De nombreux appareils permettent désormais de « capturer la réalité ». Mais que désigne ce terme ?

Que signifie capturer la réalité ?

L’expression « capture de la réalité » englobe l’ensemble des pratiques ayant pour objectif de créer une reconstruction 3D virtuelle d’une scène existant dans le monde réel. S’il n’était pas spécifiquement question de 3D, alors une photographie ou une vidéo entreraient dans cette définition.

Capturer une scène en 3D revient donc à la « scanner en 3D ». Ce terme présente l’avantage d’être assez évocateur grâce à l’analogie avec le matériel d’imagerie médicale qui a lui aussi pour objet de numériser un corps existant. Appliqué au monde non-médical, le terme « scanner » présente toutefois l’inconvénient de désigner un matériel spécifique d’acquisition 3D et ne peut donc pas être utilisé pour désigner l’ensemble des méthodes de numérisation 3D.

Retenons donc que capturer la réalité = numériser en 3D une scène existante

Comment numériser en 3D ?

Avant de parler des outils, parlons des méthodes. Deux méthodes d’acquisition 3D sont communément utilisées pour la production de données géospatiales :

1. la lasergrammétrie, reposant sur le Lidar,
2. la photogrammétrie, reposant sur la photo

Numérisation 3D par lasergrammétrie (Lidar)

Si vous avez déjà vu ou utilisé un télémètre laser, alors vous savez déjà ce qu’est le Lidar : une technique de « détection et estimation de la distance par la lumière ». En pratique, le lidar consiste à émettre un faisceau laser en direction d’un objet distant et de mesurer le temps requis pour observer sa réflexion.

Connaissant la vitesse de la lumière, il devient alors facile de déduire la distance de l’objet impacté en fonction du « temps de vol ». Cette définition est très simplifiée, l’objet de cet article n’étant pas de nous focaliser sur les techniques mais sur la nature des données 3D produites et leur utilisation dans RIM-Nat.

Les appareils de lasergrammétrie automatisent les mesures optiques en envoyant plusieurs milliers à millions de pulses à la seconde, dans plusieurs directions, afin de récupérer les distances de l’ensemble des points impactés. La donnée finalement produite est nommée « nuages de points » : un semi de points ayant des coordonnées 3D dans un système cartésien.

Les appareils reposant sur le Lidar sont communément nommés :

• « scanner 3D », « scanner laser 3D », « scanner laser terrestre »,
• « lidar aérien »

Le lidar aérien est utilisé en cartographie de grande échelle pour numériser des portions importantes de territoire. Un exemple récent est l’IGN qui numérise l’ensemble du territoire de cette manière.

Les scanner laser 3D sont des appareils destinés à la numérisation d’environnement à plus petite échelle :

• numérisation de bâtiment, d’ouvrages et d’infrastructures,
• numérisation de terrains et de sites naturels.

De plus en plus utilisés par les géomètres, ces appareils permettent de considérablement réduire le temps d’arpentage tout en démultipliant la précision des informations 3D concernant la scène.

Les scanner laser modernes numérisent plusieurs millions de points par seconde

Les scanners laser 3D ont radicalement changé les pratiques de topographie et ont largement contribué à produire des données 3D massives dont l’usage a fini par s’avérer complexe (avant RIM-Nat !)

Numérisation 3D par photogrammétrie

La photogrammétrie est la seconde méthode d’acquisition 3D largement utilisée dans la numération de données géospatiales. Son fonctionnement ne nécessite pas d’appareils d’acquisition complexe. Un simple capteur photo ou même un téléphone portable est suffisant !

La photogrammétrie consiste à effectuer des mesures dans une scène, en utilisant la parallaxe obtenue entre des images acquises selon des points de vue différents, à la manière de nos deux yeux qui permettent, grâce à l’analyse que réalise notre cerveau, de déduire une information sur les distances dans l’observation d’une scène.

Appliqué à l’informatique, le principe est le même : produire des images dans une grande variété de points de vue puis lancer des calculs de corrélation entre ces images afin de déduire des informations sur les positions relatives des objets entre eux et finalement obtenir une reconstruction 3D de la scène.

La photogrammétrie rend l’acquisition plus accessible en ne nécessitant pas de matériel de captation complexe, mais nécessite tout de même de posséder le matériel et les logiciels informatiques puissants.

Du fait de ces caractéristiques, la photogrammétrie est souvent associée monde des drones. Obtenir des points de vue en hauteur d’une scène est devenu très simple grâce aux drones.

Les données produites par photogrammétrie peuvent être de deux types :

• nuages de points, comme pour le Lidar,
• maillage 3D texturés

Un maillage 3D texturé, souvent nommé par sa traduction anglaise « mesh », est un assemblage de faces 3D interconnectées constituant la géométrie de surface de la scène, sur laquelle une texture photographique (provenant des photos) est appliquée.

Un maillage texturé est bien plus réaliste et esthétique qu’un nuage de points et facilite la compréhension d’une scène.

Comment partager les données de numérisation 3D ?

Nous avons évoqué ici deux types de données : nuages de points et maillages texturés. Ces deux types ne constituent pas l’ensemble des données géospatiales communément employées sur les projets d’aménagement et de construction. Néanmoins, ils sont assez représentatifs de la difficulté à laquelle les professionnels se heurtent de plus en plus :

Comment permettre l’accès instantané à des données 3D massives et complexes pour répondre aux besoins de mon métier ?

Nous avons justement développé RIM-Nat pour répondre à ce problème fondamental. Car sans usage opérationnel, aucune donnée 3D ne peut avoir de valeur.

Si vous êtes géomètre, constructeur ou aménageur et que vous investissez dans le monde de la capture de la réalité : RIM-Nat vous permet de valoriser vos données 3D, tout au long de la vie de votre projet, afin de donner l’utilité opérationnelle requise pour générer un retour sur vos investissements.

Si vous êtes maitre d’ouvrage, gestionnaire ou concessionnaire : RIM-Nat vous permet de centraliser les données documentant vos actifs, acquises aux différentes étapes de la vie de vos projets, dans un double numérique 3D accessible en temps réel.