Des dents numériques d'après le modèle naturel

Au cours des dernières années, les chercheurs en informatique ont développé des reconstructions numériques sophistiquées basées sur l'image pour les visages humains. De telles méthodes permettent de saisir un visage ou des parties de celui-ci, comme les cheveux, les paupières ou les yeux, avec un niveau de détail élevé et de les représenter numériquement. Cependant, une partie essentielle du visage a été négligée jusqu'à présent : la bouche et en particulier les dents. Les approches basées sur l'image, qui permettent de représenter ces dernières de la manière la plus naturelle possible, n'en sont qu'à leurs débuts. Pour donner à un visage une expression réaliste, il est pourtant essentiel de représenter les dents de manière naturelle. Jusqu'à présent, les chercheurs avaient recours à des modèles de dentition en pl?tre fabriqués à la main.

Un groupe de chercheurs autour de Chenglei Wu, post-doctorant au Computer Graphics Lab de l'ETH Zurich, de l'Institut Max-Planck de Sarrebruck et de Disney Research a développé un logiciel permettant de reconstruire de manière non invasive des rangées de dents et des dentitions. Les informaticiens ont présenté ce programme lors du SIGGRAPH Asia 2016 à Macao, en Chine.

Une photo numérique à la place du pl?tre

Pour une reconstruction numérique aussi détaillée, il suffit de disposer de photos numériques sur lesquelles le visage d'une personne est visible. Le programme peut même reconstruire entièrement les dents qui sont partiellement ou totalement cachées, ainsi que les racines des dents.

Wu et ses collègues peuvent également utiliser de courtes vidéos de visages prises avec des smartphones comme base pour les reconstructions. La nouvelle approche peut en outre être intégrée dans les méthodes existantes d'enregistrement des visages à l'aide de caméras de mesure photogrammétriques.

Tout d'abord, les chercheurs ont d? apprendre au programme les grandes lignes des positions, formes et alignements des dents en le nourrissant de scans 3D haute résolution de bouches et de dentitions. Sur la base de ces données, le programme a "appris" à reconna?tre les dentitions, à évaluer les dents et à calculer les parties manquantes non visibles sur les modèles ainsi que la position des dents. Le logiciel calcule également la coloration des dents et la couleur des gencives. Il en résulte des reconstructions numériques des dents et de la dentition qui paraissent très naturelles.

Des dentistes enthousiastes

"Cette approche ouvre de nouvelles voies vers des reconstructions dentaires individuelles de haute qualité", explique le coordinateur du projet Thabo Beeler de Disney Research. La nouvelle méthode pourrait être utilisée par exemple dans l'industrie du divertissement, où ce procédé peut être facilement intégré dans des systèmes photogrammétriques existants composés de plusieurs caméras pour la capture du visage.

Mais les dentistes s'y intéressent aussi. Ils souhaitent disposer d'une méthode aussi simple que possible leur permettant de reconstruire numériquement les dents des patients de la manière la plus naturelle possible, par exemple pour donner à un patient une impression visuelle des dents de remplacement. "Nous avons re?u des réactions enthousiastes de la part de dentistes", explique Beeler. "Cela montre que nous pouvons utiliser cette méthode non seulement pour des personnages numériques dans des films ou des jeux, mais aussi pour une application dans le monde réel".

Pour créer des modèles numériques tridimensionnels de la dentition, les dentistes utilisent actuellement des scanners spéciaux pour enregistrer la cavité buccale et les dents d'un patient. Ces deux procédures sont compliquées, le scanner est en outre co?teux et désagréable pour les patients, qui doivent garder la bouche ouverte pendant toute la durée de la numérisation. Gr?ce au logiciel de l'ETH, les reconstructions dentaires numériques sont désormais à la portée de tous, sans qu'il soit nécessaire de recourir à des appareils co?teux et spéciaux.