Le scan 3D pour la reconstitution d’accidents de la route : comment Origin Forensics utilise Artec Leo

À chaque fois que Jarrod Carter, spécialiste de la reconstitution d’accidents, arrive devant une voiture en morceaux, il y voit un livre d’histoires attendant d’être racontées : à quelle vitesse le véhicule se déplaçait-il au moment de percuter le pont ? Combien de secondes avant l’impact le conducteur a-t-il freiné ? Tous les passagers avaient-ils attaché leur ceinture ? Et à quel point les dispositifs de sécurité de la voiture protégeaient-ils ses occupants ?

Lorsque Jarrod Carter et son équipe d’Origin Forensics doivent raconter l’histoire qui se cache derrière un accident, ils collectent une grande variété de données, y compris des modèles du site en 3D à partir de photos prises avec un drone et de scanners lasers montés sur un trépied, des rapports de police, des photos ou des vidéos de la scène prises par des policiers ou autres, des vidéos de surveillance, des vidéos de caméras installées sur les feux tricolores, des vidéos de caméras embarquées, et les données de l’enregistreur de données d’événement (autrement dit, la « boîte noire » de la voiture).

Ces diverses sources offrent un large éventail de détails lors des secondes ayant précédé l’accident et pendant celui-ci : utilisation des freins et de l’accélérateur, angle du volant, accélération latérale/longitudinale, taux de roulis, tours par minute du moteur, positions des vitesses, etc.

Artec Leo est un ajout récent à leur boîte d’outils de narration.

Origin utilise Leo, un scanner 3D portable sans fil sans nul autre pareil, pour raconter l’histoire du tas de ferraille tordu qu’est un véhicule accidenté. En se basant sur leur expérience, ils ont découvert que Leo peut générer fidèlement un jumeau numérique de l’extérieur ou de l’intérieur d’un véhicule en moins d’une heure, d’un pare-chocs à l’autre, avec une précision submillimétrique.

Capture d’écran du logiciel Artec Studio montrant le scan fait par Leo de la Dodge Charger 2014

Par le passé, pour créer des copies numériques de véhicules accidentés, ils utilisaient un scanner laser 3D monté sur un trépied. Le processus de scan impliquait de repositionner physiquement le scanner de nombreuses fois autour du véhicule, à diverses hauteurs, à l’intérieur et à l’extérieur, pour enregistrer le plus de détails possible.

Malgré tous ces repositionnements, les détails, même s’ils étaient bien meilleurs qu’avec la méthode appliquée par Jarrod Carter au début de sa carrière et qui consistait à utiliser du fil à plomb et un mètre ruban, n’avaient toujours pas la qualité nécessaire pour créer une copie numérique convaincante.

Un autre problème majeur posé par l’utilisation d’un scanner laser monté sur un trépied était d’ordre temporel. Chaque scan effectué avec un scanner monté sur un trépied prend plusieurs minutes, sans compter le temps du repositionnement. Un scan détaillé d’un véhicule pouvait facilement durer une heure, voire, dans certains cas, deux à trois heures.

Le technicien en criminalistique Kyle Rothwell scanne une Dodge Charger 2014 accidentée avec Artec Leo (chez Spalding’s Auto Parts à Spokane Valley, dans l'État de Washington).

Une course contre la montre pour scanner le véhicule entier

Lorsque Jarrod Carter et son équipe se mettent au travail, ils ont généralement quatre à huit heures d’accès au véhicule, et le scan n’est pas leur unique tâche. En principe, ils gèrent leur temps avec le véhicule comme si c’était la dernière fois que quiconque, eux compris, le voyait. Le temps gagné lors de l’étape du scan leur donne donc de la marge pour s’assurer que l’inspection soit la plus complète possible.

« Le manque de temps est une des principales raisons pour lesquelles je cherchais une meilleure solution que notre scanner laser sur trépied, explique Jarrod Carter. Je voulais de la rapidité et de la flexibilité, ce que nous offre Leo, surtout parce qu’il n’a pas de câbles ni d’ordinateur connecté pour vous ralentir. Je n’ai plus l’impression de précipiter le reste de l’inspection pour avoir le temps de scanner le véhicule. »

Jarrod Carter scanne un monospace Dodge avec Artec Leo (chez Insurance Auto Auction à Puyallup, Washington)

« Étant donné que le véhicule est au cœur de notre travail, il est important de consacrer suffisamment de temps à la collecte des données nécessaires pour son jumeau numérique, même quand cela nous prenait beaucoup plus de temps qu’aujourd’hui, ajoute Jarrod Carter. Maintenant, grâce à Leo, nous recueillons beaucoup plus vite les données pour la copie numérique du véhicule. Et je peux utiliser l’écran tactile à l’arrière du scanner pour vérifier la qualité du maillage 3D qu’il crée et la texture acquise, afin de m’assurer que j’ai ce qu’il me faut avant de partir. »

« Si je rate une partie du véhicule ou que je n’ai pas les détails que je voulais dans une zone, je peux facilement rescanner le morceau qui m’intéresse en un balayage du scanner. C’était différent avec notre méthode de scan laser sur trépied, où nous devions attendre d’être de retour au bureau et de commencer le traitement des données pour nous rendre compte que la texture ou la géométrie scannée laissait à désirer. Avec Leo, quand nous nous éloignons du véhicule, nous sommes sûrs de tout avoir. »

Le besoin crucial en textures détaillées et réalistes

En ce qui concerne les données de texture, Jarrod Carter fait l’éloge des capacités de Leo : « Nous ne nous attendions pas à la fidélité des informations de texture acquises par Leo. La couleur et les détails de la surface semblent photoréalistes, ou en sont très proches. Et la texture n’est pas limitée aux points individuels dans le nuage de points, comme avec un scanner sur trépied. »

« Au lieu de quoi la texture remplit les espaces entre ces points. Un avantage supplémentaire du comblement des trous se présente quand vous examinez le véhicule sous des angles auxquels vous n’aviez pas songé pendant l’inspection. Maintenant, je ne suis plus limité par les photos prises lors de l’inspection. Je peux générer, à la demande, ce qui ressemble à des photos d’inspection de différentes parties du véhicule. »

Et de poursuivre : « Grâce à Leo, nous avons des scans très précis qui fournissent plus qu’assez de données de géométrie pour n’importe quelle analyse nécessaire. Et puis, vous ajoutez la texture photo pour le réalisme. Je me rappelle la première fois que j’ai zoomé sur le modèle d’un véhicule que nous avions scanné avec Leo. C’était phénoménal. Il ressemblait exactement au véhicule, ce que vous recherchez dans un jumeau numérique. Nous étions incapables de générer des modèles aussi fidèles par le passé. Loin de là. »

Capture d’écran d’Artec Studio montrant le scan fait par Leo du monospace Dodge

Depuis que Jarrod Carter et son équipe utilisent Leo, ils s’attendent à obtenir un jumeau numérique du véhicule réaliste jusqu’aux moindres détails. « Quand nous examinons les scans de Leo dans Artec Studio, c’est comme si nous étions à côté du véhicule exactement tel qu’il était pendant l’inspection, commente-t-il. Nous pouvons visualiser la preuve depuis n’importe quelle perspective, et nous pouvons la mesurer avec une précision incroyable. »

Inspection des dégâts subis par le véhicule dans Artec Studio

Jarrod Carter explique une des façons dont ils utilisent les données de leur Leo : « Une fois que nous compilons les scans d’un véhicule endommagé, nous alignons les portions intactes de ce véhicule avec un modèle 3D ou un ensemble de données de scan d’un véhicule intact similaire. La comparaison accidenté-intact nous permet de déterminer l’ampleur des dégâts, ce qui sert de tremplin pour déterminer la direction et la puissance des forces de collision, ainsi que la quantité d’énergie absorbée pendant la collision. »

« Nous pouvons estimer le changement de vitesse (delta-V) à partir de l’énergie absorbée et de la vitesse d’impact avec suffisamment d’autres preuves. Qui plus est, nous pouvons utiliser la comparaison entre les véhicules endommagé et intact ainsi que notre analyse de la collision pour aider d’autres experts à déterminer comment les occupants ont été blessés, et d’autres experts encore à évaluer la possibilité qu’un certain aspect de la conception ou de la fabrication du véhicule ait causé ou aggravé ces dégâts. »

Du scan 3D à l’analyse des lésions biomécaniques

Origin Forensics se sert également des données de Leo pour l’analyse des lésions biomécaniques. Ici, Jarrod Carter et son équipe transposent l’événement du choc externe aux événements impliquant les occupants du véhicule. Un élément clé de l’analyse consiste à déterminer comment les passagers interagissaient avec l’intérieur de la véhicule au moment de l’impact et après celui-ci.

Pour citer Jarrod Carter, « nous relions les blessures des occupants aux éléments de l’habitacle qui les ont causées, et déterminons si des dispositifs de sécurité présents n’ont pas fonctionné comme prévu, qu’il s’agisse des airbags, des ceintures de sécurité, ou d’autre chose conçu pour amoindrir les blessures. Quelque chose aurait-il pu être conçu ou fabriqué différemment pour empêcher ces blessures ? Nous analysons tous les scénarios possible, de A à Z. »

Jarrod Carter et Kyle Rothwell examinent les données de la Dodge Charger 2014 acquises par Leo, dans Artec Studio

Lors des consultations préliminaires avec un client, en personne ou sur Internet, Jarrod Carter peut partager son écran et faire apparaître le jumeau numérique généré par son équipe grâce à Leo pour montrer et expliquer les détails pertinents.

Inspection de la déformation de la Charger à l’aide de la carte de distances surfaciques d’Artec Studio

Comme l’explique Jarrod Carter, « pouvoir faire le tour d’un modèle 3D aussi détaillé est un ajout précieux aux photos 2D du véhicule, qui sont figées dans le temps sous l’angle choisi. Souvent, le client s’intéresse à un élément particulier du véhicule et nous pouvons le lui montrer comme si nous nous trouvions à côté du véhicule ou que nous regardions une photo prise sous cet angle précis. »

Utiliser les scans de Leo pour des rapports exhaustifs sur les dégâts du véhicule

Après les consultations préliminaires avec un client, il peut être nécessaire de soumettre un rapport écrit ou de témoigner dans une déposition ou lors d’un procès. Générer des pièces à conviction qui aident le lecteur du rapport ou un membre du jury à comprendre la nature et l’ampleur des dégâts subis par le ou les véhicule(s) concerné(s) est fréquemment une partie intégrante du processus. Et les modèles 3D générés à partir des scans de Leo fournissent le matériel nécessaire pour créer des pièces visuelles convaincantes.

Le technicien en criminalistique Kyle Rothwell, spécialiste de Leo chez Origin Forensics, décrit comment il traite les scans de Leo dans le logiciel Artec Studio : « Après l’importation des scans de Leo, je lance d’abord un Alignement global sur un groupe de scans, puis une Suppression des valeurs aberrantes sur chaque groupe, après quoi je les aligne. »

Kyle Rothwell traite les scans de la Dodge Charger 2014 faits par Leo

« Puis, je nettoie les données de géométrie parasites, tels que les morceaux de verre, la terre, l’asphalte, etc. Une fois les données brutes enregistrées, alignées et nettoyées, j’oriente les scans pour que le sol soit plane et fais pivoter l’objet pour que la vue du côté droit corresponde au côté droit du véhicule. »

Et de poursuivre : « Ensuite, j’effectue une Fusion nette, suivie d’une Simplification rapide du maillage. Pour un véhicule, une densité de maillage d’environ 2 à 5 millions de triangles est appropriée pour ce dont nous avons besoin. Après quoi j’applique les informations de texture pour l’exportation et sélectionne les reflets réduits. J’utilise normalement une carte de texture 8K pour conserver les plus petits détails. Puis, le modèle est prêt à l’exportation, généralement au format .OBJ avec une texture .PNG. »

Copies 3D numériques de véhicules : encore mieux que la réalité

Même si la majorité des affaires traitées par Jarrod Carter et son équipe sont réglées à l’amiable ou rejetées, et ne sont par conséquent jamais portées devant le tribunal, lorsque c’est néanmoins le cas, Leo leur offre la possibilité de faire ce dont ils ont toujours rêvé : présenter directement au jury une représentation du véhicule virtuelle mais fidèle à la réalité.

« C’est encore mieux que d’être près du véhicule, car avec son jumeau numérique, je peux zoomer, le faire pivoter comme je le souhaite, et montrer à tout le monde n’importe quelle partie des dégâts sous n’importe quel angle ou avec n’importe quel agrandissement, explique Jarrod Carter. Toutes ces preuves proviennent directement de l’accident, et représentent donc ce que j’ai vu lors de mon inspection. »

Préparatifs dans Artec Studio pour l’inspection : fusion du scan de la Charger avec un modèle 3D de référence du même véhicule

« Dans un avenir pas trop lointain, il pourrait devenir courant que les jurys aient leur propre écran ou portent des lunettes de RV lorsque ce genre de pièces sont présentées, ce qui rendrait les données de scan de Leo encore plus inoubliables, estime Jarrod Carter. Nous pourrions leur faire une visite guidée autour et à l’intérieur du véhicule, en attirant leur attention sur les éléments clés. »

« Par le passé, nous devions amener le vrai véhicule au tribunal et faire sortir le jury pour le lui montrer, ce qui est une opération onéreuse sans même la garantie que le tribunal l’autorise. Grâce aux données que nous générons avec notre Leo, nous pouvons désormais amener la voiture au tribunal et laisser les jurés en faire le tour virtuellement. »

Utilisation de la carte de distances surfaciques d’Artec Studio pour inspecter les dégâts subis par la Charger

Qu’est-ce qui a donc mené Jarrod Carter à Artec Leo ? En faisant des recherches en ligne et en comparant tous les scanners 3D portables disponibles sur le marché, il est tombé sur la chaîne YouTube de l’Ambassadeur Artec Digitize Designs. Il a ensuite contacté Bo Helmrich, spécialiste du scan 3D de l’entreprise, qui lui a présenté Artec Leo en envoyant des vidéos du processus de scan et des exemples d’un scan de véhicule.

Pour lui montrer à quel point Leo répondrait efficacement à ses besoins, Bo Helmrich a scanné pour la démo l’extérieur complet de sa Toyota Highlander avec Leo, ce qui a pris en tout 32 minutes. Quatre-vingt-dix minutes plus tard, les scans étaient traités et prêts à l’exportation. Jarrod Carter se souvient de ses premières impressions du modèle 3D qu’il a reçu :

« J’étais tout bonnement époustouflé par les détails de la géométrie, ainsi que par les textures que j’avais sous les yeux, parce qu’elles sont essentielles dans notre travail. Sans la qualité très élevée des données 3D sous-jacentes, les textures ne seraient pas aussi efficaces – parce que les textures et les données 3D se contextualisent mutuellement. »

Jarrod Carter poursuit son explication : « Si le maillage polygonal, pour une raison ou une autre, est à côté de la plaque, déformé, ou gauchi, même de façon minime, aucune texture, aussi incroyable soit-elle, ne pourra sauver la mise. Heureusement, Leo produit des résultats remarquables à ces deux égards. Nous l’avons vu à l’époque et nous continuons à le voir dans chaque projet pour lequel nous l’utilisons aujourd’hui. »

Apprendre à utiliser Leo, du déballage au scan en quelques minutes

Après avoir acheté son Leo, Jarrod Carter et son équipe ont reçu une formation à distance sur l’utilisation du scanner et du logiciel Artec Studio. Kyle Rothwell commente son expérience :

« Ce fut un régal d’apprendre à utiliser notre Leo sur de petits objets comme une mallette Pelican. Dès sa sortie de la boîte, Leo était prêt à fonctionner et à générer des modèles détaillés en une poignée de minutes. Scanner de plus grands objets a d’abord été un peu plus difficile, mais j’ai trouvé une approche différente. »

Et d’élaborer : « J’ai découvert que j’avais de meilleurs résultats quand je divisais le projet en morceaux, ce qui impliquait de scanner chaque véhicule en sections, puis de les charger une par une dans Artec Studio. Désormais, nous avons des résultats cohérents et précis à chaque fois. »

Au sujet du changement apporté par Leo dans son travail, Kyle Rothwell commente : « Quand je repense à la manière dont nous scannions avant l’arrivée de Leo, aucune comparaison n’est possible. »

Le technicien en criminalistique Kyle Rothwell scanne un véhicule avec Artec Leo

Et de continuer : « Leo est à un tout autre niveau. Sur le plan opérationnel, ce sont le feedback que vous avez lorsque vous scannez (visualisation en temps réel), la capacité à acquérir des détails complexes, et la qualité des informations de texture couleur, qui distinguent Leo. »

Fort d’une grande expérience dans l’ingénierie et dans la reconstitution, Jarrod Carter et son équipe sont régulièrement appelés à travailler sur des accidents exigeant une connaissance approfondie des lois de la physique impliquées dans une collision. Qui plus est, ils élargissent fréquemment leur analyse à l’évaluation des blessures subies par les occupants d’un véhicule.

C’est la raison pour laquelle de grands noms tels que Chrysler, Ford Motors, Honda, Jeep, Nissan, Progressive, Safeco, Toyota, et d’autres entreprises et agences des quatre coins des États-Unis se tournent régulièrement vers Origin Forensics. Leurs enquêtes approfondies, rapports détaillés, et consultations honnêtes fidélisent les clients et en attirent fréquemment de nouveaux.

La devise d’Origin Forensics est « Veritas, Fidelitas, Claritas » (Vérité, Fidélité, Clarté). Cette devise définit leur mission, qui est de découvrir la vérité, tout en représentant fidèlement les preuves à l’aide des meilleures technologies de pointe, puis de présenter leurs découvertes aux clients, juges et jurys avec la plus grande clarté.

Jarrod Carter explique pourquoi Leo est essentiel à leur mission : « Je veux repousser les limites du possible en matière de reconstitution d’accidents, et cela exige d’être toujours à l’affût des meilleures technologies, de façon à fournir des services et solutions exceptionnels à nos clients. C’est pour cela que j’ai choisi Artec Leo. Il nous procure cet avantage unique sur le marché. »