Cartographie 3D d intérieur et d extérieur

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1 Cartographie 3D d intérieur et d extérieur Séminaire MINES ParisTech PSA Peugeot Citroën Maillages et modèles 3D Pascal LEFEBVRE-ALBARET TECHNODIGIT Version Date:

2 Sommaire L entreprise Technodigit Pourquoi modéliser? Les différents type de modèles Le maillage 3D Modélisation de surfaces CAO 06 Questions / Réponses 2

3 L entreprise TECHNODIGIT Industrie Contrôle qualité CAO 3 Génie civil Patrimoine culturel Topographie Médical CAO dentaire Technodigit acquis par Hexagon division métrologie en DReshaper Application / Reshaper Library SDK Traitement de nuages de points / Filtrage / Recalage / Segmentation Maillage / Modélisation 3D / Texturage / Visite virtuelle Inspection /Formes géométriques / Rapport / Sections

4 Pourquoi modéliser? Nuage de points 4 Discrétisation; discontinuité; distance entre 2 points. Que se passe-t-il entre 2 points. Pas de normale; projection difficile. Couleur => représentation texturée possible mais fortement dépendante de la densité locale et du facteur de zoom. Erreur de mesure; «bruit» de mesure. Zones manquantes (ombres non levées). Impossibilité de calculer volumes, surfaces. Besoin d obtenir une surface ou un volume. La surface est connue approximativement en tout point. Zooms forts possibles. Amélioration, lissage, bouchage de trous, continuité de courbure. Normales connues => projections ; inspection 3D. Plaquage de textures. Volume, surface, moments d inerties.

5 Les différents types de modèles Modèle maillé Surfaces CAO Maillage par extraction de formes Maillage automatique Optimisation Lissage Création de polylignes Création de courbes Création de patchs CAO Extraction plans, etc. Moindres carrés Maillage «manuel» 5

6 Le maillage triangulaire Maillage 2D d un semis Région de Voronoï ( ) Triangles de Delaunay ( ) Cercle circonscrit Triangulation surfacique 2,5D Maillage 3D d un semis Région de Voronoï 3D Tétraèdres de Delaunay Sphère circonscrite Maillage tétraédrique 3D Maillage volumique Maillage surfacique 3D Par collage de maillages 2D Maillage direct 3D 6

7 Philosophies de maillage Enrichissement jusqu à la qualité optimum Maillage grossier et rapide; sélection des «meilleurs» points. Enrichissement à une certaine tolérance. Surface «au milieu du bruit». Exemple avec la victoire de Samothrace. Dégradation jusqu à la qualité optimum Maillage d un grand nombre de points (tous les points dans certains cas). Lissage ; élimination du bruit. Réduction à un nombre acceptable de triangles. 7

8 Orientation des triangles selon les courbures Organisation Voronoï favorable pour le calcul de la surface mais provoque l effet chanfrein. Les liens entre les sommets suivant les courbures permettent une meilleure précision géométrique sans augmenter la complexité du modèle. 8

9 Les difficultés pour obtenir un «bon» maillage S affranchir du bruit de mesure et faire ressortir les détails réels. Obtenir un maillage cohérent et pas un «sac de triangles». Bien détecter les trous et boucher les zones non mesurées. Bien gérer les parois minces. Bien gérer les petits rayons et les angles vifs. Obtenir un maillage aussi léger que possible. 9

10 Exemple de maillages 3D Exemples d objets du paysage urbain Façade Statue équestre Chapelle de Guillaume Tell Exemples de levés à grande échelle LiDAR aérien (Lausanne) Classification des points du nuage Création d un MNT LiDAR terrestre 10

11 11 Maillage optimum par extraction de formes

12 Mesures Inspection Comparaison théorique / mesuré Mesures Dimensions, distances, angles, Sections: Transversales Profils en travers (tunnel) Coupe sur un bâtiment (bâtiment) Horizontales Courbes de niveaux (mountain lake) Plan de bâtiments (cf Beginner s Guide) Volumes / cubatures Objets clos Volumes entre deux surfaces 12

13 Plaquage de textures Plusieurs possibilités: Avec points de référence, A l aide des paramètres de l appareil photo (positionnement, orientation, distorsions, ), Avec une texture répétitive, A partir des couleurs du nuage de points. Exemples: Monument Marseille Route de montagne Totem 13

14 Modélisation par surfaces CAO Ø Etape n 1 indispensable avoir un «bon» maillage Modelage surfacique Construction d un réseau de polylignes. Segmentation des polylignes. Approximation des polylignes en courbes Bspline. Détection des contraintes aux limites. Remplissage par des patchs surfaciques Bspline. Modelage volumique Créations de volumes élémentaires. Combinaison des volumes par opérations booléennes. 14

15 Merci de votre attention. Questions? 15

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