Lo smartphone diventa uno scanner 3D

La scansione 3D permette di rappresentare realisticamente un oggetto e di acquisire dati sulla sua forma e sul suo aspetto. I metodi precedenti sono solitamente molto complessi, richiedono molto hardware e un'elevata potenza di calcolo, motivo per cui non sono adatti alle immagini spontanee. Gli scienziati guidati da Marc Pollefeys, professore presso l'Università di Parigi. Istituto per l'informatica visiva Gli scienziati dell'ETH di Zurigo hanno ora sviluppato un software efficiente, ottimizzato per gli smartphone. Per l'utente la scansione tridimensionale è facile quasi come scattare una fotografia. Gli scienziati hanno presentato la versione dimostrativa dell'applicazione ieri all'ETH di Zurigo. pagina esternaConferenza internazionale sulla visione artificiale presentata al pubblico per la prima volta a Sydney.

Maggiore interazione grazie al feedback in tempo reale

Come per scattare una foto, l'utente punta la fotocamera dello smartphone su un oggetto qualsiasi. Invece di toccare il pulsante di scatto, sposta il dispositivo sopra l'oggetto in modo da registrare continuamente le immagini. Dopo poche registrazioni, sullo schermo appare un modello 3D dell'oggetto così scansionato. Finché l'utente muove la fotocamera dello smartphone su questo modello, vengono automaticamente catturate altre immagini, migliorando continuamente il modello 3D.

Sul display dello smartphone, l'utente può verificare in qualsiasi momento se le sezioni dell'immagine sono mancanti o insufficienti e scansionare l'oggetto da altre angolazioni. Questo feedback in tempo reale è possibile solo perché l'applicazione calcola l'immagine tridimensionale direttamente sullo smartphone. "Questo è un enorme vantaggio rispetto alle soluzioni precedenti, che devono prima elaborare le varie immagini nel cloud e possono visualizzare il modello 3D solo qualche tempo dopo lo scatto dell'immagine", spiega Marc Pollefeys. Per il professore di informatica, i metodi precedenti sono paragonabili alla fotografia analogica. "Prima dello sviluppo delle fotocamere digitali, si vedeva il risultato solo dopo aver sviluppato la foto".

Calcoli efficienti per piccoli dispositivi

Gli ulteriori vantaggi di un'applicazione mobile sono evidenti: le scansioni 3D non solo possono essere effettuate ovunque e in qualsiasi momento con uno smartphone. I piccoli dispositivi possono anche essere utilizzati per riprodurre facilmente immagini di oggetti da diversi punti di vista. L'ETH funziona anche in condizioni di scarsa illuminazione, come nei musei o nelle chiese. In futuro, un visitatore potrebbe scansionare una scultura in un museo e poi visualizzarla e modificarla in dettaglio a casa. Sarebbe anche possibile memorizzare il modello 3D in una nuvola e migliorarlo ulteriormente da lì.

Per lo sviluppo del software, gli scienziati si sono affidati ai sensori convenzionali di cui sono dotati tutti gli smartphone e hanno utilizzato, oltre alla fotocamera, anche i sensori di velocità di rotazione e di accelerazione esistenti. Questo ha permesso di programmare un processo di scansione semplice, robusto e intuitivo. Non appena la scansione 3D viene attivata, il sistema determina automaticamente i momenti giusti per registrare le immagini in base ai movimenti dell'utente. "Solo due anni fa, questo tipo di software poteva essere eseguito solo su computer di grandi dimensioni. Sarebbe stato impensabile che potesse funzionare su uno smartphone", afferma Marc Pollefeys.

Creare modelli 3D di volti

Lo scanner 3D mobile può determinare le dimensioni assolute e l'orientamento verticale di un oggetto, cosa che non era possibile con i precedenti metodi di imaging 3D. Per farlo, l'applicazione deve ricostruire centinaia di migliaia di pixel. Tuttavia, questi calcoli complessi devono essere eseguiti in modo così efficiente che l'utente possa vedere lo stato attuale della scansione direttamente sul display. I ricercatori dell'ETH hanno quindi utilizzato il co-processore grafico (GPU) dello smartphone per accelerare la ricostruzione dei dati.

La tecnologia permette anche di creare modelli 3D dei volti. In futuro, le foto dei ritratti di amici e familiari o le immagini del profilo nei social media potrebbero ricevere una terza dimensione. Gli scienziati vedono applicazioni ovunque si utilizzino visualizzazioni. I modelli 3D possono anche essere stampati con una stampante 3D.

L'applicazione è attualmente disponibile solo in versione demo, ma funziona su quasi tutti i comuni smartphone con sistema operativo Android.

Aggiunta del 24.04.2014: Gli scienziati stanno lavorando per portare l'applicazione sul mercato il più rapidamente possibile. Se volete essere informati sui progressi dello sviluppo dell'applicazione, potete iscrivervi a online registro.

Aggiunta del 02/02/2015: Marc Pollefeys ha ricevuto una sovvenzione ERC Proof of Concept del valore di 150.000 euro nel febbraio 2015. Questa sovvenzione consente agli scienziati di verificare entro un anno se un prodotto o uno sviluppo può essere commercializzato. Pollefeys e il suo team stanno utilizzando questa sovvenzione per portare avanti lo sviluppo di un'applicazione per scanner 3D accessibile al pubblico. Se il progetto avrà successo, l'applicazione potrebbe essere disponibile per il download già nell'autunno 2015. Se volete essere informati sui progressi dello sviluppo dell'app, potete registrarvi online: cvg.ethz.ch/mobile/contact.php