et la logistique a été inestimable. Grâce à elle, le système OmniCal fait réellement la différence lors du calibrage pour le mapping de projection 3D. OmniCal reconnaît et prend en compte les contraintes de temps inhérentes aux calendriers de production de spectacles en direct. Il rend ainsi possible l’incorporation d’environnements de mapping encore plus complexes dans une industrie qui reste rarement au repos.
Ed Plowman, Chief Technology Officer, disguise

Brefs portrait

La plateforme disguise permet aux professionnels des secteurs artistique et technique d’imaginer, créer et offrir des expériences visuelles spectaculaires.

Avec un logiciel de visualisation 3D en temps réel et un hardware haute performance, disguise permet de réaliser des projets créatifs ambitieux et à grande échelle. La plateforme collaborative Extended Reality (xR), primé en 2019, donne la possibilité aux équipes de production de donner vie à des expériences de réalité augmentée où qu'ils soient. Grâce à disguise xR, des productions immersives en temps réel ont déjà vu le jour dans plus de 35 pays, notamment pour des artistes comme Katy Perry et Billie Eilish, des entreprises (SAP, Lenovo), des écoles et universités (université du Michigan), des émissions de télévision (Video Music Awards de MTV et America's Got Talent), des marques (Nike, Under Armour) et bien d'autres encore.

Avec un réseau mondial de partenaires en constante expansion, disguise travaille avec des concepteurs visuels et des équipes techniques parmis les plus talentueux du monde dans le cadre d'événements en direct, d'émissions de télé, de films, de concerts en tournée, de pièces de théâtres, d'installations fixes et d'événements d'entreprise et de divertissement. Ils construisent ensemble la nouvelle génération d'outils de collaboration pour aider artistes et professionnels de la technique à donner vie à leur vision.

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