Modèles 3D pour explorer l’avenir de la numérisation urbaine

Modèles 3D pour explorer l'avenir de la numérisation urbaine

La caméra ScanVan. Crédit: DHLAB / EPFL

ScanVan, un projet de quatre ans visant à développer de nouvelles technologies pour numériser les villes, a atteint son point culminant en mars 2021. Il s’agissait d’une collaboration tripartite suisse entre des chercheurs du Laboratoire des sciences humaines numériques de l’EPFL, de l’Institut d’ingénierie des systèmes HES-SO Valais / Wallis et le Centre des technologies de l’information, de la société et du droit de l’Université de Zurich, financé par le programme national de recherche Big Data du FNS. Ensemble, l’équipe a porté le projet de la conception théorique, en passant par la mise en œuvre pratique, à l’exploration des futures applications sociales et commerciales.

ScanVan contribue à faire avancer une nouvelle frontière importante dans les technologies de l’information et de la communication: la production de modèles urbains en 3D. La plupart des systèmes de numérisation existants utilisent des systèmes laser expansifs ou des approches photogrammétriques basées sur des caméras photographiques standard qui ne sont pas à l’épreuve des erreurs et nécessitent donc plusieurs cycles de numérisation. L’équipe ScanVan a développé un système d’acquisition sphérique omnidirectionnel associé à un algorithme dédié qui garantit une haute efficacité de numérisation et de calcul photogrammétrique. Le système produit des images sphériques par incréments réguliers lorsqu’il est monté sur un véhicule en mouvement (le ScanVan). En pratique, le ScanVan n’a besoin de traverser qu’une seule fois une rue donnée pour acquérir suffisamment de matériel visuel pour une reproduction en trois dimensions. Nils Hamel explique la logique derrière la caméra:

«L’objectif est de tirer parti d’un appareil capable de voir toute la sphère qui l’entoure pour capturer tous les aspects de la scène en un seul plan. Une telle stratégie atténue considérablement le problème de la connectivité des images car les captures se font à proximité. garantir un grand chevauchement dans toutes les situations.Le graphe de connectivité derrière l’acquisition d’image est donc simplifié, conduisant à une campagne d’acquisition beaucoup plus simple et rapprochant la photogrammétrie d’une technologie réelle et de pointe pour la cartographie 3D et 4D continue. « 

Ces avancées permettent d’envisager de scanner une ville entière à intervalles réguliers, créant ainsi une représentation 4D de la ville (3D + temps). L’équipe ScanVan a testé cette technologie en produisant un modèle entièrement aligné de la ville de Sion à l’aide d’un prototype du véhicule. L’équipe de l’EPFL s’est concentrée sur les modèles théoriques et informatiques initiaux. L’équipe HES-SO Valais / Wallis dirigée par Pierre-André Mudry a pris la responsabilité de la construction de la caméra sphérique innovante et a équipé le véhicule du matériel informatique et des logiciels appropriés. Sur le développement de la technologie ScanVan, Mudry réfléchit:






https://www.youtube.com/watch?v=/cTnUVnr7EEw

Credit: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

«Combler le fossé entre la théorie et sa mise en œuvre dans le monde réel nécessitait une méthodologie intégrative où les compétences en ingénierie appliquée de notre Institut pourraient compléter les techniques développées à l’EPFL. Dans le cadre de ce projet, nous avons démontré dans de nombreux cas comment une synergie réussie entre fondamental et appliqué Les sciences peuvent être bénéfiques, par exemple avec un miroir défini mathématiquement qui pourrait être construit avec des contraintes du monde réel et intégré avec succès avec son système d’acquisition, dans un véhicule de conduite. « 

En 2020, l’Université de Zurich a rejoint le projet pour travailler sur les problèmes potentiels de confidentialité liés au développement de modèles 3D haute résolution. Florent Thouvenin et son équipe ont analysé comment assurer la conformité juridique des techniques d’acquisition ScanVan avec les lois suisses qui protègent les informations personnelles identifiables. Une approche de confidentialité dès la conception a été utilisée pour construire le pipeline de traitement et les interfaces d’exploration. Cela comprend des processus algorithmiques automatiques pour brouiller les informations identifiables concernant les personnes et les véhicules, ainsi qu’une couche supplémentaire de contrôle humain pour promouvoir la transparence publique. Thouvenin décrit comment son équipe a collaboré à la mise en œuvre pratique du ScanVan:

« Générer des modèles urbains 3D à partir d’images sphériques est une approche technique très intéressante. Cependant, la collecte de données dans l’espace public à l’aide de caméras conduit au fait que des personnes aléatoires sont représentées dans les images. Diverses dispositions légales, notamment les lois sur la protection des données, doivent Cette conformité peut être grandement simplifiée en observant l’approche de la protection de la vie privée dès la conception à un stade précoce du développement. En appliquant cette approche, nous avons analysé la technologie au regard de la législation suisse et européenne sur la protection des données et proposé des considérations de conception et des actions recommandées pour surmonter les problèmes juridiques identifiés au cours du projet. « 

Si le ScanVan est encore au stade de prototype, il a des implications futures pour le déploiement commercial et la gouvernance des services qui dépendent de la digitalisation urbaine, comme les programmes de voitures autonomes: un lien qui peut être approfondi avec l’aide du Mobility Lab Sion Valais . Le ScanVan est un système relativement compact et évolutif, ce qui ouvre la possibilité aux gouvernements locaux et aux entreprises de revendiquer une plus grande autonomie de données par rapport aux poids lourds actuels de la numérisation urbaine tels que Google. Cela permettrait également de gérer les décisions relatives à la vie privée individuelle d’une manière plus localisée et responsable publiquement. Pour Frédéric Kaplan, directeur du Laboratoire des Humanités Numériques de l’EPFL, la plupart des villes sont désormais à la croisée des chemins:

<< Dans un proche avenir, il y aura un grand fossé entre les villes qui gèrent de manière autonome des jumeaux numériques régulièrement mis à jour et celles qui dépendent encore d'anciens systèmes d'information géographique. Les premières s'engageront dans une trajectoire de développement basée sur des systèmes d'information auto-améliorés qui peuvent être utilisés. grâce à leur modèle 4D, ces villes pourront déployer des interfaces de réalité augmentée, une logistique auto-optimisée et des véhicules autonomes supplémentaires qui produiront, à leur tour, des représentations en temps réel encore plus précises. passé avec leur avenir. Les autres resteront coincés avec une compréhension statique de l'espace urbain du siècle précédent. "


Les modèles de villes 3D peuvent servir à des centaines de fins


Provided by
Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

Citation: Modèles 3D pour explorer l’avenir de la numérisation urbaine (23 avril 2021) récupéré le 23 avril 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-04-3d-explore-future-urban-digitization.html

Ce document est soumis au droit d’auteur. En dehors de toute utilisation équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans l’autorisation écrite. Le contenu est fourni seulement pour information.