Créer un modèle 3D/CT-scan ultra-détaillé d’une momie égyptienne

Les mondes auparavant séparés du scan 3D et de la tomodensitométrie se sont rassemblés pour apporter un modèle assemblé unique d’une momie égyptienne ancienne. Les infos sur la géométrie et la texture et couleur de la momie, collectées avec le scanner 3D Artec Eva, ont été posées sur un scan tomodensitométrique, fait avec un scanner CT AXIOM Siemens. Le résultat est une copie numérique de la momie, qui montre à quoi elle ressemble à l’intérieur et à l’extérieur.

Bien que rendant tous les détails de la structure interne du corps, le scanner CT ne peut pas rendre les couleurs, n’arrivant pas à produire une représentation pleinement réaliste de l’objet. Maintenant, grâce à la nouvelle fonction de la version 3.1 du logiciel Volume Graphics, qui est leader du marché pour l’analyse et la visualisation de données CT 3D industrielles, les deux séries de données peuvent être fusionnées en un seul clic.

Le projet momie Sherit est une des premières applications de cette nouvelle fonction. Sherit, l’Egyptien ancien pour « La Petite », est une enfant égyptienne momifiée qui est morte il y a deux millénaires. Elle réside actuellement au Musée Egyptien Rosicrucien de San José, Californie.

« Pour nous, la valeur de ce projet est de donner vie à l’histoire de cette petite fille, » déclare Julie Scott, Directrice Exécutive du Musée Egyptien Rosicrucien. « Elle est arrivée dans notre musée dans les années 30, et pourtant nous en savons très peu sur elle. Nous voulions trouver un moyen d’en apprendre plus sur qui elle était sans endommager ses bandages. »

La momie Sherit en représentation combinée d’un scan CT et d’un scan optique : le maillage bleu clair est dans un but illustratif seulement. Il symbolise la combinaison maintenant possible de scans 3D de surfaces colorés et des données internes tri-dimensionnelles obtenues par un scan CT.

Sherit a subi un scan en 2005, ce qui a permis aux chercheurs de déterminer son âge approximatif et son état de santé. La petite fille était âgée d’entre 4 ans et demi et 6 ans quand elle est morte. Son corps a été enveloppé par des tissus fins et couvert avec des boucles d’oreilles rondes, une amulette, un collier de la période romaine, suggérant qu’elle venait d’une famille riche. Les médecins impliqués dans la recherche pensent qu’elle est probablement morte de dysenterie ou de méningite.

« Actuellement, nous présentons une video de cette recherche dans le coin des sciences du musée, » déclare Julie Scott. « Nous prévoyons de bientôt y présenter une nouvelle vidéo. Cette nouvelle présentation sera bien plus interactive. Notre espoir est que cette nouvelle technologie aidera à inspirer les visiteurs à se connecter profondément avec cette petite fille qui a vécu il y a de si nombreuses années. »

Artec 3D et Volume Graphics combinent un scan 3D texturé d’une momie égyptienne ancienne avec son scan tomodensitométrique (CT) pour obtenir le modèle 3D d’une momie le plus précis à ce jour, qui montre ses détails internes et externes sur un seul modèle.

Le scan CT de Sherit a été fusionné avec un scan 3D de haute précision, pris avec le scanner 3D portable Artec Eva, qui a donné une image 3D en vraies couleurs de la surface externe de la momie.

« Nous avons choisi le scanner Artec parce qu’il est un des meilleurs moyens d’améliorer les détails d’un scan CT avec un maillage de surface coloré que nous pouvons ensuite importer dans la dernière version de notre logiciel VGSTUDIO MAX, » a déclaré Christof Reinhart, PDG de Volume Graphics. « Le scanner Artec simple d’emploi combine la compacité avec une capture de surface de haute qualité. La manipulation de l’appareil est très pratique grâce à sa taille relativement petite et à sa haute vitesse de capture. En même temps, il nous permet de capturer la surface de l’objet en 3D avec une haute précision et, encore plus important, en couleur – la seule dimension qui manque au scan CT. Nous sommes extrêmement satisfaits des résultats. La qualité a dépassé nos attentes. »

L’utilisation de la technologie de scan 3D à lumière structurée Artec a permis de faire un scan rapide sans avoir à attacher des cibles sur la surface fragile de la momie. Les scanners Artec 3D délivrent des images 3D de haute résolution avec une profondeur de couleurs de 24 bits par pixel, montrant les vraies couleurs de l’objet, et, grâce à la visualisation améliorée dans le logiciel Artec Studio 12, l’utilisateur travaillant sur les données 3D peut les voir sous forme de scans complètement rendus, et non comme des nuages de points, au moment de la rotation, ce qui rend bien plus pratique l’édition et l’inspection du modèle 3D.

« Cette momie a été assez facile à scanner parce qu’elle présente une géométrie complexe, des textures variées et non répétitives, et des imperfections naturelles de surface, » déclare Anna Galdina de chez Artec, qui a scanné la momie. « La seule difficulté mineure à laquelle j’ai été confrontée a été la demande du musée de ne pas tenir le scanner au-dessus de la momie. Ceci limitait l’étendue des angles que je pouvais capturer, mais, grâce à la polyvalence du scanner, ce n’a pas été une grande difficulté. »

Scan de la momie Sherit avec l’Artec Eva, relié à un pack de batterie.

Anna avait trente minutes pour terminer le scan mais il a été fait bien plus vite – en moins de 10 minutes. « J’ai alors décidé de faire quelques scans en plus, en modifiant les réglages dans Artec Studio, afin de voir comment cela allait marcher, » déclare-t-elle. « J’ai également utilisé le temps restant pour vérifier doublement que j’avais capturé toutes les fissures et cavités. »

Le traitement initial des données brutes a été fait sur site en seulement quelques minutes. « Quand nous sommes rentrés au bureau, nous avons traité la version en plus haute résolution en environ 1 heure et demie, » déclare Anna. « Le client voulait différentes versions du modèle dans différentes résolutions, que j’ai également préparé ensuite. »

Anna a réalisé un total de cinq modèles en .obj avec des textures .png, .ply et .wrl, dont les tailles allaient de 600 000 à 27 millions de polygones. « De manière générale, j’étais très enthousiasmée à l’idée de participer à ce projet, » déclare-t-elle. « Je n’avais jamais vu de scans 3D Artec fusionnés avec des scans CT auparavant. Les résultats sont époustouflants ! Les deux séries de données se sont alignées parfaitement l’une avec l’autre, et maintenant vous pouvez voir tous les détails de la surface extérieure de la momie et également voir ce qu’elle renferme – c’est incroyable ! »

Le modèle 3D de la momie Sherit, créé avec le scanner 3D Eva, rendu dans le logiciel Artec Studio 12.

L’image 3D a été sauvegardée en tant que maillage texturé, qui contient des données de couleur et géométriques. Le scan CT a détecté la structure interne complète de la momie de manière non destructive, une zone qui demeurait cachée pour le scanner 3D optique. A partir du scan CT, le volume tridimensionnel a été calculé, celui-ci incluait toutes les informations sur le matériau et la géométrie.

Ensuite, tout ce qui restait à faire était de combiner les deux scans en un seul modèle 3D. Pour cela, le maillage texturé a été placé sur la surface de l’objet calculée à partir du scan CT. Le résultat était une momie qui est la copie numérique très exacte de l’original d’aujourd’hui, à la fois à l’intérieur et à l’extérieur.

Tout le travail de fusion a été fait dans VGSTUDIO MAX, le logiciel haut de gamme de Volume Graphics pour la visualisation et l’analyse de données CT industrielles, dont la dernière version peut lire des données .obj et .ply.

« Il sera excitant de voir ce que les utilisateurs de notre logiciel feront maintenant qu’ils peuvent ajouter une autre dimension à leurs données de volume, » déclare Christof Reinhart. « En ajoutant des nuages de points colorés ainsi que des maillages, nous fusionnons les mondes des scanners optiques et CT. Nous sommes très enthousiastes de voir comment cette fonction sera utilisée ! »

Précédemment, les objets scannés par CT devaient être colorés manuellement afin de donner à la surface une apparence réaliste, mais cette étape n’est plus nécessaire si vous utilisez une combinaison de scans 3D texturés et de scans CT. Les maillages texturés peuvent être importés dans le logiciel Volume Graphics version 3.1 et fusionnés avec les données CT pour une documentation pleine de sens, une représentation plus réaliste et précise et une analyse visuelle complète de l’objet.

Les champs d’applications évidents sont la protection du patrimoine culturel, la médecine légale, l’archéologie, l’anthropologie, ainsi que les sciences médicales. Cependant, il y a également des applications industrielles possibles. Par exemple, la combinaison de maillages texturés et de scan CT peut être utilisée pour examiner les détails de l’intérieur d’un objet en contexte avec les détails de couleurs sur la surface.