L’avenir de la numérisation 3D des spécimens d’histoire naturelle est là avec COPIS – Methods Blog
Article fourni par Jeremy D. Pustilnik et Geneviève S. Rios
Les musées d’histoire naturelle du monde entier détiennent collectivement plus d’un milliard de spécimens dans leurs collections, depuis les peaux d’animaux et les fossiles jusqu’aux plantes pressées, minéraux et objets du patrimoine culturel. Seule une petite fraction de ces objets est exposée au public, tandis que la plupart restent dans des armoires de collection où ils sont étudiés par des scientifiques, mais rarement vus par un public plus large. Pour la plupart des chercheurs souhaitant étudier des spécimens, il est souvent nécessaire de se rendre dans des musées éloignés ou de demander des prêts physiques, ce qui peut s’avérer coûteux et long, et présenter des risques pour les matériaux fragiles lors du transport. Même si les collections s’agrandissent, ces barrières logistiques continuent de limiter l’accès aux informations scientifiques qu’elles contiennent.
Cependant, les progrès de la modélisation 3D commencent à remédier à ce problème. Des modèles numériques haute résolution de spécimens d’histoire naturelle peuvent être créés à l’échelle et en couleurs réelles, permettant aux chercheurs de partager et d’accéder instantanément à des spécimens à distance depuis n’importe où dans le monde pour les examiner et les utiliser dans des analyses informatiques. Dans certains cas, les modèles numériques permettent même aux scientifiques de mesurer des caractéristiques difficiles, voire impossibles, à obtenir à partir de spécimens physiques, telles que la surface ou le volume. Pour rendre possible la numérisation 3D à grande échelle, nous avons développé COPIS, le Cordinateur Ôpercé P.hotogrammétrique jeêtre Ssystème. COPIS combine la robotique et la photogrammétrie dans une plate-forme unique à haut débit, open source et personnalisable pour générer des modèles 3D de spécimens d’histoire naturelle.
À la base, COPIS fonctionne comme une machine CNC (Computer Numerical Control) : plusieurs caméras se déplacent autour d’objets ciblés dans une chambre d’imagerie, capturant des photographies à partir de nombreux points de vue contrôlés avec précision. Ces images peuvent ensuite être importées dans des logiciels de photogrammétrie tels que Agisoft Metashape, Reality Scan ou Alice Vision pour générer des modèles 3D. La photogrammétrie fonctionne en identifiant les caractéristiques partagées sur des photographies qui se chevauchent et en calculant la manière dont ces caractéristiques se déplacent entre les images ; ces informations sont ensuite utilisées pour estimer les positions de la caméra et reconstruire la géométrie d’un objet sous la forme d’un maillage dense de minuscules triangles qui représentent ensemble la surface du spécimen.
Ce qui différencie COPIS des approches précédentes est sa flexibilité et son niveau d’automatisation. Au lieu d’obliger les chercheurs à photographier manuellement les objets sous plusieurs angles ou de s’appuyer sur de vastes réseaux de caméras fixes, COPIS permet aux caméras de se déplacer autour des spécimens le long de chemins programmables. Cela garantit une couverture précise et cohérente tout en réduisant considérablement le temps nécessaire à la capture des images et le nombre de caméras nécessaires. COPIS a également été conçu pour utiliser des caméras et des pièces grand public qui peuvent être acquises à un prix relativement bas, ou même imprimées en 3D en interne. De plus, il n’est plus nécessaire d’utiliser un plateau tournant (imaginez le plateau tournant de votre four à micro-ondes) pour acquérir des images. Les plateaux tournants présentent des défis pour l’imagerie d’objets de forme irrégulière, tels que ceux qui sont longs et fins : autrement, certaines parties de ces objets seraient hors cadre, ou leurs images seraient floues car elles se trouvent en dehors de la distance focale de l’appareil photo.
Malgré des décennies d’efforts de numérisation, le nombre de spécimens entrant dans les collections continue d’augmenter plus rapidement qu’ils ne peuvent être numérisés, et ce « fossé numérique » grandissant limite l’accessibilité et l’utilisation scientifique de nombreuses collections. COPIS aide à relever ce défi en prenant en charge un large éventail de flux de travail d’imagerie : le système peut imager des spécimens individuels de formes et de tailles variables, plusieurs spécimens simultanément, des tiroirs de collection entiers, des étiquettes de spécimens telles que celles attachées aux insectes épinglés, des matériaux conservés dans les fluides à l’aide d’outils spécialisés comme le scanner de flacons COPIS, et bien plus encore !
À mesure que de plus en plus d’institutions adoptent COPIS, nous espérons que la communauté continuera collectivement à développer et à affiner son architecture open source. Le système a été intentionnellement conçu en pensant à l’avenir, et nous espérons que les mises à jour pourront intégrer d’autres modules tels que le balayage LiDAR, l’imagerie ultraviolette et l’imagerie multispectrale. Grâce aux contributions de chercheurs, d’ingénieurs, de gestionnaires de collections et autres, COPIS peut évoluer pour répondre aux besoins d’imagerie des musées du monde entier et offrir une voie évolutive vers un avenir plus accessible et connecté numériquement pour les collections d’histoire naturelle.
Visualisez et téléchargez gratuitement des modèles 3D de spécimens du Yale Peabody Museum produits avec COPIS sur sketchfab.com/yalepeabodymuseum/models.
Trouvez les schémas pour construire votre propre COPIS et un aperçu du système sur copis3d.org
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