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Visualisation & Animation

Avec les logiciels Volume Graphics, il est facile de créer des visualisations et animations à la fois descriptives et époustouflantes.* Les fonctions de découpe vous permettent de « regarder à l’intérieur » de l’objet visualisé sans le décomposer physiquement. Et le logiciel peut non seulement produire un rendu photoréaliste de n’importe quel nombre de jeux de données de volume dans une scène, mais il permet aussi le rendu de données de maillage.

Dans le cas de l’ophiure sud-africaine couvante « Ophioderma wahlbergii** », VGSTUDIO MAX a été utilisé pour visualiser les juvéniles segmentés à l’intérieur des poches de couvain de la mère. Cette découverte a permis aux scientifiques de mieux comprendre le comportement de couvaison de l’ophiure.

*Données de J. Landschoff et C. G. Griffiths 2015, « Visualisation 3D du comportement de couvaison de deux ophiures lointainement apparentées des eaux sud-africaines » et de J. Landschoff, A. du Plessis, C. G. Griffiths 2015, « Un jeu de données décrivant la couvaison de trois espèces d’ophiures sud-africaines, comprenant sept images microtomographiques à haute résolution »

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Segmentation

Pour définir les différents composants, matériaux, etc. d’un objet, les logiciels Volume Graphics vous proposent des outils de segmentation puissants mais conviviaux. La segmentation de données volumiques 3D de fossiles ou d’organismes vivants ouvre toute une gamme de possibilités que le sectionnement mince conventionnel ou la dissection de fossiles ne peut pas offrir. Et tout fonctionne de façon entièrement non destructive. Les fonctions de découpe disponibles vous permettent de couper l’objet visualisé pour un regard à l’intérieur.

Dans cet exemple*, la tête de l’espèce de sauriens disparue « Karusasaurus polyzonus » a été segmentée sur la base des niveaux de gris des différentes structures à l’aide des fonctions intégrées de VGSTUDIO MAX. Le système musculaire, les os et le tissu nerveux sont clairement visibles et peuvent être affichés et cachés séparément.

*Données de E. Stanley et D. Blackburn 2015 (California Academy of Sciences), tomographie effectuée par : E. Stanley et M. Faillace de GE Inspection Technologies, LP Technical Solutions Center à San Carlos, CA

Mesure de coordonnées

VGSTUDIO MAX vous permet d’effectuer des mesures en 2D et en 3D directement sur les jeux de données de volume. Le module Mesure de coordonnées est tout ce qu’il vous faut. Les possibilités vont bien au-delà de ce qui peut être accompli en utilisant des méthodes conventionnelles destructives ou d’autres méthodes d’inspection non destructives.

Sur la squelette du Rhinophrynus dorsalis*, le crapaud creusant mexicain, les caractéristiques de mesure ont servi pour déterminer l’anatomie de l’espèce en mesurant, par exemple, la longueur des extrémités ou du corps. Ce type de mesure de structures anatomiques est utilisé pour des études morphologiques comparatives.

*Données de : E. Stanley et D. Blackburn 2015 (California Academy of Sciences), objet scanné par : E. Stanley et M. Faillace de GE Inspection Technologies, LP Technical Solutions Center à San Carlos, CA

Détermination de surface avancée*

Le module Détermination de surface avancée de VGSTUDIO MAX vous permet de rendre visible chaque détail – même ceux qui sont plus petits qu’un voxel. Les niveaux de gris des voxels individuels sont traitées en fonction des niveaux de gris des voxels environnants, donnant une surface plus lisse et plus réaliste. Cette détermination localement adaptative de la surface réduit l’influence d’artéfacts tout en tout en minimisant l’influence de l’utilisateur.

La fonction de détermination localement adaptative de la surface a été utilisée pour préparer le crâne du petit chat Puma concolor** pour réaliser des mesures anatomiques et des visualisations de haute précision. Ces mesures très précises de structures anatomiques peuvent être utilisées pour des études morphologiques comparatives.

*Fait partie du module Mesure de coordonnées
**Données de Volume Graphics GmbH, objet scanné par : Fraunhofer-Zentrum HTL

Option Tranche épaisse/Vue non planaire

VGSTUDIO MAX peut être utilisé pour visualiser des structures réparties sur plusieurs tranches de la pile d’images ou pour afficher des structures courbées. L’option Tranche épaisse permet de combiner des tranches consécutives pour en former une seule vue 2D La fonction Vue non planaire permet de dérouler des objets cylindriques ou d’aplatir une surface bosselée. Ce qui jusqu’alors ne fonctionnait qu’avec des objets cylindriques fonctionne maintenant aussi avec des surfaces de forme libre. Il vous permet de reconnaître et d’illustrer des structures courbées telles que des inscriptions, des ornements, des os ou des vaisseaux sur ou dans un échantillon.

Dans cet exemple*, le mode « Tranche épaisse » a été utilisé pour visualiser la squelette entière d’un rat commun, Rattus norwegicus, dans une vue récapitulative en 2D. À l’origine situées dans différentes tranches de la pile d’images, les structures osseuses internes sont devenues visibles, pouvant ainsi être facilement suivies.

*Données de : Volume Graphics GmbH

Analyse d’épaisseur de paroi

Le module Analyse d’épaisseur de paroi pour VGSTUDIO MAX vous permet de déterminer facilement l’épaisseur de la paroi d’objets faits de matériaux organiques ou inorganiques. Il vous aide à localiser et visualiser automatiquement les différentes épaisseurs de parois directement dans le jeu de données de volume.

Dans le présent*, VGSTUDIO MAX a été utilisé pour examiner et visualiser l’épaisseur de la paroi de la coquille du nautile Allonautilus scrobiculatus, un céphalopode vivant. Dans un rendu 3D avec l’épaisseur de paroi codée par couleur, les parties épaisses de la coquille sont marquées en rouge. L’analyse d’épaisseur de paroi peut être utilisée pour en savoir plus sur l’adaptation des espèces à différentes profondeurs d’eau.

*Données de : R. Hoffmann 2015 (Université de la Ruhr à Bochum), tomographie synchrotron effectuée par : F. Fusseis, X. Xiao, R. Hoffmann

Simulation de la mécanique des structures

Le module Simulation de la mécanique des structures pour VGSTUDIO MAX vous permet d’effectuer des essais virtuels de résistance directement sur les données tomographiques de votre objet. Vous pouvez calculer et visualiser les lignes de force, les déplacements locaux ainsi que les critères pouvant provoquer une rupture comme la contrainte von Mises ou la contrainte principale maximale.

Le module Simulation de la mécanique des structures a été utilisé pour simuler la force exercée sur les différents types de dents de la vipère venimeuse de l’Afrique subsaharienne (Causus rhombeatus). Dans la simulation, une force directe a été appliquée à la pointe du croc. La contrainte von Mises mesurée d’un croc était notablement plus faible que lorsque la même force était appliquée à une dent standard. Cela aboutit à la conclusion que les crocs beaucoup plus grands que les dents standard peuvent résister à une charge nettement plus élevée. Ce type d’analyse aide les scientifiques à comprendre comment la morphologie des crocs s’adapte pour résister aux forces de morsure, comment cela varie entre les types de crocs et à savoir si cela est lié au comportement alimentaire des serpents respectifs.

*Données de du Plessis, A., le Roux, S. G., & Broeckhoven, C. (2016), tomographie effectuée par : Stellenbosch CT Scanner Facility

Analyse de matériaux composites à fibres

Le module Analyse de matériaux composites à fibres pour VGSTUDIO MAX vous permet de traiter des jeux de données volumiques de matériaux fibreux, à petite et à grande échelle. Dans les échantillons de petite taille, VGSTUDIO MAX visualise les fibres individuelles. Lorsqu’il s’agit de données volumiques à une grande échelle, il est possible d’analyser et de visualiser des structures plus grandes telles que des tissus ou des rovings.

Dans cet exemple*, VGSTUDIO MAX a été utilisé pour examiner un tissu multicouche. Étant donné que l’industrie du textile et l’une des plus anciennes au monde, les études archéologiques sur les textiles fournissent souvent des réponses révélatrices aux questions anthropologiques.

*Données de : ITCF Denkendorf

Phénomènes de transport

Le module Phénomènes de transport pour VGSTUDIO MAX vous permet d’effectuer des simulations au niveau des pores sur des données issues d’images tomographiques d’échantillons de sol et de roche ou d’autres matériaux poreux ou composites. Sur la base d’expériences relatives au flux et à la diffusion, vous pouvez calculer des propriétés homogénéisées de matériaux telles que la perméabilité, la tortuosité, le facteur de formation, la diffusivité moléculaire, la résistivité électrique, la conductivité thermique ou la porosité.

Dans le présent exemple, le module Phénomènes de transport a été utilisé pour étudier les propriétés physiques d’un échantillon de grès de la région française de Fontainebleau. Les images prises par un microscanner ont servi de base pour créer une représentation en 3D de l’échantillon. L’échantillon de roche a été laissé intact. VGSTUDIO MAX a ensuite été utilisé pour simuler le flux de fluide au niveau des pores et d’en dériver la perméabilité absolue.

*Données de W. B. Lindquist, A. Venkatarangan, J. Dunsmuir, T.-F. Wong 2000, « Distribution des tailles des pores et des gorges mesurée à partir d’images de grès de Fontainebleau obtenues par tomographie synchrotron », publié dans le «Journal of Geophysical Research»: Solid Earth (105, 21509)

Analyse de structure de mousse

Le module Analyse de structure de mousse pour VGSTUDIO MAX permet de déterminer la structure des cellules de matériaux, allant des matériaux fabriqués synthétiquement aux structures alvéolaires naturelles. Avec ce module, vous pouvez segmenter les données de volume en cellules, entretoises et surfaces de contact, et obtenir de nombreuses valeurs statistiques pour des analyses plus approfondies.

Cet exemple* montre l’analyse d’une pierre ponce hautement poreuse. L’image réunit la visualisation des entretoises segmentées, des épaisseurs de parois et les pures données de volume. Prises dans leur ensemble, ces analyses expliquent comment une pierre ponce légère avec une porosité moyenne de 90 % peut encore être très stable grâce à sa structure en mousse.

*Données de: Volume Graphics GmbH, tomographie effectuée par: GE Munich 

Analyse de porosité/d’inclusions

Le module Analyse de porosité/d’inclusions pour VGSTUDIO MAX vous permet de détecter, d’analyser et de visualiser des structures spécifiques de matériaux solides. Une fois localisés, les pores, les trous et les inclusions peuvent être codés par couleur en fonction de leur volume, diamètre, forme, etc. Pour chaque structure, le logiciel calcule et visualise divers paramètres (position ; sphéricité/compacité ; taille et géométrie ; écart le plus petit par rapport à d’autres structures ; distance de chaque structure par rapport à une surface de référence).

Cet exemple* montre de petites particules denses d’ilménite et de minéraux apparentés qui ont été détectés automatiquement dans les images tomographiques d’une carotte de granite de 40 mm de diamètre. Le module Analyse de porosité/d’inclusions a été utilisé pour coloriser les petites particules en fonction de leur taille. Les géologues explorateurs peuvent se servir de la tomographie et des données de volume pour obtenir de façon non destructives des informations sur l’intérieur de la roche comme base pour une analyse plus approfondie.

*Données de : S. le Roux et A. du Plessis (Stellenbosch University), tomographie effectuée par : Stellenbosch CT Scanner Facility

Comparaison théorique/réel

Le module Comparaison théorique/réel pour VGSTUDIO MAX vous permet de comparer directement deux jeux données de volume et de les évaluer statistiquement. Les différences et les écarts peuvent ensuite être visualisés par code couleur.

Dans cet exemple*, le module Comparaison théorique/réel a été utilisé pour comparer deux molaires fossiles d’un Ptilodus sp., un mammifère précoce vivant il y a environ 60 millions d’ans. Un spécimen moins usé a été comparé à un spécimen plus usé, le rouge et le rose indiquant où les zones usées diffèrent le plus. En comparant les différents degrés d’usure des dents, les paléontologues ont pourraient acquérir des connaissances précieuses sur le régime alimentaire des animaux disparus et sur leur mode de vie.

*Données de : J. Schultz 2015 (Université de Chicago), tomographie synchrotron effectuée par : F. Fusseis, X. Xiao, R. Hoffmann