Les écrans (moniteurs) 3D nous entourent et sont souvent associés à une expérience immersive d’un film ou d’un jeu vidéo. On les retrouve également dans les domaines professionnels tels que la géomatique [1]. Les études [2] démontrent que visualiser un objet en 3D améliore la rétention et la compréhension d’information.
À voir l’étendue des activités d’un expert en géomatique (encadré 1), il est aisé de comprendre l’utilité de la technologie 3D : visualiser l’espace urbain et guider les décisions d’infrastructure, d’investissement, etc.
Saviez-vous que la géomatique, c’est aussi :
– Le suivi des ambulances en ligne
– Le géomarketing pour mieux cibler et localiser la clientèle
– La surveillance des risques d’inondations au printemps
– La réalité augmentée sur les téléphones intelligents ou les tablettes
– Le suivi des feux de forêts grâce aux images satellitaires
– L’aide à la navigation sur le fleuve Saint-Laurent
– La gestion des voyages en ligne
– La planification des travaux routiers
– Les ventes des propriétés privées
– Le développement de nouveaux quartiers résidentiels
Encadré 1. La diversité des activités géomatiques [3]
La principale contrainte de cette technologie a cependant toujours été le port de lunettes 3D. Le planificateur urbain se voit contraint de travailler avec deux écrans — l’un affichant les données, l’autre les objets 3D — et de mettre et de retirer ses lunettes selon l’écran.
Une entreprise montréalaise, AYE3D, est venue changer la donne en introduisant FRE3DOM, l’écran 3D sans lunettes qui est le résultat de plusieurs années de développements logiciel, optique et matériel.
Son inventeur, Jean-Etienne Gaudreau, aujourd’hui Chef de la technologie à AYE3D, a déposé son premier brevet d’écran 3D en 1994. Il lui a fallu vingt ans de plus pour arriver au premier écran “sans-lunette” en 2015
AYE3D est la seule entreprise au Canada à commercialiser la vue 3D sans lunettes et possiblement la seule au monde à l’offrir à si haute résolution.
L’équipe AYE3D de gauche à droite :
Mario Genest, PDG, Jean-Etienne Gaudreau, Chef de la technologie, Guy Lussier, Directeur développement de produits.
On prévoit une croissance du marché des écrans 3D sans lunettes de 260 % d’ici 2025 pour atteindre 206,6 millions de dollars (USD) [4].
Toujours un pas en avance et à l’affût des dernières innovations, AYE3D a sollicité le CRIM pour explorer les possibilités de l’apprentissage profond pour son écran, dans le cadre d’un projet d’accompagnement technologique.
Comment ça marche?
FRE3DOM est doté de deux caméras (voir image ci-contre) : une caméra de profondeur – qui détecte la distance des yeux par rapport à l’écran, et une seconde pour la reconnaissance faciale. Elles détectent l’ensemble du visage de l’utilisateur et adaptent la perspective de l’image 3D en fonction de la position du visage.
Image : Les caméras de FRE3DOM positionnées au haut de l’écran. Photo prise devant l’écran sans-lunettes à AYE3D.
Les utilisateurs potentiels de FRE3DOM
Ses premiers clients proviennent du domaine de la géomatique et remplacent leurs équipements en fin de vie par ces nouveaux écrans beaucoup plus conviviaux et efficaces.
“En éliminant la tâche de mettre et retirer les lunettes selon l’écran, les erreurs humaines diminuent. Certains gestionnaires estiment que passer à un écran sans lunettes augmentera la productivité de 10 à 20 %.”
On peut aisément imaginer d’autres domaines d’application: la médecine, l’éducation, l’ingénierie, l’architecture, etc. D’ailleurs, bon nombre d’organisations locales et internationales manifestent leur intérêt pour FRE3DOM.
Prenons la médecine : c’est un secteur lucratif qui représenterait un marché de 500 millions de dollars canadiens pour l’imagerie médicale 3D [5]. FRE3DOM offre une vue de haute résolution du coeur et du poumon. Le médecin peut faire bouger l’organe dans tous les sens au moyen d’une souris circulaire et ainsi visualiser précisément chaque artère et chaque veine, entre autres.
Si le patient a la chance de voir ce qui va lui arriver, ça lui permet d’avoir plus confiance et aussi de récupérer plus rapidement.
— Mario Genest, PDG de AYE3D.
De plus, cet écran pourrait se révéler utile lors de dissections virtuelles ou pour la planification de chirurgies consistant à estimer sa durée, évaluer le risque et pratiquer à l’écran, toutes des activités que le CT-scan seul ne permet pas de faire.
Image : Vue 3D du cœur et des poumons. Photo prise devant l’écran sans-lunettes à AYE3D.
Dans le secteur de la construction, FRE3DOM peut là aussi rendre le travail des professionnels beaucoup plus efficace. L’image ci-contre est le « jumeau numérique » d’un bateau de la collection 3D du Scottish Maritime Museum. Elle servirait à enseigner les bonnes pratiques autour de l’entretien, à dispenser ces pratiques par de la formation, et à guider les ingénieurs dans la construction.
Image : Vue 3D d’un navire issu de la collection du Scottish Maritime Museum.
L’écran 3D sans lunettes : le mitigateur du risque
FRE3DOM apporte précision et profondeur, réduisant ainsi le risque potentiel de produits défectueux. Voici quelques exemples :
- le design de cartes électroniques : il sera possible de “voir” si les composantes et pièces soudées sont conformes aux normes d’espacement, réduisant ainsi le risque d’erreur avant la mise en production.
- l’aéronautique : la visualisation d’une machine ou d’une pièce d’avion permettra de faire une dernière vérification des dimensions avant de passer à l’étape de taillage.
- l’impression 3D : la visualisation permettra de vérifier le design avant l’impression d’une pièce, ce qui fait gagner du temps et minimise les pertes de matériaux.
Le couplage 3D et l’apprentissage profond
L’équipe d’AYE3D poursuit ses innovations. En ce moment, elle cherche à accroître la performance du jeu des caméras et à améliorer la reconnaissance faciale en contexte de port de masque, par exemple.
L’équipe AYE3D a donc fait appel aux experts du CRIM. sur le choix d’algorithme d’apprentissage profond à privilégier pour obtenir les meilleurs résultats dans ce contexte d’utilisation précis.
AYE3D est intéressé à poursuivre le travail avec le CRIM. La prochaine étape sera d’analyser tous les éléments, en plus de la performance. On pense à des considérations telles que la consommation de courant et le temps d’exécution qui peuvent influencer le choix d’algorithme.
Le mot d’ordre est clair : la souplesse pour adapter FRE3DOM à de nouveaux cas d’usage qui restent à être découverts! Avec AYE3D, le futur s’annonce prometteur. Et le CRIM est heureux de s’y associer!
Cet accompagnement technologique a été réalisé dans le cadre du Programme des visites interactives du PARI-CNRC.
