Utilisation de la numérisation 3D dans la reconstitution des accidents de la route : Comment Origin Forensics utilise Artec Leo ?

Chaque fois que l'expert en reconstitution d'accidents, Jarrod Carter, docteur en médecine légale, s'approche d'une épave tordue, il voit un livre d'histoires qui attendent d'être racontées : à quelle vitesse roulait la voiture lorsqu'elle a percuté le pont ? Combien de secondes avant l'impact le conducteur a-t-il freiné ? Tous les passagers mettaient-ils leur ceinture de sécurité ? Et dans quelle mesure les dispositifs de sécurité de la voiture ont-ils protégé les passagers ?

Lorsque Carter et son équipe d'Origin Forensics sont sollicités pour raconter l'histoire d'une épave, ils recueillent une grande variété de données. Ils réalisent des modèles 3D du site à partir des photos prises par un drone et des scanners laser sur trépied, des rapports de police, des photos ou vidéos de la scène prises par la police ou d'autres personnes, des images de surveillance, des vidéos de caméras de feux rouges, des vidéos de caméras de tableau de bord et des données d'enregistreurs (EDR, c'est-à-dire la « boîte noire » de la voiture).

Ces sources variées offrent un large éventail de détails sur les secondes qui ont précédé et suivi l'accident : utilisation des freins, application de l'accélérateur, angle du volant, accélération latérale/longitudinale, taux de roulis, régime du moteur, rapports de vitesse, etc.

L'Artec Leo a récemment été ajouté à leur boîte à outils pour la narration.

Origin utilise Leo, un scanner 3D portable sans fil unique en son genre, pour raconter l'histoire qui se cache derrière le métal tordu d'un véhicule accidenté. Par expérience, ils ont constaté que ce scanner 3D 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.

Dans le passé, pour créer des jumeaux numériques de véhicules accidentés, ils utilisaient un scanner laser 3D monté sur un trépied. Le processus de numérisation impliquait de repositionner physiquement le scanner de nombreuses fois autour du véhicule, à plusieurs niveaux, à l'intérieur et à l'extérieur, afin d'enregistrer le plus de détails possible.

Et, même avec tous ces repositionnements, les détails, quoique nettement meilleurs que la méthode du fil à plomb et du ruban utilisée par Carter au début de sa carrière, n'avaient toujours pas les qualités nécessaires pour créer un jumeau numérique convaincant.

Un autre problème important du flux de travail du scanner laser sur trépied était le temps. Chaque numérisation avec un scanner sur trépied prend plusieurs minutes, sans compter le temps associé au repositionnement. La numérisation détaillée d'un véhicule pouvait facilement prendre une heure, voire deux ou trois heures dans certains cas.

Un court laps de temps pour scanner l'ensemble du véhicule

Lorsque Carter et son équipe se mettent au travail, ils disposent généralement d'un délai de quatre à huit heures pour accéder au véhicule, et la numérisation n'est pas la seule tâche dont ils doivent s’occuper. En règle générale, ils considèrent le temps passé avec le véhicule comme si c'était la dernière fois qu'ils le voyaient, ou que quelqu'un le voyait. Ainsi, tout gain de temps réalisé lors de la phase de numérisation offre une marge de manœuvre supplémentaire pour garantir que l'inspection soit aussi complète que possible.

« Ce problème de manque de temps est l'une des principales raisons pour lesquelles j'ai cherché une meilleure solution que notre scanner laser sur trépied. Je recherchais la rapidité et la flexibilité. C’est ce que Leo nous offre, d'autant plus qu'il n'a pas de câbles ou d'ordinateur connecté qui peut vous ralentir. Je n'ai plus l'impression de devoir précipiter le reste de l'inspection pour avoir le temps de scanner le véhicule », a déclaré M. Carter.

« Le véhicule étant au centre de notre travail, il est important de consacrer suffisamment de temps pour la collecte des données nécessaires à la réalisation de son jumeau numérique, et ce même si cela nous prenait beaucoup plus de temps qu'aujourd'hui. Avec Leo, nous recueillons les données pour le jumeau numérique du véhicule beaucoup plus rapidement. Et je peux utiliser l'écran tactile situé à l'arrière pour vérifier la qualité du maillage 3D créé et la texture capturée pour m'assurer que j'ai ce dont j'ai besoin avant de partir », a déclaré Carter.

« Si j'ai raté un aspect du véhicule ou si je n'ai pas obtenu le détail que je voulais dans une zone, je peux facilement re-scanner la partie qui m'intéresse d'un seul geste. Ce n'est pas comme dans le passé avec notre flux de travail de numérisation laser sur trépied, où nous devions attendre d'être de retour au bureau et de commencer à traiter les données avant de nous rendre compte qu'une texture ou une géométrie n'avait pas été capturée de manière idéale. Avec Leo, lorsque nous nous éloignons du véhicule, nous sommes sûrs que tout est là. »

Un besoin crucial de textures diversifiées et plus vraies que nature

En ce qui concerne la texture, Carter a fait l'éloge des capacités de Leo : « Ce à quoi nous ne nous attendions pas avec Leo, c'est la fidélité des informations de texture qu'il capture. Les couleurs et les détails de surface semblent photoréalistes, ou presque. Et la texture n'est pas isolée aux points individuels du nuage de points, comme c'est le cas avec un scanner à trépied. »

« Au lieu de cela, la texture remplit les espaces entre ces points. Un avantage secondaire du remplissage des espaces est que vous examinez le véhicule depuis des perspectives que vous n'aviez pas envisagées lors de l'inspection. Maintenant, je ne suis plus limité par les photos que j'ai prises lors de l'inspection. Je peux générer, à la demande, ce qui ressemble à des photos d'inspection de différents aspects du véhicule. »

M. Carter poursuit : « Avec Leo, nous obtenons des numérisations très précises qui fournissent plus que des données géométriques pour les analyses que nous devons effectuer. Nous ajoutons par la suite de la texture à la photo pour la rendre réelle. Je me souviens de la première fois où j'ai zoomé sur le modèle d'un véhicule que nous avions capturé avec notre Leo. C'était phénoménal. Il ressemblait exactement au véhicule, comme ce à quoi vous vous attendez avec un jumeau numérique. Par le passé, nous n'étions pas en mesure de générer des modèles d'une telle fidélité. Nous n'en étions même pas proches ».

Créer un jumeau numérique du véhicule, réaliste jusque dans les moindres détails, est devenu une exigence pour Carter et son équipe depuis qu'ils ont commencé à utiliser Leo. « Lorsque nous nous asseyons pour examiner les scans Leo dans Artec Studio, c'est comme si nous étions à côté du véhicule, exactement comme il était pendant l'inspection. Nous pouvons visualiser les preuves depuis n'importe quel point de vue, et nous pouvons les mesurer avec une précision exceptionnelle », explique M. Carter.

Inspecter les dommages du véhicule dans Artec Studio

Carter explique comment ils utilisent les données fournies par Leo : « Une fois que nous avons compilé les scans d'un véhicule endommagé, nous alignons toutes les parties intactes de ce véhicule avec un modèle 3D ou un ensemble de données de scan d'un véhicule similaire non endommagé. La comparaison entre les parties endommagées et non endommagées nous permet de déterminer l'ampleur de l'écrasement sur le véhicule endommagé, ce qui constitue ensuite un tremplin pour déterminer la direction et l'ampleur des forces de collision, ainsi que la quantité d'énergie absorbée lors de la collision. »

« Nous pouvons estimer le changement de vitesse (delta-V) à partir de l'énergie absorbée et de la vitesse d'impact avec d'autres preuves. Nous pouvons en outre nous servir de la comparaison entre les véhicules endommagés et non endommagés, ainsi que de notre analyse de la collision, pour aider les experts qui tentent de déterminer comment les passagers se sont blessés, ou encore d'autres experts qui évaluent la possibilité qu'un aspect de la conception ou de la fabrication du véhicule ait causé ou aggravé ces blessures. »

Du scanner 3D à l'analyse biomécanique des blessures

Origin Forensics utilise également les données de Leo pour l'analyse biomécanique des blessures. Il s’agit pour Carter et son équipe de traduire l'événement extérieur de l'accident en événement impliquant les passagers à l'intérieur du véhicule. Un aspect essentiel de l'analyse consiste à déterminer comment les passagers ont interagi avec les éléments intérieurs de la voiture au moment de l'impact.

Selon M. Carter, « nous faisons le lien entre les blessures des passagers et les éléments de l'habitacle qui les ont causées, et nous déterminons si l'un des dispositifs de sécurité n'a pas fonctionné comme prévu, qu'il s'agisse des airbags, des ceintures de sécurité ou d'autres éléments conçus pour atténuer les blessures. Un élément aurait-il pu être conçu ou fabriqué différemment pour éviter ces blessures ? Nous analysons tous les scénarios possibles, du début jusqu’à la fin. »

Lors des échanges avec le client, en face à face ou sur Internet, M. Carter peut partager son écran et faire apparaître le jumeau numérique que son équipe a généré avec Leo, tout en soulignant et en expliquant tous les détails pertinents.

Comme l'explique Carter, « Le fait de pouvoir naviguer dans un modèle 3D aussi détaillé est un complément précieux aux photos 2D du véhicule. Ces dernières sont figées dans le temps selon la perspective choisie. Souvent, le client est curieux de découvrir un aspect spécifique du véhicule. Nous pouvons l'emmener sur place et le lui montrer comme si nous nous tenions à côté du véhicule ou regardions une photo prise depuis cette perspective donnée. »

Utiliser les scanners Leo pour faire des rapports complets sur les dommages causés aux véhicules

Après les échanges avec le client, il peut être nécessaire d’établir un rapport écrit ou de témoigner dans une déposition ou un procès. La production de pièces à conviction qui aident le lecteur du rapport ou le membre du jury à comprendre la nature et l'étendue des dommages subis par le ou les véhicules impliqués fait souvent partie intégrante du processus. Les modèles 3D générés par les scans Leo fournissent les éléments nécessaires à la création de pièces à conviction visuelles convaincantes.

Le technicien médico-légal Kyle Rothwell, spécialiste du scanner Leo chez Origin Forensics, décrit la manière dont il traite les scans Leo dans le logiciel Artec Studio : « Après avoir importé nos scans Leo, je lance d'abord « Global Registration » sur un groupe de scans, puis je fais « Outlier Removal » sur chaque groupe. Après quoi, je les aligne. »

« Ensuite, je nettoie toutes les données géométriques parasites, comme les morceaux de verre, les saletés, l'asphalte, etc. Une fois les données brutes enregistrées, alignées et nettoyées, j'oriente les scans pour définir le plan du sol et je fais pivoter l'objet de sorte que la vue latérale droite = le côté droit du véhicule. »

Rothwell poursuit : « Je réalise ensuite une « Sharp Fusion », suivie d'une « Fast Mesh Simplification ». Pour un véhicule, une densité de maillage d'environ 2 à 5 millions de triangles convient pour ce dont nous avons besoin. Ensuite, j'applique les informations de texture pour l'exportation et je sélectionne « brillance réduite ». J'utilise normalement une carte de texture 8K pour conserver les petits détails. Le modèle est alors prêt à être exporté, généralement au format .OBJ avec une texture .PNG. »

Des jumeaux numériques 3D de véhicules : encore mieux que la réalité

Même si la majorité des affaires que Carter et son équipe traitent sont réglées à l'amiable ou rejetées, et ne vont donc jamais jusqu'au procès, Leo leur donne la possibilité de faire ce dont ils ont toujours rêvé : mettre une représentation virtuelle du véhicule plus vraie que nature devant le jury.

« C'est encore mieux que d'être à proximité du véhicule lui-même, car avec le 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 zoom. Et toutes ces preuves sont fraîches. Elles représentent donc ce que j'ai vu pendant mon inspection », a déclaré M. Carter.

« Dans un avenir pas très lointain », a laissé entendre M. Carter, « il se peut que les jurys disposent de leur propre écran ou portent des lunettes VR lors de la présentation des pièces à conviction, ce qui rendrait les données Leo Scan d'autant plus indispensables. Nous pourrions les emmener pour une visite guidée autour ou à l'intérieur du véhicule, en attirant leur attention sur des aspects clés à la demande. »

« Par le passé, nous devions amener la voiture réelle au palais de justice et demander au jury de se déplacer pour la voir, ce qui est une opération coûteuse et sans garantie que le tribunal l'autorise. Grâce aux données que nous générons à partir de notre Leo, nous pouvons maintenant amener la voiture au tribunal et laisser les jurys s'y promener virtuellement. »

Alors, qu'est-ce qui a conduit Carter vers l'Artec Leo ? En cherchant en ligne et en comparant tous les scanners 3D portatifs disponibles sur le marché, Carter a trouvé la chaîne YouTube de Digitize Designs, ambassadeur d'Artec. Il a ensuite contacté Bo Helmrich, l'expert en numérisation 3D de la société, qui lui a présenté l'Artec Leo en lui envoyant des vidéos du processus de numérisation et des exemples de données provenant de la numérisation d'un véhicule.

Pour lui montrer à quel point Leo répondrait efficacement à ses besoins, Helmrich a fait une démonstration au cours de laquelle il a numérisé tout l'extérieur de son Toyota Highlander avec Leo. Cela lui a pris 32 minutes du début jusqu’à la fin. 90 minutes plus tard, les scans étaient traités et prêts à être utilisés. Carter se souvient de ses premières impressions sur le modèle 3D qu'il a reçu :

« J'ai été époustouflé par les détails géométriques, ainsi que par les textures que je regardais. En effet, elles sont très importantes dans notre travail. Si la qualité des données 3D sous-jacentes n'était pas aussi élevée, les textures ne seraient pas aussi efficaces. Parce que les textures et les données 3D se contextualisent mutuellement. »

Carter poursuit son explication : « Si, pour une raison quelconque, le maillage polygonal est déréglé ou déformé, ne serait-ce qu'un tout petit peu, il n’y aura pas de texture extraordinaire. Heureusement, Leo donne des résultats brillants dans les deux catégories. Nous l'avons vu à l'époque et nous le voyons dans chaque projet pour lequel nous l'utilisons aujourd'hui. »

Apprendre à utiliser Leo, du déballage à la numérisation en quelques minutes

Après avoir acheté Leo, Carter et son équipe ont reçu une formation à distance sur l'utilisation du scanner et du logiciel Artec Studio. Rothwell a commenté son expérience à ce sujet :

« Apprendre à utiliser notre Leo sur des objets plus petits, comme une valise Pélican, a été une joie. Dès sa sortie de la boîte, Leo était prêt à fonctionner et à générer des modèles détaillés en quelques minutes seulement. La numérisation d'objets plus grands était un peu plus difficile au début. J'ai donc trouvé une approche différente. »

Il a ajouté : « J'ai appris que cela fonctionnait mieux lorsque je divisais le projet en petits morceaux, ce qui signifie qu'il fallait scanner chaque véhicule par sections et les charger une par une dans Artec Studio. Maintenant, nous avons des résultats cohérents et précis à chaque fois. »

Interrogé sur la différence que Leo a apportée à leur travail, M. Rothwell a répondu : « Quand je pense à la façon dont nous numérisions avant l'arrivée de Leo, il n'y a vraiment aucune comparaison possible. »

Il poursuit : « Leo se trouve à un niveau totalement différent. Sur le plan opérationnel, c'est le retour d'information que vous obtenez pendant la numérisation (examen en temps réel), la possibilité de capturer des détails fins et la qualité des informations sur la texture des couleurs qui distinguent absolument le Leo. »

Grâce à leur formation approfondie en ingénierie et à leur expérience en matière de reconstruction, M. Carter et son équipe sont régulièrement appelés à travailler sur des accidents qui nécessitent une compréhension approfondie de la physique impliquée dans un accident. Par ailleurs, ils étendent fréquemment leur analyse à l'évaluation des blessures subies par les passagers d'un véhicule.

C'est la raison pour laquelle de grands noms comme Chrysler, Ford Motors, Honda, Jeep, Nissan, Progressive, Safeco, Toyota et d'autres entreprises et agences à travers les États-Unis font régulièrement appel à Origin Forensics. Leurs enquêtes approfondies, leurs rapports détaillés et leurs consultations honnêtes font revenir les clients existants et les incitent à recommander fréquemment de nouveaux clients.

La devise d'Origin Forensics est "Veritas, Fidelitas, Claritas" (Vérité, Fidélité, Clarté). Cette devise définit leur mission, qui consiste à découvrir la vérité, tout en représentant fidèlement les preuves à l'aide des technologies les plus récentes et les plus performantes, puis à présenter leurs conclusions aux clients, aux juges et aux jurys avec la plus grande clarté.

Carter explique pourquoi Leo est essentiel à leur mission : « Je veux repousser les limites de ce qui est possible dans la reconstitution médico-légale des accidents, et cela m'oblige à être toujours à l'affût des meilleures technologies, afin de pouvoir fournir des services et des solutions exceptionnels à nos clients. C'est pourquoi j'ai choisi l'Artec Leo. Il nous donne cet avantage par rapport à tout ce qui existe sur le marché ».

Fig 1 : Le technicien légiste Kyle Rothwell scanne une Dodge Charger 2014 accidentée avec Artec Leo (chez Spalding's Auto Parts à Spokane Valley, WA).

Fig 2 : Capture d'écran du logiciel Artec Studio montrant le scan Leo de la Dodge Charger 2014

Fig 3 : Jarrod Carter, en train de scanner une Dodge Minivan avec Artec Leo (à Insurance Auto Auction à Puyallup, WA)

Fig 4 : Capture d'écran d'Artec Studio montrant le scan Leo du Dodge Minivan.

Fig 5 : Carter et Rothwell examinent les données du scanner Leo de la Dodge Charger 2014 sur Artec Studio.

Fig 6 : Inspection des modèles de déformation par écrasement de Charger à l'aide de la fonction de cartographie de distance de surface d'Artec Studio.

Fig 7 : Rothwell traite les scans Leo de la Dodge Charger 2014

Fig 8 : Préparation de l'inspection dans Artec Studio : fusion du scan Charger avec un modèle 3D d’un véhicule similaire

Fig 9 : Utilisation de la cartographie de distance de surface d'Artec Studio pour inspecter visuellement les dégâts de la Charger accidentée.

Fig 10 : Le technicien Kyle Rothwell scanne un véhicule avec Artec Leo.