Brevet FR3081249A1 — publié le 20191122

Description Procédé d'intégration et de restitution de données visant à récoler et à visualiser en réalité augmentée les réseaux enterrés. 1._ Domaine technique de l'invention [0001] L'invention concerne un procédé d'intégration et de restitution de données visant à récoler et à visualiser en réalité augmentée les réseaux enterrés avec un smartphone. [0002] Par réseaux enterrés, on comprend des réseaux de fluides, de gaz, d'énergie, de données, comprenant des gaines, des tuyaux, des câbles et enterrés sous la surface. L'art antérieur. [0003] Il existe des procédés de collecte et de traitement de données visant à représenter des réseaux de canalisations en 3D. La demande de brevet US2011209081 décrit des procédés, des systèmes et un support lisible par ordinateur permettant de construire des modèles de données multidimensionnels pour des réseaux de distribution. Les caractéristiques géométriques sont extraites d'une représentation 2D d'un réseau de distribution comprenant une pluralité d'objets ayant une relation les uns avec les autres au sein d'un réseau. Les éléments de réseau de distribution sont générés à partir des éléments géométriques selon un modèle de distribution de réseau. Les éléments de réseau de distribution comprennent des objets et des composants du réseau et comprennent des informations sémantiques sur les attributs associés et les relations de ceux-ci. Les éléments de réseau de distribution peuvent être validés en utilisant des règles pour détecter des erreurs dans la génération du ou des éléments de réseau de distribution. Les éléments de réseaux de distribution peuvent être affinés et un modèle numérique multidimensionnel construit à partir des éléments de réseau de distribution selon le modèle de réseau de distribution. [0004] Ce procédé antérieur permet entre-autres de réaliser des représentations de réseaux en 3D à partir de plans traditionnels en 2D et de bibliothèques d'objets. Il ne permet pas d'enrichir ces plans de données issues de photos prises sur le terrain, ni de réaliser un plan du réseau en réalité augmentée permettant à un chef de chantier ou à un ouvrier de voir sur le terrain le réseau sur lequel il intervient pour construire ou réparer un réseau enterré. 2. Description de l'invention. [0005] Le procédé d'intégration et de restitution de données visant à récoler et à visualiser en réalité augmentée les réseaux enterrés comprend les étapes principales suivantes : [0006] Prise de vues (photos ou vidéos) in situ des réseaux, de la tranchée et de son environnement par l'équipe de chantier avec un appareil, par exemple un smartphone, permettant de localiser chaque vue et de transmettre les vues à un bureau d'études, [0007] Acceptation ou refus des vues par l'application informatique en fonction de leur qualité, [0008] Modélisation dans un nuage de points en 3D des dites vues, comprenant les sous-étapes suivantes : [0009] Nettoyage du nuage de points consistant à extraire des éléments extérieurs au réseau, par exemple le mobilier urbain et les façades environnantes. [0010] Elaboration du plan de récolement géolocalisé ainsi que de l'environnement [0011] Elaboration du plan MNT (Modèle Numérique Terrain) 3D des réseaux et de leur environnement pour visualisation avec tranchées fictives, sélection des réseaux, détails sur la profondeur et les caractéristiques des réseaux. [0012] Intégration dans une plateforme de développement 3D [0013] Détermination du point de calage, de la mise à l'échelle et de minimisation des dérives de positionnement. [0014] Mise à disposition pour visualisation sur smartphone et/ou lunettes de réalité augmentée. [0015] Plus précisément, l'étape de modélisation dans un nuage 3D des vues comprend les sous étapes suivantes : [0016] Détection, localisation et identification de points de référence dans toutes les vues, [0017] Détermination de l'orientation relative et passage des coordonnées photos à des coordonnées modèles, [0018] Détection et identification dans le modèle 3D, de points de référence servant à envoyer un géomètre relever en absolu les points exacts à lever dans un référentiel déterminé, [0019] Détermination de l'orientation absolue et passage de coordonnées modèles à des coordonnées terrains. 3. Description détaillée d'un mode de réalisation du procédé. [0020] La description détaillée, donnée à titre d'exemple, s'appuie sur les dessins et photos annexés dans lesquels : [0021] La figure 1 présente un ensemble de photos d'un réseau enterré prises sur un chantier. [0022] Les figures 2 à 6 illustrent les étapes de travail sur les photos pour la réalisation du procédé selon l'invention. [0023] En référence à la figure 1, les différentes vues, prises avec un smartphone, montrent des réseaux enterrés en cours de construction, de maintenance ou simplement excavés. On y voit des tuyaux de fluide dans des tranchées ouvertes. Ces photos sont prises avant remblaiement de la tranchée afin d'obtenir une vue exhaustive des réseaux. Les photographies sont prises par le chef de chantier ou l'un de ses collaborateurs. Les photos sont prises à intervalles réguliers tout autour de la tranchée. Chaque point, ou pixel, de chaque photo doit se retrouver sur 3 photos au moins. Ces photos sont ensuite envoyées via une application au bureau d'études. Cette application va décider d'accepter ou non la série de photos, sur des critères de recouvrement, de taille du pixel image et de distance. En cas de refus, un message est envoyé à l'expéditeur lui demandant de recommencer la série de photos. En cas d'acceptation, les photos sont transmises au bureau d'études. [0024] La figure 2, présente une modélisation 3D d'une partie du réseau, après retraitement des photos avec le logiciel Agisoft Photoscan. Le traitement d'images sous PhotoScan comprend trois étapes principales : le chargement des images, l'alignement des caméras et la construction d'un nuage de points dense. Le chargement des images : le logiciel PhotoScan propose un calcul automatique sur la qualité des images qui analyse le contraste entre les pixels, complément utile pour sélectionner les photos à conserver. Le logiciel va retrouver la position de l'appareil de prise de vue ainsi que l'orientation de chaque image. Un nuage de point éparse va également être créé. L'alignement des caméras repose sur la détection de points d'intérêts dans les images. Pour chaque point généré, un descripteur local est calculé. Un descripteur est un élément que l'on peut retrouver d'une image à l'autre. Ces descripteurs sont donc utilisés par la suite pour apparier les points d'intérêts entre images. Egalement, un géomètre est mandaté pour obtenir les coordonnées de ces points selon un référentiel topographique prédéterminé. L'orientation des caméras : le logiciel PhotoScan commence un premier calcul grossier en déterminant approximativement la localisation des caméras puis avec un jeu d'itération, ce positionnement est affiné La modélisation en nuage de points est relative (chaque voxel par rapport à l'autre) puis absolue après l'insertion des coordonnées des descripteurs selon le référentiel topographique. Dès que 3 points sont connus dans le modèle, le logiciel calcule la totalité des coordonnées en absolu dans le référentiel topographique en question. [0025] La figure 3 présente une modélisation 3D après nettoyage avec le logiciel Trimble Realworks. Trimble Realworks est utilisé pour deux actions sur le nuage de points 3D: Le nettoyage des points inutiles L'échantillonnage par maillage (réduction de la densité des points). [0026] La figure 4 montre un plan DWG d'un réseau enterré tel que construit. Le passage du nuage de points en plan DWG se fait avec le logiciel Trimble Realworks et se décompose en 2 étapes : La création de polylignes 3D représentant les conduites et les arêtes des points haut et bas des voiries, des façades de bâtiments, des fenêtres, ... L'export vers Autocad qui transforme le nuage de points et ses polylignes en fichier DWG. [0027] La figure 5 montre un plan MNT 3D d'un réseau et de son environnement. Dans le logiciel Autocad, le fichier DWG est récupéré et permet la construction du Modele Numérique Terrain (MNT) en 3D, à partir des polylignes 3D créés à l'étape précédente. Le modèle MNT inclut les réseaux enterrés ainsi que les symboles extérieurs de l'environnement (Mobilier urbain, façade, zone sensible, ...). C'est à ce moment qu'est créée une tranchée fictive autour des réseaux qui va permettre une meilleure visualisation des réseaux enterrés par contraste entre la couleur et la profondeur de la tranchée et les couleurs et profondeur des réseaux. [0028] La figure 6 montre un plan en réalité augmentée dans son environnement. Préalablement, le modèle a été importé en DWG puis exporté en FBX ou OBJ depuis le logiciel 3ds Max pour être importé en FBX ou OBJ dans Unity. [0029] Unity va permettre de modifier le modèle : En identifiant plusieurs points de calage que l'utilisateur va utiliser lors de ses déplacements pour éviter les dérives de positionnement. En important dans une boîte de dialogue des informations concernant les réseaux visualisables à travers le smartphone ou les lunettes (Date de pose, fluide transporté, Matériau du réseau, ...). En insérant une boite de dialogue permettant de sélectionner les réseaux à visualiser en réalité augmentée. En mettant le modèle à l'échelle. En permettant la visualisation en profondeur des réseaux grâce à la mise en perspective des réseaux dans la tranchée. Ensuite, le modèle est importé dans l'appareil de visualisation via une plateforme pour enfin être calé / ancré dans son environnement réel puis visualisé sur smartphone et / ou lunettes de réalité