WO2013175022A1 - Systems and methods for topography and three-dimensional reconstruction from a scatter plot and computer storage media for said systems and methods - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to the field of topography, that is to say of the precise measurement (without the use of a point cloud and computer storage media for these systems and methods. representation bias in contrast to environmental mapping (eg, land, urban or rural or industrial landscapes, seabed, etc.).
- the present invention more particularly relates to a system and a method for three-dimensional reconstruction (and extraction of technical characteristics in some embodiments) of an environment from data representative of at least one cloud of points from a survey. topographic record in the environment by means of wave-scan measurement.
- the invention is particularly suitable, but not limited, to data such as data of the LIDAR type ("Llght Detection And Ranging" according to the English terminology) for example.
- the invention applies to any type of data representative of a point reading of an environment produced by at least one wave scan measurement means.
- a wave scan measurement means may be a scanning laser, a sonar, a radar (for example a ground penetrating radar) or any other device.
- the present invention also relates to a surveying system and method implemented directly in the surveyed environment.
- a vehicle embeds point recording means comprising means for measuring by wave scanning, such as scanning laser scanners, for example 2 to 5 LIDAR, sometimes associated with image-capturing means (such as cameras for example).
- wave scanning such as scanning laser scanners, for example 2 to 5 LIDAR
- image-capturing means such as cameras for example.
- This type of method has many advantages, but also has drawbacks because it generates data files that are very large, both for point clouds and recorded images (of the order of 300 MB of data per hour). ).
- this type of process poses the technical problem of the readability of the point clouds which proves to be very delicate.
- the present invention therefore aims to overcome at least one of the disadvantages of the prior art by providing a three-dimensional reconstruction method to obtain a faithful reconstruction and / or fast and / or inexpensive in time and / or capacity of calculation.
- a method of three-dimensional reconstruction of an environment from data representative of at least one cloud of points taken by means of topographic measurement by wave scanning the method being implemented in a system comprising data processing means accessing storage means containing said data whose points are indexed at least according to at least one index and their spatial coordinates in a three-dimensional space, characterized in that it comprises:
- a triangulation of the bands between the polygonal lines of each of the consecutive sections by at least one iterative advance of front of successive triangles according to at least one temporal chronology, each of the successive triangular fronts being defined, starting from a segment connecting a point of the polygonal line of a section to a point of the polygonal line of the following section, forming a triangle with the following point, in the said temporal chronology, one of these two points of the two polygonal lines and which is the least distant, in terms of distance in three-dimensional space, from the polygonal line to which it belongs not, this triangulation making it possible to obtain a map comprising a plurality of triangles whose vertices are formed by said points of the data,
- the present invention aims to overcome at least one of the disadvantages of the prior art by providing a three-dimensional reconstruction system to obtain a faithful reconstruction and / or fast and / or inexpensive time and / or computing capabilities.
- a three-dimensional reconstruction system based on data representative of at least one cloud of points recorded by wave-scan topographic measurement means, comprising data processing means accessing storage means containing said data representative of at least one cloud of at least one indexed points and their spatial coordinates in a three-dimensional space, characterized in that the processing means execute at least one software configured for implementing the method according to various embodiments of the invention.
- the present invention therefore aims to overcome at least one of the drawbacks of the prior art by providing a method of topography that is fast and reliable, to obtain a faithful reconstruction and / or fast and / or inexpensive time and / or in computing capabilities.
- a topography method comprising at least one point recording by at least one wave scanning measurement means scanning the points of the environment by a determined scan in a plane of the three-dimensional space, said reading. listing the points at least according to at least one index and according to their spatial coordinates in the three-dimensional space, characterized in that the survey provides at least one reference point among the points recorded and that the method is implemented by a system which comprises data processing means performing an acquisition of data representative of the points recorded by the measuring means and sorting said data, during the acquisition, by classifying the points in increasing order of at least one index, by means of at least a buffer memory for temporarily storing, pending the return of the wave for a point of a given index, the index points sup to the given index, until the return of the wave is received for the point corresponding to this given index and allows to order the different points according to their index in the buffer memory and / or storage means of the system, this sorting during the acquisition of data allowing the implementation of the method according to various embodiments of the invention, in real time
- the present invention aims to overcome at least one of the disadvantages of the prior art by providing a topography system that is fast and reliable, to obtain a faithful reconstruction and / or fast and / or inexpensive in time and / or in computing capabilities.
- a topography system comprising at least one wave scan topographic measuring means scanning the points of an environment by a determined scan in a three-dimensional space plane, and listing the points at least according to the minus one index and according to their spatial coordinates in the three-dimensional space, characterized in that the processing means execute at least one software configured for the implementation of the method according to various embodiments of the invention, as and when of data acquisition.
- FIG. 1 shows a schematic representation of an example of a cloud of points obtained by means of topographic measurement by wave scanning, according to various embodiments
- FIG. 2 shows a schematic representation of an example of a plurality of sections determined from a scatterplot, with the average surface of each of the sections and a reference point, according to various embodiments;
- FIG. 3 shows a schematic representation of an example of polygonal lines joining all the points of each of the sections, according to various embodiments
- FIG. 4 shows a schematic representation of an example of successive triangular fronts for the triangulation of the bands between the polygonal lines of the successive sections, according to various embodiments
- FIG. 5 shows a schematic representation of an example of a triangulation map obtained from the polygonal lines on a cloud of points, according to various embodiments
- FIG. 6 shows a schematic representation of an example of a simplified map obtained from a triangulation map, according to various embodiments
- FIG. 7 shows a schematic representation of an example of deletion, during simplification according to various embodiments.
- FIG. 8 shows a schematic representation of an optimization example, during simplification according to various embodiments
- FIG. 9 shows an example of data representative of a scatter plot, in a LAS format
- FIG. 10 shows a schematic representation of an optimization example, during simplification according to various embodiments
- FIG. 1 1 shows a schematic representation of a system according to various embodiments
- FIG. 12 shows a schematic representation of a method according to various embodiments
- FIG. 13A shows an example of data representative of a point cloud corresponding to the survey of an environment by topographic measurement means, and on the basis of these data
- FIG. 13B shows the result of the determination of the sections
- FIG. 13C shows the result of the triangulation
- FIG. 13D shows an enlargement of a portion of FIG. 13C
- FIGS. 13E and 13F each show the result of the determination of a characteristic, respectively, geometric and physical
- FIG. 13G shows the result of the simplification
- Figure 13H shows an enlargement of a portion of Figure 13G.
- the present invention relates to a system and method for three-dimensional reconstruction of an environment, and a system and a topography process.
- the invention relates to three-dimensional reconstruction (possibly with the extraction of technical characteristics and / or the detection of at least one element) of an environment (or an object) from data (D) representative of at least one cloud of points (P n ) recorded by means of topographic measurement (12) by wave scanning, but the invention thus also relates to the topographic survey itself.
- wave scan means of topographic measurement are used in the present description in their meaning meaning that at least one device for transmitting a wave sweeping a field makes it possible to record points (and thus “to measure the shape ”) Of an object or an environment. These terms must not be interpreted in a limiting manner, and must not be interpreted in particular as being limited to topography in the classical sense of the term (terrain topography) because the present invention may be implemented on a "topographied" object. by means of measurement by scanning wave moving around the object or fixed with respect to the object which undergoes variations of shapes, under the effect of constraints for example (case of a dam for example).
- the term environment refers to any type of place whose topography is recorded by these measuring means and must not be interpreted in a limiting manner and the term object refers to any entity whose various parameters such as shape (but also color, reflectance, heat or any other parameter or parameter variation over time) can be measured by these measuring means.
- the invention applies to any type of data representative of a reading of points of an environment, made by at least one wave scan measurement means.
- a wave scan measurement means may be a scanning laser, a sonar, a radar (for example a ground penetrating radar) or any other device.
- This application details various embodiments of the invention with reference to the example of the "mobile mapping" method mentioned in the preamble, but is not limited to this particular application.
- the invention can be applied to fixed measuring means or measuring means placed on any type of moving support (for example a rolling or flying or floating vehicle, etc.) insofar as the technology of Wave-scan measurement is used to obtain a cloud of points recorded in the environment or on the object whose three-dimensional reconstruction is desired (ie, "modeling").
- moving support for example a rolling or flying or floating vehicle, etc.
- Wave-scan measurement is used to obtain a cloud of points recorded in the environment or on the object whose three-dimensional reconstruction is desired (ie, "modeling").
- GIS Geographical Information System
- CAD computer-aided design
- GNSS global satellite navigation system
- inertial unit preferably from the relatively fast GNSS base stations
- CAD type of the order of a centimeter
- it is downright all these means (differential and inertial) with local base stations and accurate treatment of the location of the measuring means.
- the Differential Global Positioning System (DGPS or Differential GNSS or GPS Differential) is a GPS enhancement that provides improved location accuracy, from 15 meters GPS at nominal accuracy to about 10 cm in the case of best implementations .
- the DGPS uses a network of fixed, ground-based reference stations to diffuse the difference between the positions indicated by the satellite systems and fixed known positions. These stations diffuse the difference between the pseudo-distances ("pseudorange" according to the English terminology) to the measured and real satellites (calculated internally), and the reception stations can correct their pseudo-distances by the same quantity.
- the digital correction signal is generally broadcast locally on a field using short-range transmitters.
- scanning laser scanners such as for example 2 to 5 LIDAR
- These measuring means are often associated with positioning means, for example 2 to 3 GPS, supplemented or not with positioning correction means such as an inertial unit and / or a DGPS system ("Differential Global Positioning System").
- the reading means frequently include image-capturing means, for example 2 to 8 cameras.
- This collection of points is possibly associated with a collection of georeferenced images (for example a point of view every 2 meters).
- georeferenced refers in the present application to the fact that reference is made to spatial coordinates, as understood by the general definition of this term, but preferably that reference is also made to at least one index, such as the time for example, for implementation by the present invention. It is known in the prior art to correct the GPS coordinates of the measuring means during their displacement to obtain accurate readings of points whose measured coordinates are transposable in the Earth's coordinate system and no details will be provided on this aspect. in this application. Then, from these data, an operator can digitize topographic objects in the images obtained. Laser scanning (or other survey methods within the scope of the present invention) is a tool for creating information (ie, point clouds are not a deliverable). Thanks to these tools, we can generate information on:
- Target detection control point cloud recording
- edge detection edge detection
- DEM digital elevation model
- LandXML export (a data format specialized, containing data of civil engineering measures and study, commonly used in urban or rural development and in the transport industry).
- Signaling signal detection, pole detection, marking detection, photogrammetry / inventory by laser scanner.
- a triangulated irregular network is a digital data structure used in a geographic information system (GIS) for the representation of a surface.
- GIS geographic information system
- a TIN is a vector representation of the physical land surface or seabed, consisting of irregularly distributed nodes and lines with three-dimensional coordinates (x, y, and z) that are arranged in a network of non-overlapping triangles.
- TINs are often derived from elevation data of a digital elevation (DEM) data model.
- the present invention finds many applications in various fields.
- the invention allows modeling of an environment or an object, but also allows the detection of elements (from particular shapes or characteristics) in the environment or on the object.
- certain embodiments of the invention may be used to characterize linear objects (arcs) and areal objects that describe the environment, including (in an illustrative and non-limiting manner) the urban landscape of the street:
- - sanitation and sewers round or square buffers, drains, gully, etc.
- gas and electricity counting boxes, supports, overhead cables, junction box on the ground, etc.
- - water supply locks for special valves, inspection frame, floor counting boxes, etc.
- each laser In mobile mapping, each laser generates a semblance of terrain cut because it generates a plurality of raised points at the intersection between the surface of the environment and the scanning plane of the laser. Each section is generally spaced from the previous one about 2 to 5 cm depending on the speed of movement of the vehicle on which the lasers are embedded (these distances are therefore given by way of illustrative and non-limiting example). Inside the field, the points will for example be separated by 2 to 3 cm and aligned, to the sound, on a line almost straight but deformed helically in the direction of the trajectory of the vehicle. However, the data is "disorganized" and delivered as a scatterplot whose tricky processing is facilitated by various embodiments of the present invention.
- certain embodiments of the invention relate to a method for three-dimensional reconstruction of an environment from data (D) representative of at least one cloud of points (P n ) recorded (measured, recorded) by means of topographic measurement (12) by wave scanning.
- This method is generally implemented in a system (1), for example such as a computer, comprising data processing means (10), such as at least one processor, accessing storage means (1 1 ), such as storage disks and / or RAMs for example, containing said data (D) whose points (P n ) are listed at least according to at least one index (IT, A, n) and their spatial coordinates (x, y, z) in a three-dimensional space.
- the measuring means (12) are generally georeferenced, that is to say that their spatial coordinates are determined.
- the term "georeferencing" can be understood in the present application as also indicating a time referencing.
- the points recorded are also georeferenced, ie their spatial coordinates are determined by the survey, but the time is also recorded for each of the points, whether it is a survey by measuring means moving or not, because in the case of fixed measuring means (12), it is precisely the displacement of the environment or the surveyed object that is monitored over time. It should be noted, however, that if the representative data in the survey uses other survey indices, referencing could use these indices, as detailed below.
- the term "environment” used in the present application will have to be interpreted as being able to designate an object or any entity, to unless it is explicitly mentioned that it is only an environment (for example in which the measuring means are moving).
- the method preferably comprises:
- (Si) consecutive comprising a plurality of consecutive points (P n ), classified according to at least one of the indices (IT, A, n) of each of the points (P n ) of the cloud;
- a mesh of triangles (T) is constructed from a cloud of points (P n ) so as to reconstruct, at least in three dimensions, an environment or object from the data (D) of the points (P n ) of the cloud. It is also understood that the reconstruction uses triangular fronts and is based on a selection criterion between the two possible points to form the successive triangles based on the distance of a given point (P n ) with the polygonal line (LP i + i , LPj.i) adjacent to the line (LP,) with which this point (P n ) is associated.
- the indices j and k are used here arbitrarily to identify a point (P n ) on each of the two lines forming the band to be triangulated. Indeed, there is a segment formed by the point (P j ) on the line (LP) and the point (P k ) on the line (LP i + i). From this segment (ST), you need a criterion to choose whether the triangle should be formed with the point (P j + i) or the point (P k + i).
- the criterion is to compare the distance between the point (P j + i) and the polygonal line (LP i + i) with the distance between the point (P k + i) and the polygonal line (LP,) and to choose the point for which distance is the smallest.
- the present invention therefore preferably uses this distance criterion to obtain a fast, coherent and efficient three-dimensional reconstruction because it provides a mesh that is as close as possible to the real geometry of the environment or object corresponding to the scatterplot.
- FIG. 12 shows an illustrative example of a succession of treatments that can be implemented by means of the present invention, but it should not be interpreted in a limiting manner since it will be understood from the present application that various embodiments may comprise all or part of treatments illustrated in this figure 12.
- the method can generate a triangulation of the space of in a reliable manner and faithful to the three-dimensional distribution of the points, even if the points contained in the data (D) are not classified or ordered, for example according to their temporal index or their spatial coordinates.
- point cloud is used here to refer to a set of points that are not distributed in a completely random manner, as some general or mathematical meanings might suggest.
- the data (D) come from a reading of points by means of periodic scanning measurement (using waves, for example light or sound) and the cloud of points has an organization, certainly relative because of the return times of the wave, which makes the points are relatively ordered in the scan plane (the successive positions scanned at each scan) and the scan path (the periodicity or direction of scanning) of the measuring means.
- Figures 1 and 13A show examples of point clouds (of the order of 1 to 3 million points for Figure 13A).
- the method preferably applies to data of the LIDAR type but can be applied to various types of measurements (laser or sonar or radar) and data in various formats.
- the LIDAR type data has been acquired by at least one laser scanning the points according to a determined scan in a plane of the space moving with the laser in the three-dimensional space, according to a coordinate referenced displacement mode ( georeferenced, preferably with a GPS for spatial coordinates, but the invention also provides at least one temporal referencing).
- the data may, by way of a preferred but nonlimiting example, be of the .las type (an illustrative and nonlimiting example of which is shown in FIG. 9) because this format is particularly suitable for reading a plurality of parameters for points. from space.
- the .las format is particularly relevant and widely used, but it is possible to use other types of formats.
- These parameters may in particular comprise, for each point, spatial coordinates, a temporal index (such as the time at which the point is measured), a scanning angle of the measurement means by wave scanning (laser for example), an intensity the return of the wave as the brightness of the laser return for example (representative of physical properties of the surface to which the point belongs), etc.
- a temporal index such as the time at which the point is measured
- laser for example
- an intensity the return of the wave as the brightness of the laser return for example representation of physical properties of the surface to which the point belongs
- the means for topographic measurement (12) by scanning waves can for example be at least one scanning laser or at least one sonar or at least one radar or any type of topographic measuring means that sweeps the environment to survey with waves (sound or light for example).
- the points are ranked according to at least one index to determine sections. In practice, these sections correspond to a scan plane of the topographic measurement means.
- the known means of measurement are points and the data from the surveys are in the form of a cloud of points that must be processed. Since the invention applies to readings taken by scanning measuring means, it is advantageously proposed to determine sections that correspond to the successive scanning planes.
- a laser can scan the environment at 360 ° in a given time and start scanning continuously, so that successive sweeps form sections (or cuts) of the environment (possibly slightly deformed by the movement of the laser ).
- the measuring means can go back and forth in a range of angle values and successive scans also form sections of the environment (although 2 successive scans are performed in a direction opposite one another. the other).
- Some embodiments of the invention therefore propose to treat the cloud of points by already determining the successive sections which depend, as mentioned above, the plane and the scan path.
- the data lists points based on at least one index, but in general it is not a directly usable index.
- the time of return of the wave (the time, often the GPS time, at which the wave return took place, laser return time for example), which depends the distance to which the raised point is located with respect to the means that emitted the wave (the optical center of the laser, for example).
- Another data that is often listed, especially for a laser or a radar (GPR, for example) is the angle of emission of the laser for each of the points raised. It is therefore possible to reconstruct the sections from at least one of these indices of each of the points: the time or the angle. For such a reconstruction, a maximum threshold (time interval or angular spacing for example) is used.
- some embodiments provide for a determination of the sections based on at least one index different from an index relative to the section and / or to the ordering of the points during the measurement (since even the time index generally corresponds to the return time of the wave and is therefore not usable to indicate which point was measured before the other).
- said determination (51) of the sections (S,) is performed by selecting the points as a function of a threshold (DT) maximum between at least one of the indices (IT, A, n) of each of the points (P n ) of the cloud, each of said sections (S,) then comprising a plurality of consecutive points (P n ), classified according to this index (IT, A, n) and whose spatial coordinates (x, y, z) belong to at a mean surface (PM) defined around at least one reference point (Pr).
- DT threshold
- the average surface of the sections is quasi-plane, therefore designated as mean plane (PM), but it can in fact be a left surface (since the points are conventionally aligned on a helically deformed line in the direction of movement of the vehicle).
- mean plane the term surface and plane is used here, whereas the invention may allow a certain margin of error in the alignment of the coordinates and that these terms must not be interpreted in a limiting way since they may in fact designate volumes (which are approximated to the average surface).
- the data processing means (10) ) implement a sorting (50) of the data (D) to classify the points (P n ) according to at least one index, for example (and preferably) their temporal index (TI) which corresponds to the time (t n ) at which the means (12) of measurement has received the return of the measurement wave of a given point (P n ).
- TI temporal index
- the points here are preferably sorted according to the time, but if one had another type of index that the time of the return of the wave (return laser for example), such as an arbitrary index (n) for example the process would be simplified. It is also possible to organize the data directly according to a particular index to avoid these expensive sorting in terms of capacity and processing time, as detailed below. It is understood that if the data were collected, when measuring the points, using an index to order these points, the treatment would be facilitated (including allowing to determine the sections as explained above ). Thus, the invention provides various embodiments where the points are indexed according to at least one arbitrary index (n) or sorted during acquisition (during the survey in the environment or on the object).
- the sorting (50) is implemented prior to the determination (51) of the consecutive sections (Si), by the data processing means (10), from the data (D) which are stored in the storage means (1 1) and representative of at least one cloud of points (P n ) whose scheduling is not a function of a usable index, for example the time index (IT).
- the sorting (50) is implemented by the data processing means (10) during data acquisition (D) by means (12) of measurement by classifying the points (P n ) in ascending order of at least one index (IT, A, n), by means of a buffer memory (1 10) for temporarily storing, while awaiting the return of the wave for a point (P n ) of a given index (IT, A, n), the index points (P n ) greater than this given index, until the return is received for the point corresponding to this given index , and allows to order the different points (P n ) according to their index (IT, A, n) in the buffer memory (1 10) and / or the storage means (1 1), this sorting (50) during data acquisition (D) allowing the implementation of the process in real time from the acquisition of the data (D) corresponding to at least two consecutive sections (S).
- the index may indicate the section (i.e., scan number or scan plane number) to which the points belong.
- the index (A) which corresponds to the angle (A n )
- such an index requires at least to know the section (and even sometimes to know other information relating to the number of times this angle is scanned in the section, because in some cases, the data indicate several passages of the measuring means at a given angle, as detailed below in one of the exemplary embodiments).
- the invention provides for locating the sections by means of a starting point, for example such as the reference point.
- the points in the sections by the difference of their value for at least one index (eg time).
- knowing the changes in direction of the scanning of the measuring means it is possible to determine the successive scanning planes (which must be considered to be oriented in opposite directions, in pairs). For such a determination of the path of the measuring means, it is possible, for example, to use the time at which the change takes place and / or an index recorded in the data to indicate the direction of the scan (DS, FIG. 9) or to indicate the change in the direction of the scan. direction and / or information concerning the values of the range of angles in which the measuring means is back and forth, preferably in association with time.
- the invention provides various embodiments for determining sections from various types of information, preferably from at least some of the information contained in the data ( D), but possibly from other information (scanning period or time for a round trip, for example) or a combination of both.
- the sorting during the acquisition is provided in various embodiments, even if the measuring means (12) of the points moves, but in this case a follow-up of the coordinates and the orientation of the measurement means that can also be realized in real time to deliver in real time the coordinates of the points. GPS and central inertia do not necessarily achieve this goal with sufficient accuracy (see the desired accuracy according to the applications) in all cases (tunnel, canyon urban, etc.), at least for now.
- the topography system then comprises other means of controlling the position (and orientation) of the measuring means, for example such as a rail constraining its movement or a ground tracking device (theodolite / robotic complete station for example) or any other means of transposing the coordinates of the laser in space.
- the measuring means can be fixed with motorized and non-motorized vertical and horizontal rotations (theodolite or other), in certain embodiments and this real-time processing is freed from the constraint of the positioning (XYZ and orientation) of the measuring means (12).
- the invention also relates to a topography method comprising at least one survey (61) of points (P n ) by at least one means (12) for measuring by scanning of wave scanning the points (P n ) of the environment by a determined scan in a plane of the three-dimensional space, said survey (61) listing the points (P n ) at least according to at least one index (IT, A, n ) and according to their spatial coordinates (x, y, z) in the three-dimensional space, characterized in that the survey (61) provides at least one reference point (Pr) among the points (P n ) recorded and that the process is implemented by a system (1) which comprises data processing means (10) performing an acquisition of data (D) representative of the points recorded by the measurement means (12) and performing a sorting (50) of said data , during the acquisition, classifying the points (P n ) in ascending order of at least one index (IT, A n), thanks at least to a buffer memory (1 10) allowing temporary
- the acquisition is performed during the displacement of the topographic measuring means (12) in the environment, identified by means (13) for measuring the position and at least an orientation of the means of measurement (12) topographic (laser, sonar or radar for example).
- an orientation of the means of measurement (12) topographic laser, sonar or radar for example.
- the measuring means is not necessarily mobile along all the axes and a measurement of the orientations is provided according to the degrees of freedom (roll, pitch, yaw or Roll, Pitch, yaw according to the Anglo-Saxon terminology).
- various embodiments relate to a three-dimensional reconstruction system (1) based on data (D) representative of at least one cloud of points (P n ) recorded by topographic measurement means ( 12), comprising data processing means (10) accessing storage means (11) containing said data (D) representative of at least one cluster of points (P n ) listed at least according to at least one index (IT, A, n) and their spatial coordinates (x, y, z) in a three-dimensional space.
- This system (1) comprises processing means (10) which execute at least one software configured for the implementation of at least one of the embodiments of the method described herein.
- various embodiments relate to a topography system (1) comprising at least one means (12) for topographic measurement by scanning the waves scanning the points (P n ) of an environment by a determined scanning in a plane of the three-dimensional space, and listing the points (P n ) at least according to at least one index (IT, A, n) and according to their spatial coordinates (x, y, z) in the three-dimensional space.
- the processing means (10) of such a system execute at least one software configured for the implementation of the topography method described in the present application, as and when data acquisition.
- the reconstruction systems may only comprise data processing means and storage means, but that topography systems also comprise measuring means (12), preferably completed by means (13). position control (x, y, z and orientation).
- these systems should preferably include a buffer memory (for example such as a RAM expansion) sufficient for temporary storage of data during acquisition.
- the invention can be implemented using at least one software installed on at least one computer system (or more generally an application executed within a software environment) and controlled by a user of the system. to execute some or all of the algorithms described in this application.
- the invention therefore also relates to at least one software or application stored in storage means (any type of computer storage medium).
- the invention also relates to a computer storage medium (such as for example a CD, a DVD, a removable or non-removable data storage device, etc.), including data for the execution and / or installation of the device. less a software or application in a computer system, characterized in that said software or application comprises one or more algorithms for the implementation of at least one of the method embodiments described in the present application.
- a computer storage medium such as for example a CD, a DVD, a removable or non-removable data storage device, etc.
- said software or application comprises one or more algorithms for the implementation of at least one of the method embodiments described in the present application.
- the data are processed immediately and it is possible to store only the data relating to the triangles, for example in the form of triangular maps.
- the storage means or memories (1 1, 1 10) of the system store at least one file containing said data representative of at least one cloud of points and the processing means (10) execute the algorithms for generating the triangles.
- the data relating to triangles are referred to here as the "map", but that this term should not be interpreted in a limiting manner since the data generated comprise at least a plurality of triangles indexed by their vertices.
- the position and orientation of the measuring means are preferably followed continuously and simultaneously with the measurement (survey).
- the inertial unit imposes a calculation that takes into account both ends of the path to allow compensation. Nevertheless, it is possible to provide more frequent compensation in order to reduce the calculation time necessary for the transposition of the coordinates.
- Such means of geopositioning can for example, in a manner known per se, include a theodolite (a rangefinder and horizontal and vertical reporters whose aligned centers of rotation) which is robotic (thus motorized and whose engine is controllable), enslaved on a prism (or a cube corner) for continuously determining coordinates (x, y, z).
- a theodolite a rangefinder and horizontal and vertical reporters whose aligned centers of rotation
- robotic thus motorized and whose engine is controllable
- enslaved on a prism or a cube corner
- the acquisition is performed during the displacement of the topographic measuring means (12) in the environment, identified by means (13) for measuring the position and at least one orientation of the topographic measurement means (12) integrated in the system for mapping the environment.
- this constraint is lifted in these surveying systems and methods when the measuring means is fixed.
- the points (P n ) are also listed according to the scanning angle (A n ) of a measuring means (12) for detecting said points (P n ) while traveling in an environment to which the points (P n ) in the three-dimensional space, said reference point (Pr) of each of the sections (S,) corresponding to a point listed according to a scanning angle (A n ) of the measuring means (12) determined to be reliable for referencing the other points (P n ) of the section (S,), depending on the orientation of the measuring means (12) moving in the environment where the points (P n ) are scanned.
- the scanning angle (A n ) of said reference point (Pr) of each of the sections (S,) is an angle corresponding to a point at ground level of the environment in which moves the measuring means (12).
- the angle ⁇ is chosen for the LIDAR data because it generally corresponds to an angle for which the laser points towards the ground and the point of reference (Pr) thus chosen will generally be reproducible from one section to another (more than would be a point measured at an angle pointing to the horizon). Nevertheless, this angle value chosen for the reference point depends on how the survey is performed and may depend on what is recorded. The value of the data used to define the reference point can therefore be parameterized by a user of the system to adapt to the case. For example, even in LIDAR data, sometimes, for at least a few sections, there is no point at angle 0 because the ground has a puddle that the laser can not measure. It is then sufficient to choose another angle, preferably also on the ground, to implement the method.
- this angle 0 does not generally correspond to the first point measured in a section for the LIDAR data, but it is conceivable that it changes and that the laser starts with a measurement on the ground.
- the method may then use a different index than the angle to determine a reference point.
- the determination of the section does not require searching a reproducible reference point, but such a point could simply be the first of each section (especially if it corresponds to the soil or at least if it is sufficiently reproducible to then allow the following determinations of the process which are detailed below).
- the angle ⁇ serves to define the reference point and when the laser performs 360 ° scanning in which several angles ⁇ can be found, it is intended to verify that the points angle 0 are consistent as reference points.
- a first reference point (Pr) is separated from a second reference point (Pr) by an index value (IT) or a distance in three-dimensional space greater than a maximum spacing threshold (ESP) is that the second reference point (second point at the angle 0) does not actually correspond to a reference point d another section that of the first point of reference.
- IT index value
- ESP maximum spacing threshold
- the method provides that the two consecutive sections (S ,, S, + i) (for example Si and S 2 ) are merged into a single section (S,) because they have been wrongly discriminated.
- This is actually an "uncertainty lift" on the reference point (Pr), that is, if the distance between two candidates at the reference point is greater than the average distance between 2 sections, then the 2 nd candidate is rejected and the points that surround him are merged with the section of the 1 st candidate.
- the spacing threshold may be set according to data type, to correspond to a value greater than the average distance between two sections or may be fixed arbitrarily, for example by the user of the system.
- the reference point (Pr) is a characteristic point of the section in general, and preferably located in the middle of it and of which it is certain that it is in the environment (and generally reproducible from a section to the other). It is used as the calibration point of the section. It is usually delivered by the measurement system (Lidar, Sonar, Radar) as a reference for measurements.
- the reference point is used to determine the sections and in some (non-exclusive) embodiments it serves as a starting point for the triangulation. It is understood that there will always be a reference point in the sections, at least to determine a starting point of processing, but that according to the organization of data, the various methods proposed here can solve the problems of point cloud processing. It is understood that various embodiments provide for determining (51) sections (requiring a reproducible reference point or more simply a section identifier). This determination (51) generally requires a preliminary sorting (50), especially if the points are not ordered during the acquisition.
- the example below is thus provided in an illustrative and nonlimiting manner to show how it is possible to rearrange the data of the point cloud when it comes for example from a survey by a laser scanning the environment at 360 ° and whose angle 0 points to the ground.
- the points are first sorted in ascending order of the GPS survey time. For this, one can apply various sorting algorithm and in general the "Heap Sort" algorithm of complexity N log N is preferred where N is the number of points. Indeed, this simple algorithm is efficient and fast to execute.
- the points thus ordered are partially partitioned into subsets of ordered points designated here as "sections. Each section contains a geometric angle reading reference point at 0 degrees (in practice, this point is the first encountered in the scanning of ordered points).
- each section the difference in survey time between two consecutive ordered points is less than a given threshold (DT).
- This maximum interval threshold corresponds here to a time interval, but as mentioned above, it is also possible to use other indices, whose angle (An) for example.
- This threshold (DT) may be parameterized by a user, like most of the values used in the algorithms detailed in this application.
- DT may be parameterized by a user, like most of the values used in the algorithms detailed in this application.
- each section is thus determined from its reference point according to two scans, respectively, in ascending and descending order of chronology. temporal points.
- a full scan of the laser defining a section or a frame may contain two 0 degree angle survey points.
- the uncertainty is raised on the reference point by sweeping the maps in the order of construction, and if two consecutive sections have distance reference points greater than a given threshold (ESP), they are merged into a single section having as reference point that associated with the first section.
- ESP distance reference points greater than a given threshold
- the partitioning into sections thus obtained does not cover all the points.
- the points, known as orphans, not belonging to any section are located, in the ordered list of points, either before the first section, or between two consecutive sections, or after the last section.
- the orphan points before the first section, respectively after the last section are associated with the first or last section respectively.
- the points between two consecutive sections are associated with one of the two sections according to their belonging to the average surface (or "average plane") (PM) of a section.
- PM average surface
- the latter is a plan that passes at best by all points of the section.
- the method may comprise a additional treatment.
- the data processing means 10
- this orphan point belongs to the section (S ,, S, + i) corresponding to the average surface (PM) of which it is the least distant in terms of distance in the three-dimensional space, the average surface (PM) being defined by the data processing means (10) as the area (PM) which passes through the maximum number of points (P n ) of the section (S ,, Si + i) to a neighborhood determined from said reference point (Pr) of each of the sections (S,).
- the first orphan (according to an index, for example temporal IT) that joins the 2nd section and the following are also associated with the 2nd section.
- Distance comparisons were therefore iterated only for points associated with the first section and the first point associated with the 2nd instead of also do all the points associated with the 2nd.
- the system may include a plurality of options selected to provide these various processing options by the user.
- the data processing means (10) is configurable by a user of the system to set at least one of a plurality of parameters including a maximum index threshold (DT). and / or a spacing threshold (ESP) and / or time chronology (s) (Ch) and / or a number of parallel iterative advances and / or a maximum separation threshold (ACE) ) and / or at least one determined neighborhood defined by a neighbor number to be considered and / or a proximity threshold (SP) and / or a regularity threshold (SR) and / or a maximum variation threshold (SLR) which are detailed in this application.
- the invention also provides, in various embodiments, choices between several processing algorithms (ALG) to be executed in the system (see Figure 1 1).
- FIG. 13A shows a view of this cloud restricted to 1200 sections.
- Figure 2 shows a schematic representation of the average areas (PM) and the determination of sections which are materialized by thick lines between the points, because they correspond to the ordered succession of points on the average surface, but not to be confused with the polygonal lines or curves detailed below, illustrated in Figure 3 and which join actually the points.
- PM average areas
- the determination (52), for each of the consecutive sections (S,), of a polygonal line (LP) joining all the consecutive points (P n ) of the section (S,) in the three-dimensional space is realized by the data processing means (10) by joining only the consecutive points (P n ) separated by a distance, in the three-dimensional space, below a determined maximum separation threshold (ECA).
- ECA maximum separation threshold
- the segments of length greater than a given distance threshold (1 meter for example, especially in the example of Figure 13B) are ignored. This threshold is parameterizable and makes it possible to validate the existence of a connection between two points as a function of the accuracy of the point-reading device (topographic measurement means (12)).
- said triangulation (53) of the bands (B) between each of the consecutive sections (S,) is performed by several iterative advances in parallel by the data processing means (10). Indeed, it is possible to triangulate several bands at the same time, in parallel.
- a schematic representation of the triangulation is illustrated by way of nonlimiting example in FIG. 4.
- said triangulation (53) of the bands (B) is performed according to at least one temporal chronology (Ch). defining a first triangle edge segment (T) (T) formed between the reference point (Pr) in the polygonal line (LP) of the first (S) of the two sections (S ,, S, + i) consecutive lines (for example the line LPi in FIG.
- the increasing chronology being defined by iterations in the increasing order of the temporal indices (IT), from the reference point (Pr) of the first section (S) to the segment (ST) joining the last two points ( P n ) of the two consecutive sections (S ,, S, + i);
- the decreasing chronology being defined by iterations in decreasing order of the temporal indices (IT) from the reference point (Pr) of the first section (S) to the segment (ST) joining the first two points (P); n ) two consecutive sections (S ,, S, + i).
- the two successive and decreasing chronologies of the same band can be processed in parallel as discussed above for several bands.
- the reference point (Pr) serves as the starting point of the triangulation. Nevertheless, once again, this point can simply be taken arbitrarily if the organization of the data (D) the allows, as already mentioned several times.
- the triangulation can provide a maximum threshold of length for the edges of the triangles. Such a threshold may also be configurable by a user of the system or be fixed according to values determined to be optimal for the majority of cases.
- the algorithm example below is provided in an illustrative and nonlimiting manner to show how it is possible to achieve the triangulation of points when they come for example from a survey by a laser scanning the 360 ° environment and whose angle 0 points to the ground and serves as a reference.
- Strip is the area between two curves (polygonal lines) of record associated with two consecutive ordered sections.
- the triangulation of the bands is iteratively constructed. This reconstruction is based on an advanced approach of triangles front from a segment joining a section to its consecutive section. Two fronts are generated, the first advancing in the points of increasing temporal chronology and the second in the points of decreasing time chronology (when we have the point of reference defining these two chronologies).
- FIG. 13A shows the band triangulation for the 1200 sections of Figure 13B and Figure 13D shows an enlargement of Figure 13C (recognizable by the car present in the environment).
- FIG. 5 shows a schematic representation of a triangulation map (CT) obtained at the end of this treatment.
- CT triangulation map
- the data processing means (10) implement an identification (54) of at least one technical characteristic (CG, CP) of the points (P n ) forming the vertices of the triangles resulting from the triangulation (53) from said data (D).
- CG, CP technical characteristic
- the present application details below an example of geometric characteristic of normal to a surface, but that this example is not limiting because it is possible to choose various geometric characteristics, such as the curvature between the points and / or or triangulated surfaces.
- the system may include a plurality of options selected to offer the user these various processing options characterizing various aspects of the environment and / or surveyed object.
- the data processing means (10) implement an identification (540) of at least one technical characteristic (CG, CP) of the triangles derived from the triangulation (53), by an interpolation of the values technical characteristics (CG, CP) determined during the identification (54) for the points (P n ) forming the vertices of these triangles.
- an identification 540
- CG, CP technical characteristic
- the data processing means (10) implement an identification (540) of at least one technical characteristic (CG, CP) of the triangles derived from the triangulation (53), by an interpolation of the values technical characteristics (CG, CP) determined during the identification (54) for the points (P n ) forming the vertices of these triangles.
- the invention makes it possible, in certain embodiments, to identify not only the topology (eg, the shape) of the environment (or the object) but also the technical characteristics (CG , CP) points raised and / or to estimate these characteristics on the triangulated surfaces between the raised points.
- the triangulation allows a three-dimensional reconstruction of the scanned environment (from at least one cloud of points). Thanks to the triangles obtained, it is possible to estimate the orientation of the surfaces with respect to a reference orientation, provided that the point recording is performed by providing a reliable reference orientation and allows various characterizations geometric, such as curvature for example.
- the invention therefore provides an identification (541) of at least one geometric characteristic (CG), for example by estimating the orientation of the triangulated surfaces.
- the scanning of the environment by a laser (12) allows for example to collect the wave intensity of the return of the measuring means (for example laser).
- the reflectance of a laser depends on the material and angle of the laser, so it is possible, at least in some cases, to estimate the reflectance of the material on which the laser has passed or at least to compare reflectances in the laser. 'environment. .
- the other measurement means also make it possible to quantify the response of the medium following the impact of the incident measurement wave.
- the invention therefore provides for an identification (542) of at least one physical characteristic (CP) by measuring the value of at least one datum associated with each of the points, for example to estimate this characteristic (for example the reflectance index ) on the triangulated surfaces.
- the example of the intensity of the return of the (for example luminous) wave must also not be interpreted in a limiting way with regard to the technical characteristics. Indeed, as topographic survey systems often incorporate other means of capture or measurement, and the data thus captured or measured are listed with reference to the points recorded by the topographic measuring means (12), it is possible to use these data in the identification of technical characteristics (SCG, CP). For example, in the case of an image capture, it is possible to "paste" a color on the points, or even triangles obtained. For example, Figure 9 shows the RGB parameters in .las formats, but it is also possible to list Infra-Red measurements or other measurements of a device associated with the scanning means (12). wave.
- SCG technical characteristics
- the possibilities are only limited by the measurements made and the method and system make it possible to exploit each of the information. In particular, they also allow this information to be used as constraints in the simplification of the triangulation as detailed below.
- the deductible characteristics may vary and the example of the reflectance relates to the laser, but other examples are also within the scope of the invention.
- the signal collected is in the form of hyperbolas representative of the material encountered. Hyperbolic signal processing algorithms can therefore be used for this identification (54) of the characteristic thus measured.
- various embodiments may allow objects to be detected in the environment, in particular by extracting geometric features from the environment or the object (by triangulation) but by identifying (542) at least one object.
- Physical feature also allows for the detection of particular objects, elements or entities based on a physical characteristic measured during the reading of the points.
- the data (D) includes values representative of the wave intensity returned by each of the scanned points (P n ) allowing identification (54) of a technical characteristic (CP).
- CP technical characteristic
- the reflectance index of a material depends on the laser return from the material and the incident angle. The underlying material can therefore sometimes be estimated by the intensity of the wave (radioelectric light, but for a sonar, the sonic wave can be used).
- the processing means (10) implement an identification (541) of a geometric feature, such as, for example, the technical characteristic (CG) of the angular deviation of the triangulated surfaces from a unit normal reference.
- This identification can be carried out by:
- FIG. 13E shows an example of the result and illustrates that this type of calculation makes it possible to recognize forms of the environment and / or object.
- the present invention allows many variations to characterize the object of the survey (regardless of the measured entity).
- the angular deflection advantageously makes it possible to identify the orientation of the surfaces, in particular with respect to the reference frame that is the ground. It will be understood that once again the reference point is here reused advantageously but that another reference could be used to indicate a given orientation with respect to which the normals of the triangles can be compared (vertical known for example , especially in the case of an airplane or other).
- the unit normal at each vertex of the triangulation is estimated by considering an average of the normals at the elements sharing the vertex.
- P be a vertex of the triangulation.
- K the triangles incident to P and by 0, the vertex angles P of K,.
- n (Ki) is the unit normal to K, (oriented in the direction of the vertices of K,)
- the normal in P is defined as: n ) ll ⁇ . 0.n (J3 ⁇ 4 ll where
- the unit ground normal is defined as the average of the unit normal at the points of the associated curve in a neighborhood of the section reference point.
- PEP the unitary ground unit associated with the section
- the ground normal being defined for each section, we associate at each point of the section the angular deflection of its normal relative to the normal ground. This gives a discrete angular deviation field associated with the vertices of the triangulation. By linearly interpolating the field in each triangle from the field values to these vertices, a continuous field of angular deviations is defined over the entire triangulated surface.
- FIG. 13E shows the continuous field (with the problem of black and white representation near) of angular deviations in degree varying from 0 (light gray) to 90 (dark gray). associated with the sections of Figure 13B.
- each vertex of the triangulation is associated a light intensity dependent on the reflectance index of the underlying material.
- this discrete field of light intensities defined at the vertices of the triangulation is made continuous by linear interpolation in each triangle from these vertices.
- Figure 13F shows the continuous field (to the problem of black and white representation near) of light intensities varying in various gray scales, associated with the sections located in Figure 13B.
- the data processing means (10) implement a simplification (55) of the map (CT) obtained by the triangulation (53) to obtain a simplified map (CS) whose number of triangles ( T) is reduced.
- CT map
- CS simplified map
- the clouds of points to be treated Being very dense, the resulting surface triangulation usually includes several tens of millions of triangles.
- a method of simplification of the triangulation is then applied that makes it possible to reduce the number of elements, preferably by preserving at least one geometric approximation of the surfaces and / or at least one identified physical property (associated with the vertices of the triangulation).
- the simplification (55) is performed with at least one constraint for preserving at least one of the values calculated during the identification (54) of the technical characteristics (CG, CP) in a range of determined value.
- the system can therefore be configurable by a user who can choose what information should not be degraded by simplification. For example, one can preserve the unit normal of the triangles (interpolated) in a range of value to avoid that the simplification does not modify too much the orientation of the surfaces. Similarly, one can preserve the return intensity of the (interpolated) wave by preventing it from being modified beyond a threshold.
- FIG. 6 shows a schematic representation of a simplified map (CS) obtained by such a simplification (55) from the schematic illustration of the initial map (CT) of FIG. 5.
- FIG. 13G shows the result of the simplification of the triangulation of FIG. 13C
- FIG. 13H shows the enlargement of the result of the simplification of the enlargement of FIG. 13D, for the point cloud of FIG. 13A and the sections of FIG. 13B.
- the determined value range, for the technical characteristic (CG) of the unit normal is defined by a proximity factor (FP) indicating that the difference between the obtained (CT) map and the simplified map (CS) must be less than a proximity threshold (SP) and a Regularity factor (FR) indicating that the normal to the triangles of the simplified map (CS) must deviate from the normals at the vertices of the triangle by a value less than a regularity threshold (SR).
- FP proximity factor
- SP proximity threshold
- FR Regularity factor
- the algorithm example below is provided in an illustrative and nonlimiting way to show how it is possible to simplify the triangulation by preserving at least one of the values (the unit normal in the example below ) calculated during the identification (54) of the technical characteristics (CG, CP) within a given range of values.
- the initial dense triangulation (CT) is designated by the reference triangulation discretely defining the geometric shape of the surface.
- Simplified triangulation (CS) must verify two fundamental properties namely: each element must be close to the surface (described by the reference triangulation) and each element must be close to the tangent planes of its three vertices, ensuring the respect of the geometry .
- the first so-called proximity property indicates that the gap between the simplified triangulation and the surface must be bounded. This difference represents the largest distance between an element of the simplified triangulation and the surface.
- the proximity factor (FP) therefore indicates that the difference between the obtained (CT) map and the simplified map (CS) must be less than a proximity threshold (SP) (bounded) meaning that the deviations, in one direction or in the other, are below a threshold).
- SP proximity threshold
- regularity property locally translates the continuity G1 of the surface.
- An element of the simplified triangulation is close to the tangent planes of its vertices if the angular difference between the element and the planes tangent to its vertices is bounded.
- the regularity factor (FR) indicates that the normal to the triangles of the simplified map (CS) must deviate from the norms at the vertices of the triangle by a value less than a regularity threshold (SR).
- each vertex of the reference triangulation is associated with a cone of local regularity centered in this vertex, with a main axis the normal at the apex at the surface and a given aperture angle ⁇ .
- any triangle resulting from simplification must first belong to the proximity band and secondly have a normal belonging to the regularity cones associated with its vertices.
- T re f denote the reference triangulation (CT).
- K be a triangle resulting from simplification, K must therefore verify:
- dhi (.,.) designates the Hausdorff distance from a triangle to a triangulation
- ⁇ ., .> is the scalar product of two vectors
- n, (K) is the unit normal to the vertex i of K
- n (K) is the unit normal to K.
- the determined value range for the physical technical characteristic (CP) (such as, for example, the reflectance index) is defined by a maximum variation threshold (SLR) between the values of the points forming the vertices of the triangles of the obtained map (CT) and the values of those of the simplified map (CS).
- SLR maximum variation threshold
- the simplification (55) is done iteratively at least with a deletion (551) of edge (s) between the vertices of the triangles (T) and an optimization (552). ) triangles.
- a deletion 551) of edge (s) between the vertices of the triangles (T) and an optimization (552). ) triangles.
- the deletion is preferably done by vertex merging triangles (shown in FIG. 7 showing that merging from 5 triangles results in only 3 triangles) and optimization by edge flip-flop (shown in FIG. 8 showing that, by the rocker, the common edge of 2 triangles, situated between 1 vertex of each triangle, becomes the edge connecting the two vertices of the triangles which did not share an edge).
- the method consists mainly of deleting and optimizing, in an iterative manner, the edges of the reference triangulation (CT) as much as possible.
- CT reference triangulation
- the first operation (deletion), although simple, proves to be quite effective insofar as the two properties of proximity and regularity can be checked explicitly.
- the second operation (edge optimization) is a classic edge flip operation (replacing the two triangles sharing the edge with two others) which improves the quality in the form of the triangulation and is not performed only if the triangles sharing the edge are quasi-coplanar. In this case, the geometry of the surface is automatically preserved.
- the simplification method thus makes it possible to construct a simplified triangulation, associated with a given control triplet (5, ⁇ , ⁇ ) ( ⁇ expressed as a percentage of the box encompassing the surface and ⁇ in degree), making it possible to quantify on the one hand the desired level of geometric approximation as well as the quality degradation in the form of triangulation.
- a relaxation of the first two parameters is considered and the operations described above are applied in an iterative manner.
- the simplification algorithm of the triangulation is then the following one: One initializes the current triangulation T to T re f, ⁇ (resp.O) to ⁇ 0 ⁇ (respectively ⁇ 0 ⁇ ), then as long as ⁇ and Q ⁇ 9 ⁇
- said unit normal reference corresponds to the average unit average at ground level and the identification (541) of the technical characteristic (CG) of the angular deviation from a normal
- the unit of reference makes it possible to determine the orientation of the surfaces of the scanned environment in the three-dimensional space with respect to the average plane of the ground.
- the reference unit normal may relate to a reference other than the ground, although the ground is the preferred reference frame in most embodiments because the angle 0, used for the reference point as detailed hereinabove. for various preferred embodiments, generally corresponds (depending on the type of topography system) to a ground measurement which is generally "reproducible" from one section to another.
- the normal unit reference could be provided during the acquisition instead of being calculated on the neighborhood of the reference point (Pr) within the sections (S,), since it suffices in having a measurement of a vertical (or any other reference orientation) and various measuring means can be used to determine it.
- the invention therefore provides various embodiments where the geometry is determined from this type of reference regardless of the source.
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Abstract
The invention relates to a topography and a three-dimensional reconstruction of an environment from data representative of at least one scatter plot created by means of topographical measurement by wave scanning, characterised in that they comprise a determination (51) of consecutive sections comprising a plurality of points classified according to at least one index; a determination (52) of a polygonal line joining all of the consecutive points in each of the sections; and a triangulation (53) of the strips between the polygonal lines, by at least one iterative advancing front of defined successive triangles, from a segment connecting a polygonal line to the following polygonal line, forming a triangle with the point that follows - according to said chronology - one of said two points of the two polygonal lines that is the least furthest away from the polygonal line to which it does not belong.
Description
Systèmes et procédés de topographie et de reconstruction tridimensionnelle à partir d'un nuage de points et supports de stockage informatigue pour ces systèmes et procédés La présente invention concerne le domaine de la topographie, c'est-à- dire de la mesure précise (sans biais de représentation contrairement à la cartographie) de l'environnement (e.g., les terrains, les paysages urbains ou ruraux ou industriels, les fonds sous-marins, etc.). La présente invention concerne plus particulièrement un système et un procédé de reconstruction tridimensionnelle (et d'extraction de caractéristiques techniques dans certains modes de réalisation) d'un environnement à partir de données représentatives d'au moins un nuage de points issus d'un relevé topographique dans l'environnement par un moyen de mesure par balayage d'onde. L'invention est particulièrement adaptée, mais pas limitée, aux données telles que des données de type LIDAR (« Llght Détection And Ranging » selon la terminologie anglo-saxonne) par exemple. D'une manière générale, l'invention s'applique à tout type de données représentatives d'un relevé de points d'un environnement réalisé par au moins un moyen de mesure par balayage d'onde. Un tel moyen de mesure par balayage d'onde peut être un laser à balayage, un sonar, un radar (par exemple un géoradar) ou tout autre dispositif. La présente invention concerne également un système et un procédé de topographie mis en œuvre directement dans l'environnement topographié. The present invention relates to the field of topography, that is to say of the precise measurement (without the use of a point cloud and computer storage media for these systems and methods. representation bias in contrast to environmental mapping (eg, land, urban or rural or industrial landscapes, seabed, etc.). The present invention more particularly relates to a system and a method for three-dimensional reconstruction (and extraction of technical characteristics in some embodiments) of an environment from data representative of at least one cloud of points from a survey. topographic record in the environment by means of wave-scan measurement. The invention is particularly suitable, but not limited, to data such as data of the LIDAR type ("Llght Detection And Ranging" according to the English terminology) for example. In general, the invention applies to any type of data representative of a point reading of an environment produced by at least one wave scan measurement means. Such a wave scan measurement means may be a scanning laser, a sonar, a radar (for example a ground penetrating radar) or any other device. The present invention also relates to a surveying system and method implemented directly in the surveyed environment.
Dans les domaines de la cartographie et de la topographie, les géomètres confectionnaient traditionnellement des plans de l'environnement, notamment de la voirie, à partir de mesures résultant de l'emploi de théodolite (instrument de géodésie complété d'un instrument d'optique, permettant de mesurer des angles dans les deux plans horizontal et vertical afin de déterminer une direction) et de GPS (« Global Positioning System » selon la terminologie anglo-saxonne), généralement centimétrique (dont la précision est de l'ordre du centimètre). Les objets du plan étaient dessinés à partir des points relevés par ces appareils et la totalité des mesures
nécessaires à la rédaction du plan étaient faites sur le terrain. On utilisera dans la présente indifféremment les termes de terrain ou d'environnement pour désigner l'objet du relevé topographique. In the fields of cartography and topography, surveyors traditionally made plans for the environment, especially roads, from measurements resulting from the use of theodolite (instrument of geodesy completed with an optical instrument , for measuring angles in the two horizontal and vertical planes to determine a direction) and GPS ("Global Positioning System" in the English terminology), generally centimeter (whose accuracy is of the order of a centimeter) . The objects of the plan were drawn from the points raised by these devices and the totality of the measurements necessary to draft the plan were done in the field. The terms terrain or environment will be used in the present context to designate the object of the topographic survey.
Un nouveau procédé dans le domaine, connu sous le nom anglo- saxon de « mobile mapping » (cartographie ou topographie mobile, en français). Selon ce procédé, un véhicule embarque des moyens de relevé de points comprenant des moyens de mesure par balayage d'onde, tels que des scanners laser à balayage, comme par exemple 2 à 5 LIDAR, parfois associés à des moyens de capture d'images (tels que des caméras par exemple). Ce type de procédé présente de nombreux avantages, mais présente également des inconvénients car il génère des fichiers de données qui sont très volumineux, à la fois pour les nuages de points et les images enregistrées (de l'ordre de 300 Mo de données par heure). De plus, ce type de procédé pose le problème technique de la lisibilité des nuages de points qui s'avère être très délicate. En particulier, les fichiers volumineux nécessitent des capacités et des temps de traitement très importants, mais surtout, la reconstruction tridimensionnelle est difficile car les données récoltées représentent des nuages de points associés à divers types d'informations et répertoriés d'après les coordonnées spatiales des points et le temps auquel à été reçu le retour de l'onde émise pour les relever (retour laser dans le cas des LIDAR). A new process in the field, known as Anglo-Saxon "mobile mapping" (cartography or mobile topography, in French). According to this method, a vehicle embeds point recording means comprising means for measuring by wave scanning, such as scanning laser scanners, for example 2 to 5 LIDAR, sometimes associated with image-capturing means (such as cameras for example). This type of method has many advantages, but also has drawbacks because it generates data files that are very large, both for point clouds and recorded images (of the order of 300 MB of data per hour). ). Moreover, this type of process poses the technical problem of the readability of the point clouds which proves to be very delicate. In particular, large files require very large capacities and processing times, but most importantly, three-dimensional reconstruction is difficult because the harvested data represent point clouds associated with various types of information and listed according to the spatial coordinates of the data. points and the time at which the return of the transmitted wave was received to raise them (laser return in the case of LIDARs).
D'autre part, il est connu dans l'art antérieur diverses solutions de relevés de points par des moyens de mesure par balayage d'onde, comme par exemple des sonars, des radars (géoradar en particulier) qui permettent tous de topographier un environnement en s'y déplaçant (éventuellement en profondeur comme dans le cas du géoradar par exemple) en relevant des nuages de points. De même, il existe divers types de relevés utilisant des moyens de mesure fixes (i.e., qui ne se déplace pas dans l'environnement) pour mesurer les variations topographiques d'un environnement ou objet topographié. Enfin, il existe également divers types de relevés utilisant des moyens de mesure en déplacement, mais dont le déplacement est contrôlé par rapport à l'objet ou l'environnement topographié (par exemple, à l'aide de
rails ou d'autres systèmes de guidage), contrairement au « mobile mapping » dans lequel le déplacement du véhicule est libre (dans la limite de ses capacités et dans la limite de l'exploitation des données qui peut être faite selon les trajets empruntés). Tous ces types de relevés posent généralement le problème du traitement du nuage de points ainsi obtenus pour obtenir une reconstruction tridimensionnelle fiable et fidèle (c'est-à-dire la plus proche de la réalité possible) et présentent en général au moins un des inconvénients détaillés ci-dessus. On the other hand, it is known in the prior art various point measurement solutions by means of measurement by wave scanning, such as for example sonars, radars (particularly georadar) which all allow surveying an environment by moving there (possibly in depth as in the case of the georadar for example) by raising clouds of points. Similarly, there are various types of surveys using fixed measurement means (ie, which do not move in the environment) to measure the topographical variations of a surveyed environment or object. Finally, there are also various types of readings using moving means of measurement, but whose movement is controlled with respect to the object or environment being surveyed (for example, using rails or other guidance systems), unlike the "mobile mapping" in which the movement of the vehicle is free (within the limits of its capabilities and within the limits of the exploitation of data that can be made according to the routes taken) . All these types of surveys generally pose the problem of the treatment of the cloud of points thus obtained to obtain a reliable and faithful three-dimensional reconstruction (that is to say the closest to the possible reality) and generally have at least one of the disadvantages detailed above.
Dans ce contexte, il est intéressant de proposer une solution permettant de réaliser une reconstruction tridimensionnelle à partir des relevés issus des techniques de l'art antérieur. In this context, it is interesting to propose a solution for performing a three-dimensional reconstruction from the readings resulting from the techniques of the prior art.
La présente invention a donc pour but de pallier au moins un des inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé de reconstruction tridimensionnelle permettant d'obtenir une reconstruction fidèle et/ou rapide et/ou peu coûteuse en temps et/ou en capacités de calcul. The present invention therefore aims to overcome at least one of the disadvantages of the prior art by providing a three-dimensional reconstruction method to obtain a faithful reconstruction and / or fast and / or inexpensive in time and / or capacity of calculation.
Ce but est atteint par un procédé de reconstruction tridimensionnelle d'un environnement à partir de données représentatives d'au moins un nuage de points relevés par des moyens de mesure topographique par balayage d'ondes, le procédé étant mis en œuvre dans un système comprenant des moyens de traitement de données accédant à des moyens de mémorisation contenant lesdites données dont les points sont répertoriés au moins selon au moins un indice et leurs coordonnées spatiales dans un espace tridimensionnel, caractérisé en ce qu'il comporte : This object is achieved by a method of three-dimensional reconstruction of an environment from data representative of at least one cloud of points taken by means of topographic measurement by wave scanning, the method being implemented in a system comprising data processing means accessing storage means containing said data whose points are indexed at least according to at least one index and their spatial coordinates in a three-dimensional space, characterized in that it comprises:
une détermination, à partir du nuage de points, de sections consécutives comprenant une pluralité de points consécutifs, classés selon au moins un des indices de chacun des points du nuage ; determining, from the cloud of points, consecutive sections comprising a plurality of consecutive points, classified according to at least one of the indices of each point of the cloud;
une détermination, pour chacune des sections consécutives, d'une ligne polygonale joignant tous les points consécutifs de la section dans l'espace tridimensionnel ; determining, for each of the consecutive sections, a polygonal line joining all the consecutive points of the section in the three-dimensional space;
- une triangulation des bandes entre les lignes polygonales de chacune des sections consécutives, par au moins une avancée itérative de front de
triangles successifs selon au moins une chronologie temporelle, chacun des fronts de triangles successifs étant définis, à partir d'un segment reliant un point de la ligne polygonale d'une section à un point de la ligne polygonale de la section suivante, en formant un triangle avec le point qui suit, dans ladite chronologie temporelle, l'un de ces deux points des deux lignes polygonales et qui est le moins éloigné, en terme de distance dans l'espace tridimensionnel, de la ligne polygonale à laquelle il n'appartient pas, cette triangulation permettant d'obtenir une carte comprenant une pluralité de triangles dont les sommets sont formés par lesdits points des données, a triangulation of the bands between the polygonal lines of each of the consecutive sections, by at least one iterative advance of front of successive triangles according to at least one temporal chronology, each of the successive triangular fronts being defined, starting from a segment connecting a point of the polygonal line of a section to a point of the polygonal line of the following section, forming a triangle with the following point, in the said temporal chronology, one of these two points of the two polygonal lines and which is the least distant, in terms of distance in three-dimensional space, from the polygonal line to which it belongs not, this triangulation making it possible to obtain a map comprising a plurality of triangles whose vertices are formed by said points of the data,
D'autres particularités et avantages de certains modes de réalisation de ce type de procédé sont détaillés dans la présente demande. Other features and advantages of certain embodiments of this type of process are detailed in the present application.
De plus, la présente invention a pour but de pallier au moins un des inconvénients de l'art antérieur en proposant un système de reconstruction tridimensionnelle permettant d'obtenir une reconstruction fidèle et/ou rapide et/ou peu coûteuse en temps et/ou en capacités de calcul. In addition, the present invention aims to overcome at least one of the disadvantages of the prior art by providing a three-dimensional reconstruction system to obtain a faithful reconstruction and / or fast and / or inexpensive time and / or computing capabilities.
Ce but est atteint par un système de reconstruction tridimensionnelle à partir de données représentatives d'au moins un nuage de points relevés par des moyens de mesure topographique par balayage d'ondes, comprenant des moyens de traitement de données accédant à des moyens de mémorisation contenant lesdites données représentatives d'au moins un nuage de points répertoriés au moins selon au moins un indice et leurs coordonnées spatiales dans un espace tridimensionnel, caractérisé en ce que les moyens de traitement exécutent au moins un logiciel configuré pour la mise en œuvre du procédé selon divers modes de réalisation de l'invention. This object is achieved by a three-dimensional reconstruction system based on data representative of at least one cloud of points recorded by wave-scan topographic measurement means, comprising data processing means accessing storage means containing said data representative of at least one cloud of at least one indexed points and their spatial coordinates in a three-dimensional space, characterized in that the processing means execute at least one software configured for implementing the method according to various embodiments of the invention.
D'autres particularités et avantages de certains modes de réalisation de ce type de système sont détaillés dans la présente demande. D'autre part, les techniques de relevés présentent les inconvénients de traitement difficiles des points répertoriés et posent souvent un problème
de tri des données, qui aggrave la difficulté de traitement des nuages de points. Other features and advantages of some embodiments of this type of system are detailed in this application. On the other hand, survey techniques have the difficult processing disadvantages of the points listed and often pose a problem sorting data, which aggravates the difficulty of dealing with point clouds.
La présente invention a donc pour but de pallier au moins un des inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé de topographie qui soit rapide et fiable, permettant d'obtenir une reconstruction fidèle et/ou rapide et/ou peu coûteuse en temps et/ou en capacités de calcul. The present invention therefore aims to overcome at least one of the drawbacks of the prior art by providing a method of topography that is fast and reliable, to obtain a faithful reconstruction and / or fast and / or inexpensive time and / or in computing capabilities.
Ce but est atteint par un procédé de topographie comprenant au moins un relevé de points par au moins un moyen de mesure par balayage d'onde scannant les points de l'environnement par un balayage déterminé dans un plan de l'espace tridimensionnel, ledit relevé répertoriant les points au moins selon au moins un indice et selon leurs coordonnées spatiales dans l'espace tridimensionnel, caractérisé en ce que le relevé fournit au moins un point de référence parmi les points relevés et que le procédé est mis en œuvre par un système qui comporte des moyens de traitement de données réalisant une acquisition de données représentatives des points relevés par le moyen de mesure et effectuant un tri desdites données, au cours de l'acquisition, en classant les points par ordre croissant d'au moins un indice, grâce au moins à une mémoire tampon permettant de stocker temporairement, en attendant le retour de l'onde pour un point d'un indice donné, les points d'indice supérieur à cet indice donné, jusqu'à ce que le retour de l'onde soit reçu pour le point correspondant à cet indice donné et permette d'ordonner les différents points selon leur indice dans la mémoire tampon et/ou des moyens de mémorisation du système, ce tri au cours de l'acquisition des données permettant la mise en œuvre du procédé selon divers modes de réalisation de l'invention, en temps réel à partir de l'acquisition des données correspondant à au moins deux sections consécutives. This object is achieved by a topography method comprising at least one point recording by at least one wave scanning measurement means scanning the points of the environment by a determined scan in a plane of the three-dimensional space, said reading. listing the points at least according to at least one index and according to their spatial coordinates in the three-dimensional space, characterized in that the survey provides at least one reference point among the points recorded and that the method is implemented by a system which comprises data processing means performing an acquisition of data representative of the points recorded by the measuring means and sorting said data, during the acquisition, by classifying the points in increasing order of at least one index, by means of at least a buffer memory for temporarily storing, pending the return of the wave for a point of a given index, the index points sup to the given index, until the return of the wave is received for the point corresponding to this given index and allows to order the different points according to their index in the buffer memory and / or storage means of the system, this sorting during the acquisition of data allowing the implementation of the method according to various embodiments of the invention, in real time from the acquisition of data corresponding to at least two consecutive sections.
D'autres particularités et avantages de certains modes de réalisation de ce type de procédé sont détaillés dans la présente demande.
De plus, la présente invention a pour but de pallier au moins un des inconvénients de l'art antérieur en proposant un système de topographie qui soit rapide et fiable, permettant d'obtenir une reconstruction fidèle et/ou rapide et/ou peu coûteuse en temps et/ou en capacités de calcul. Ce but est atteint par un système de topographie comprenant au moins un moyen de mesure topographique par balayage d'onde scannant les points d'un environnement par un balayage déterminé dans un plan de l'espace tridimensionnel, et répertoriant les points au moins selon au moins un indice et selon leurs coordonnées spatiales dans l'espace tridimensionnel, caractérisé en ce que les moyens de traitement exécutent au moins un logiciel configuré pour la mise en œuvre du procédé selon divers modes de réalisation de l'invention, au fur et à mesure de l'acquisition des données. Other features and advantages of certain embodiments of this type of process are detailed in the present application. In addition, the present invention aims to overcome at least one of the disadvantages of the prior art by providing a topography system that is fast and reliable, to obtain a faithful reconstruction and / or fast and / or inexpensive in time and / or in computing capabilities. This object is achieved by a topography system comprising at least one wave scan topographic measuring means scanning the points of an environment by a determined scan in a three-dimensional space plane, and listing the points at least according to the minus one index and according to their spatial coordinates in the three-dimensional space, characterized in that the processing means execute at least one software configured for the implementation of the method according to various embodiments of the invention, as and when of data acquisition.
D'autres particularités et avantages de certains modes de réalisation de ce type de système sont détaillés dans la présente demande. Other features and advantages of some embodiments of this type of system are detailed in this application.
D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : Other features and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the description below, made with reference to the accompanying drawings, in which:
- la figure 1 montre une représentation schématique d'un exemple de nuage de points obtenus par des moyens de mesure topographique par balayage d'onde, selon divers modes de réalisation ; FIG. 1 shows a schematic representation of an example of a cloud of points obtained by means of topographic measurement by wave scanning, according to various embodiments;
- la figure 2 montre une représentation schématique d'un exemple d'une pluralité des sections déterminées à partir d'un nuage de points, avec la surface moyenne de chacune des sections et un point de référence, selon divers modes de réalisation ; FIG. 2 shows a schematic representation of an example of a plurality of sections determined from a scatterplot, with the average surface of each of the sections and a reference point, according to various embodiments;
- la figure 3 montre une représentation schématique d'un exemple de lignes polygonales joignant tous les points de chacune des sections, selon divers modes de réalisation ; FIG. 3 shows a schematic representation of an example of polygonal lines joining all the points of each of the sections, according to various embodiments;
- la figure 4 montre une représentation schématique d'un exemple de fronts de triangles successifs pour la triangulation des bandes entre les
lignes polygonales des sections successives, selon divers modes de réalisation ; FIG. 4 shows a schematic representation of an example of successive triangular fronts for the triangulation of the bands between the polygonal lines of the successive sections, according to various embodiments;
- la figure 5 montre une représentation schématique d'un exemple de carte de triangulation obtenue à partir des lignes polygonales sur un nuage de points, selon divers modes de réalisation ; FIG. 5 shows a schematic representation of an example of a triangulation map obtained from the polygonal lines on a cloud of points, according to various embodiments;
- la figure 6 montre une représentation schématique d'un exemple de carte simplifiée obtenue à partir d'une carte de triangulation, selon divers modes de réalisation ; FIG. 6 shows a schematic representation of an example of a simplified map obtained from a triangulation map, according to various embodiments;
- la figure 7 montre une représentation schématique d'un exemple de suppression, lors de la simplification selon divers modes de réalisation ; FIG. 7 shows a schematic representation of an example of deletion, during simplification according to various embodiments;
- la figure 8 montre une représentation schématique d'un exemple d'optimisation, lors de la simplification selon divers modes de réalisation ; FIG. 8 shows a schematic representation of an optimization example, during simplification according to various embodiments;
- la figure 9 montre un exemple de données représentatives d'un nuage de points, sous un format de type LAS ; FIG. 9 shows an example of data representative of a scatter plot, in a LAS format;
- la figure 10 montre une représentation schématique d'un exemple d'optimisation, lors de la simplification selon divers modes de réalisation ; FIG. 10 shows a schematic representation of an optimization example, during simplification according to various embodiments;
- la figure 1 1 montre une représentation schématique d'un système selon divers modes de réalisation ; - Figure 1 1 shows a schematic representation of a system according to various embodiments;
- la figure 12 montre une représentation schématique d'un procédé selon divers modes de réalisation ; FIG. 12 shows a schematic representation of a method according to various embodiments;
- la figure 13A montre un exemple de données représentatives d'un nuage de points correspondant au relevé d'un environnement par des moyens de mesure topographique, et sur la base de ces données, la figure 13B montre le résultat de la détermination des sections, la figure 13C montre le résultat de la triangulation et la figure 13D montre un agrandissement d'une portion de la figure 13C, les figures 13E et 13F montrent chacune le résultat de la détermination d'une caractéristique, respectivement, géométrique et physique, la figure 13G montre le résultat de la simplification et la figure 13H montre un agrandissement d'une portion de la figure 13G. La présente invention concerne un système et un procédé de reconstruction tridimensionnelle d'un environnement, ainsi qu'un système et
un procédé de topographie. Ainsi, l'invention concerne la reconstruction tridimensionnelle (éventuellement avec l'extraction de caractéristiques techniques et/ou la détection d'au moins un élément) d'un environnement (ou d'un objet) à partir de données (D) représentatives d'au moins un nuage de points (Pn) relevés par des moyens de mesure topographique (12) par balayage d'ondes, mais l'invention concerne donc également le relevé topographique lui-même. FIG. 13A shows an example of data representative of a point cloud corresponding to the survey of an environment by topographic measurement means, and on the basis of these data, FIG. 13B shows the result of the determination of the sections, FIG. 13C shows the result of the triangulation and FIG. 13D shows an enlargement of a portion of FIG. 13C, FIGS. 13E and 13F each show the result of the determination of a characteristic, respectively, geometric and physical, FIG. 13G shows the result of the simplification and Figure 13H shows an enlargement of a portion of Figure 13G. The present invention relates to a system and method for three-dimensional reconstruction of an environment, and a system and a topography process. Thus, the invention relates to three-dimensional reconstruction (possibly with the extraction of technical characteristics and / or the detection of at least one element) of an environment (or an object) from data (D) representative of at least one cloud of points (P n ) recorded by means of topographic measurement (12) by wave scanning, but the invention thus also relates to the topographic survey itself.
Les termes « moyens de mesure topographique par balayage à onde» sont utilisés dans la présente description dans leur acception signifiant qu'au moins un dispositif d'émission d'une onde balayant un champ permet de relever des points (et donc « mesurer la forme ») d'un objet ou un environnement. Ces termes ne doivent pas être interprétés de façon limitative, et ne doivent pas notamment être interprétés comme étant limités à de la topographie au sens classique du terme (topographie de terrain) car la présente invention peut être mise en œuvre sur un objet « topographié » par des moyens de mesure par balayage d'onde se déplaçant autour de l'objet ou fixes par rapport à l'objet qui subit des variations de formes, sous l'effet de contraintes par exemple (cas d'un barrage par exemple). Le terme environnement désigne tout type de lieu dont la topographie est relevée par ces moyens de mesure et ne doit pas être interprété de façon limitative et le terme objet désigne toute entité dont divers paramètres comme la forme (mais aussi la couleur, la réflectance, la chaleur ou tout autre paramètre ou variation de paramètres au cours du temps) peuvent être mesurés par ces moyens de mesure. Comme mentionné dans le préambule de la présente demande, l'invention s'applique à tout type de données représentatives d'un relevé de points d'un environnement, réalisé par au moins un moyen de mesure par balayage d'onde. Un tel moyen de mesure par balayage d'onde peut être un laser à balayage, un sonar, un radar (par exemple un géoradar) ou tout autre dispositif. La présente demande détaille divers modes de réalisation de
l'invention en référant à l'exemple du procédé de « mobile mapping » mentionné dans le préambule, mais n'est pas limité à cette application particulière. En effet, l'invention peut s'appliquer à des moyens de mesure fixes ou à des moyens de mesure placés sur tout type de support en déplacement (par exemple véhicule roulant ou volant ou flottant, etc.) dans la mesure où la technologie de mesure par balayage d'onde est utilisée pour obtenir un nuage de points relevés dans l'environnement ou sur l'objet dont on souhaite faire la reconstruction tridimensionnelle (i.e., « modélisation »). The terms "wave scan means of topographic measurement" are used in the present description in their meaning meaning that at least one device for transmitting a wave sweeping a field makes it possible to record points (and thus "to measure the shape ") Of an object or an environment. These terms must not be interpreted in a limiting manner, and must not be interpreted in particular as being limited to topography in the classical sense of the term (terrain topography) because the present invention may be implemented on a "topographied" object. by means of measurement by scanning wave moving around the object or fixed with respect to the object which undergoes variations of shapes, under the effect of constraints for example (case of a dam for example). The term environment refers to any type of place whose topography is recorded by these measuring means and must not be interpreted in a limiting manner and the term object refers to any entity whose various parameters such as shape (but also color, reflectance, heat or any other parameter or parameter variation over time) can be measured by these measuring means. As mentioned in the preamble of the present application, the invention applies to any type of data representative of a reading of points of an environment, made by at least one wave scan measurement means. Such a wave scan measurement means may be a scanning laser, a sonar, a radar (for example a ground penetrating radar) or any other device. This application details various embodiments of the invention with reference to the example of the "mobile mapping" method mentioned in the preamble, but is not limited to this particular application. Indeed, the invention can be applied to fixed measuring means or measuring means placed on any type of moving support (for example a rolling or flying or floating vehicle, etc.) insofar as the technology of Wave-scan measurement is used to obtain a cloud of points recorded in the environment or on the object whose three-dimensional reconstruction is desired (ie, "modeling").
De plus, même dans le cas du mobile mapping, il est possible d'obtenir des degrés de précision variables en ce qui concerne les coordonnées spatiales des points, en allant d'une précision classiquement de l'ordre du mètre ou légèrement inférieure dans le domaine des systèmes d'informations géographiques (GIS, pour l'anglais « géographie information System ») à une précision de l'ordre du centimètre pour la conception assistée par ordinateur (CAD, pour l'anglais « computer aided design »), en passant par une précision intermédiaire de l'ordre de la dizaine de centimètres pour certains systèmes intermédiaires. Pour la précision de type GIS, il suffit d'un système global de navigation satellite (GNSS, pour l'anglais « global navigation satellite System ») différentiel (et de préférence d'un traitement en temps réel), alors que pour la précision intermédiaire, il faut en général un traitement ultérieur des données (« post-processing ») à partir des données fournies par une centrale à inertie, et de préférence des stations de base pour le GNSS différentiel qui soient relativement proches, mais pour la précision de type CAD, de l'ordre du centimètre, il faut carrément l'ensemble de ces moyens (différentiel et inertiel) avec des stations de bases locales et un traitement précis de la localisation du moyen de mesure. Ainsi, selon le type de précision que l'on souhaite obtenir pour l'environnement modélisé, on pourra prévoir un système de topographie intégrant, en plus des moyens de mesure par balayage d'onde, tout ou partie des moyens suivants : Moreover, even in the case of mobile mapping, it is possible to obtain varying degrees of precision with respect to the spatial coordinates of the points, ranging from a precision typically of the order of one meter or slightly lower in the Geographical Information System (GIS) to a centimeter-precision for computer-aided design (CAD), in passing through an intermediate precision of the order of ten centimeters for some intermediate systems. For GIS-type precision, a global satellite navigation system (GNSS) is preferable (and preferably a real-time processing), whereas for precision intermediate, post-processing is generally required from the data provided by an inertial unit, and preferably from the relatively fast GNSS base stations, but for the accuracy of CAD type, of the order of a centimeter, it is downright all these means (differential and inertial) with local base stations and accurate treatment of the location of the measuring means. Thus, depending on the type of precision that is desired for the modeled environment, it will be possible to provide a topography system integrating, in addition to the means for measuring by wave scanning, all or part of the following means:
- Appareil(s) photo numérique ou caméra
- GNSS (Global Navigation Satellite System) - Digital camera (s) or camera - GNSS (Global Navigation Satellite System)
- système de navigation à inertie (centrale à inertie) - inertial navigation system (inertial center)
- Instruments de mesure de distance - Distance measuring instruments
- Multiplexeur (synchronisation précise des dispositifs) - Multiplexer (precise synchronization of devices)
- Récepteurs GNSS différentiel - Differential GNSS receivers
- Logiciel de capture de données - Data capture software
Pour précision, le Système de positionnement global différentiel (DGPS ou differential GNSS ou GPS différentiel) est une amélioration du GPS qui fournit une précision de localisation améliorée, à partir de 15 mètres GPS en précision nominale à environ 10 cm dans le cas des meilleures implémentations. Le DGPS utilise un réseau de stations de référence fixes, basés au sol pour diffuser la différence entre les positions indiquées par les systèmes de satellites et des positions connues fixes. Ces stations diffusent la différence entre les pseudo-distances (« pseudorange» selon la terminologie anglo-saxonne) aux satellites mesurées et réelles (calculées en interne), et les stations de réception peuvent corriger leurs pseudo-distances par la même quantité. Le signal de correction numérique est généralement diffusé localement sur un terrain grâce à des émetteurs de courte portée. For accuracy, the Differential Global Positioning System (DGPS or Differential GNSS or GPS Differential) is a GPS enhancement that provides improved location accuracy, from 15 meters GPS at nominal accuracy to about 10 cm in the case of best implementations . The DGPS uses a network of fixed, ground-based reference stations to diffuse the difference between the positions indicated by the satellite systems and fixed known positions. These stations diffuse the difference between the pseudo-distances ("pseudorange" according to the English terminology) to the measured and real satellites (calculated internally), and the reception stations can correct their pseudo-distances by the same quantity. The digital correction signal is generally broadcast locally on a field using short-range transmitters.
Concernant les moyens de mesure par balayage d'onde, dans le cas du mobile mapping, on prévoit généralement des scanners laser à balayage, comme par exemple 2 à 5 LIDAR. Ces moyens de mesure sont souvent associés à des moyens de positionnement, comme par exemple 2 à 3 GPS, complétés ou non de moyens de correction du positionnement comme par exemple une centrale à inertie et/ou un système de DGPS (« Differential Global Positioning System » selon la terminologie anglo-saxonne). Les moyens de relevés comportent fréquemment des moyens de capture d'images, comme par exemple 2 à 8 caméras. En parcourant l'environnement à relever, ce véhicule effectue un scan et obtient une collection, dite « nuage de points », composée de points répertoriés par leurs coordonnées spatiales (par exemple de 500 à 1000 points par mètre carré),
de préférence référencés temporellement pour la mise en œuvre de la présente invention. Cette collection de point est éventuellement associée à une collection d'images géoréférencées (par exemple un point de vue tous les 2 mètres). Le terme « géoréférencé » désigne dans la présente demande le fait que l'on référence par des coordonnées spatiales, comme l'entend la définition générale de ce terme, mais de préférence que l'on référence également par au moins un indice, comme le temps par exemple, pour la mise en œuvre par la présente invention. Il est connu dans l'art antérieur de corriger les coordonnées GPS des moyens de mesure au cours de leur déplacement pour obtenir des relevés précis de points dont les coordonnées mesurées sont transposables dans le système de coordonnées terrestre et aucun détail ne sera fourni sur cet aspect dans la présente demande. Ensuite, à partir de ces données, un opérateur peut digitaliser des objets topographiques dans les images obtenues. La numérisation laser (ou les autres méthodes de relevé dans la portée de la présente invention) est un outil pour créer de l'information (c'est- à-dire que les nuages de points ne sont pas un produit livrable). On peut grâce à ces outils, générer de l'information sur : As regards the means for measuring by wave scanning, in the case of mobile mapping, scanning laser scanners, such as for example 2 to 5 LIDAR, are generally provided. These measuring means are often associated with positioning means, for example 2 to 3 GPS, supplemented or not with positioning correction means such as an inertial unit and / or a DGPS system ("Differential Global Positioning System"). According to the English terminology). The reading means frequently include image-capturing means, for example 2 to 8 cameras. By traversing the environment to be met, this vehicle performs a scan and obtains a collection, called "cloud of points", composed of points listed by their spatial coordinates (for example 500 to 1000 points per square meter), preferably referenced temporally for the implementation of the present invention. This collection of points is possibly associated with a collection of georeferenced images (for example a point of view every 2 meters). The term "georeferenced" refers in the present application to the fact that reference is made to spatial coordinates, as understood by the general definition of this term, but preferably that reference is also made to at least one index, such as the time for example, for implementation by the present invention. It is known in the prior art to correct the GPS coordinates of the measuring means during their displacement to obtain accurate readings of points whose measured coordinates are transposable in the Earth's coordinate system and no details will be provided on this aspect. in this application. Then, from these data, an operator can digitize topographic objects in the images obtained. Laser scanning (or other survey methods within the scope of the present invention) is a tool for creating information (ie, point clouds are not a deliverable). Thanks to these tools, we can generate information on:
- Capture de données pour l'imagerie spatiale : Données 3D, Numérisation laser + Imagerie, Prise en charge de toutes les fonctionnalités du logiciel, Options de nuages de points éparses ou denses. - Data Capture for Spatial Imaging: 3D Data, Laser Scanning + Imaging, Support for all Software Features, Scattered or Dense Point Cloud Options.
- Capture de données GIS: Collecte de données pour les systèmes d'informations géographiques : extraction manuelle. Fonctions spécialisées et de productivité élevée (par exemple extraction automatisée des signes routiers). - GIS data capture: Data collection for geographic information systems: manual extraction. Specialized functions and high productivity (eg automated extraction of road signs).
- Capture de données pour l'imagerie : Localisation de photos, Capacité de traitement pour les systèmes d'informations géographiques : extraction manuelle. - Capture data for imaging: Location of photos, Processing capacity for geographic information systems: manual extraction.
- Etudes: Contrôle de détection de cible, Enregistrement de nuages de points, détection d'arêtes, DEM (digital élévation model) / TIN - Studies: Target detection control, point cloud recording, edge detection, DEM (digital elevation model) / TIN
(triangulated irregular network), LandXML export (un format de données
spécialisé, contenant des données de mesures d'ingénierie civile et d'étude, communément utilisé dans le développement urbain ou rural et dans l'industrie du transport). (triangulated irregular network), LandXML export (a data format specialized, containing data of civil engineering measures and study, commonly used in urban or rural development and in the transport industry).
- Signalisation: détection de signaux, détection de poteaux, détection de marquage, photogrammétrie / inventaire par scanner laser. - Signaling: signal detection, pole detection, marking detection, photogrammetry / inventory by laser scanner.
- Chaussée: génération de mosaïque, rapport de défauts de la chaussée, plans de coupes des routes. - Pavement: generation of mosaic, report of defects of the pavement, plans of cuts of the roads.
Pour précision, un réseau irrégulier triangulé (TIN) est une structure de données numérique utilisé dans un système d'information géographique (SIG) pour la représentation d'une surface. Un TIN est une représentation vectorielle de la surface terrestre physique ou fond de la mer, constitué de nœuds et de lignes irrégulièrement réparties avec des coordonnées tridimensionnelles (x, y et z) qui sont disposés en un réseau de non- chevauchement des triangles. TIN sont souvent dérivées des données d'élévation d'un modèle de données tramées élévation numérique (DEM). For precision, a triangulated irregular network (TIN) is a digital data structure used in a geographic information system (GIS) for the representation of a surface. A TIN is a vector representation of the physical land surface or seabed, consisting of irregularly distributed nodes and lines with three-dimensional coordinates (x, y, and z) that are arranged in a network of non-overlapping triangles. TINs are often derived from elevation data of a digital elevation (DEM) data model.
Ainsi, la présente invention trouve de nombreuses applications dans divers domaines. En particulier, l'invention permet une modélisation d'un environnement ou d'un objet, mais permet également de la détection d'éléments (à partir de formes ou de caractéristiques particulières) dans l'environnement ou sur l'objet. Par exemple, certains modes de réalisation de l'invention peuvent être utilisés pour caractériser les objets linéaires (arrêtes) et les objets surfaciques qui décrivent l'environnement, notamment (de manière illustrative et non limitative) le paysage urbain de la rue : Thus, the present invention finds many applications in various fields. In particular, the invention allows modeling of an environment or an object, but also allows the detection of elements (from particular shapes or characteristics) in the environment or on the object. For example, certain embodiments of the invention may be used to characterize linear objects (arcs) and areal objects that describe the environment, including (in an illustrative and non-limiting manner) the urban landscape of the street:
• les bordures de trottoir, les fils d'eau, la chaussée, les bordures des ilôts de circulation, • curbs, water lines, roadway, curbs of traffic islands,
• des portes d'entrée, les seuils, les fenêtres des bâtiments bordant la rue, • entrance doors, thresholds, windows of buildings along the street,
• les affleurants des réseaux : • the outcrops of the networks:
- assainissement et égouts : tampons ronds ou carrés, avaloir, grille avaloir, etc.
- gaz et électricité : coffrets de comptage, supports, câbles aériens, boîte de jonction au sol, etc. - sanitation and sewers: round or square buffers, drains, gully, etc. - gas and electricity: counting boxes, supports, overhead cables, junction box on the ground, etc.
- adductions d'eau : bouche à clé de vannes particulières, trame de visite, coffrets de comptage au sol, etc. - water supply: locks for special valves, inspection frame, floor counting boxes, etc.
- télécom : armoire de brassage, trappe des chambres de visite et de tirage, coffrets de raccordement au sol et en façade. - telecom: cabinet of brewing, hatch of the rooms of visit and draw, boxes of connection to the ground and frontage.
Dans le mobile mapping, chaque laser génère un semblant de coupe du terrain car il génère une pluralité de points relevés à l'intersection entre la surface de l'environnement et le plan de balayage du laser. Chaque coupe est généralement espacée de la précédente d'environ 2 à 5 cm selon la vitesse de déplacement du véhicule sur lequel sont embarqués les lasers (ces distances sont donc données à titre d'exemple illustratifs et non limitatifs). À l'intérieur du champ, les points seront par exemple séparés de 2 à 3 cm et alignés, au bruit près, sur une ligne quasiment droite mais déformée en hélice dans le sens de la trajectoire du véhicule. Cependant, les données sont « désorganisées » et livrées sous forme de nuage de points dont le traitement délicat est facilité par divers modes de réalisation de la présente invention. In mobile mapping, each laser generates a semblance of terrain cut because it generates a plurality of raised points at the intersection between the surface of the environment and the scanning plane of the laser. Each section is generally spaced from the previous one about 2 to 5 cm depending on the speed of movement of the vehicle on which the lasers are embedded (these distances are therefore given by way of illustrative and non-limiting example). Inside the field, the points will for example be separated by 2 to 3 cm and aligned, to the sound, on a line almost straight but deformed helically in the direction of the trajectory of the vehicle. However, the data is "disorganized" and delivered as a scatterplot whose tricky processing is facilitated by various embodiments of the present invention.
Ainsi, certains modes de réalisation de l'invention concernent un procédé de reconstruction tridimensionnelle d'un environnement à partir de données (D) représentatives d'au moins un nuage de points (Pn) relevés (mesurés, enregistrés) par des moyens de mesure topographique (12) par balayage d'ondes. Ce procédé est généralement mis en œuvre dans un système (1 ), par exemple tel qu'un ordinateur, comprenant des moyens de traitement de données (10), tels qu'au moins un processeur, accédant à des moyens de mémorisation (1 1 ), tels que des disques de stockage et/ou des mémoires vives par exemple, contenant lesdites données (D) dont les points (Pn) sont répertoriés au moins selon au moins un indice (IT, A, n) et leurs coordonnées spatiales (x, y, z) dans un espace tridimensionnel. Comme expliqué précédemment, les moyens de mesure (12) sont généralement géoréférencés, c'est-à-dire que leurs coordonnées spatiales sont
déterminées. De plus, comme certains modes de réalisation concernent des moyens de mesure en déplacement dans l'environnement ou par rapport à l'objet topographié, on peut entendre dans la présente demande le terme géoréférencement comme indiquant aussi un référencement temporel. De plus, les points relevés sont eux aussi géoréférencés, c'est-à-dire que leurs coordonnées spatiales sont déterminées par le relevé, mais on relève également le temps pour chacun des points, qu'il s'agisse d'un relevé par des moyens de mesure en déplacement ou non, car dans le cas de moyens de mesure (12) fixes, c'est justement le déplacement de l'environnement ou l'objet topographié qui est suivi au cours du temps. On notera néanmoins que si les données représentatives du relevé utilisent d'autres indices de relevé, le référencement pourrait utiliser ces indices, comme détaillé ci-après. D'autre part, on notera que l'invention pouvant s'appliquer à une entité telle qu'un environnement ou un objet, le terme « environnement » utilisé dans la présente demande devra être interprété comme pouvant désigner un objet ou toute entité, à moins qu'il ne soit explicitement mentionné qu'il s'agit uniquement d'un environnement (par exemple dans lequel les moyens de mesure se déplacent). Thus, certain embodiments of the invention relate to a method for three-dimensional reconstruction of an environment from data (D) representative of at least one cloud of points (P n ) recorded (measured, recorded) by means of topographic measurement (12) by wave scanning. This method is generally implemented in a system (1), for example such as a computer, comprising data processing means (10), such as at least one processor, accessing storage means (1 1 ), such as storage disks and / or RAMs for example, containing said data (D) whose points (P n ) are listed at least according to at least one index (IT, A, n) and their spatial coordinates (x, y, z) in a three-dimensional space. As explained above, the measuring means (12) are generally georeferenced, that is to say that their spatial coordinates are determined. In addition, as some embodiments relate to measuring means moving in the environment or with respect to the surveyed object, the term "georeferencing" can be understood in the present application as also indicating a time referencing. In addition, the points recorded are also georeferenced, ie their spatial coordinates are determined by the survey, but the time is also recorded for each of the points, whether it is a survey by measuring means moving or not, because in the case of fixed measuring means (12), it is precisely the displacement of the environment or the surveyed object that is monitored over time. It should be noted, however, that if the representative data in the survey uses other survey indices, referencing could use these indices, as detailed below. On the other hand, it should be noted that since the invention may apply to an entity such as an environment or an object, the term "environment" used in the present application will have to be interpreted as being able to designate an object or any entity, to unless it is explicitly mentioned that it is only an environment (for example in which the measuring means are moving).
Le procédé comporte de préférence: The method preferably comprises:
- une détermination (51 ), à partir du nuage de points (Pn), de sectionsa determination (51), from the point cloud (P n ), of sections
(Si) consécutives comprenant une pluralité de points (Pn) consécutifs, classés selon au moins un des indices (IT, A, n) de chacun des points (Pn) du nuage ; (Si) consecutive comprising a plurality of consecutive points (P n ), classified according to at least one of the indices (IT, A, n) of each of the points (P n ) of the cloud;
- une détermination (52), pour chacune des sections (S,) consécutives, d'une ligne polygonale (LP,) joignant tous les points (Pn) consécutifs de la section (S,) dans l'espace tridimensionnel ; a determination (52) for each of the consecutive sections (S) of a polygonal line (LP) joining all the consecutive points (P n ) of the section (S) in the three-dimensional space;
- une triangulation (53) des bandes (B) entre les lignes polygonales (LPi) de chacune des sections (Si, S2,...,Si) consécutives, par au moins une avancée itérative de front de triangles (FT) successifs selon au moins une chronologie temporelle (Ch), chacun des fronts de triangles (FT) successifs étant définis, à partir d'un segment (ST) reliant un point (Pj) de la ligne
polygonale (LP,) d'une section (S,) à un point (Pk) de la ligne polygonale (LPi+i) de la section (Si+i) suivante, en formant un triangle (T) avec le point (Pn) qui suit l'un de ces deux points (Pj, Pk) de ces deux lignes polygonales (LPi, LPi+i) qui est le moins éloigné, en terme de distance (d) dans l'espace tridimensionnel, de la ligne polygonale (LPi+i, LP,) à laquelle il n'appartient pas, cette triangulation (53) permettant d'obtenir une carte (CT) comprenant une pluralité de triangles (T) dont les sommets sont formés par lesdits points (Pn) des données (D). a triangulation (53) of the strips (B) between the polygonal lines (LPi) of each of the consecutive sections (Si, S2, ..., Si) by at least one successive iterative advance of successive triangles (FT) according to at least one temporal chronology (Ch), each successive triangular fronts (FT) being defined, starting from a segment (ST) connecting a point (P j ) of the line polygonal (LP) of a section (S,) at a point (P k ) of the polygonal line (LP i + i) of the next section (Si + i), forming a triangle (T) with the point ( P n ) which follows one of these two points (Pj, P k ) of these two polygonal lines (LPi, LP i + i) which is the least distant, in terms of distance (d) in the three-dimensional space, from the polygonal line (LP i + i, LP,) to which it does not belong, this triangulation (53) making it possible to obtain a card (CT) comprising a plurality of triangles (T) whose vertices are formed by said points ( P n ) data (D).
On comprend de ce qui précède que l'on construit un maillage formé de triangles (T) à partir d'un nuage de points (Pn) de manière à reconstruire, au moins en trois dimensions, un environnement ou un objet à partir des données (D) des points (Pn) du nuage. On comprend également que la reconstruction utilise des fronts de triangle et se base sur un critère de choix entre les deux points possibles pour former les triangles successifs reposant sur la distance d'un point (Pn) donné avec la ligne polygonale (LPi+i, LPj.i) adjacente à la ligne (LP,) à laquelle est associé ce point (Pn). Les indices j et k sont ici utilisés de façon arbitraire pour identifier un point (Pn) sur chacune des deux lignes formant la bande à trianguler. On a en effet un segment formé par le point (Pj) se trouvant sur la ligne (LP,) et le point (Pk) se trouvant sur la ligne (LPi+i ). A partir de ce segment (ST), il faut un critère pour choisir si le triangle doit être formé avec le point (Pj+i ) ou le point (Pk+i). Le critère consiste à comparer la distance entre le point (Pj+i ) et la ligne polygonale (LPi+i ) avec la distance entre le point (Pk+i) et la ligne polygonale (LP,) et à choisir le point pour lequel la distance est la plus petite. Ainsi, on obtient un triangle qui colle le mieux possible à la géométrie réelle, même si les lignes polygonales décrivent des courbes gauche et représentent en fait des géométries complexe. Il est connu dans l'art antérieur de nombreuses méthodes pour choisir comment former un tel triangle lors d'une reconstruction tridimensionnelle, mais aucune des méthodes connues ne s'est montrée assez efficace dans le cas de données (D) très diversifiées. En effet, de nombreuses méthodes ne sont pas pertinentes et les méthodes qui ont été testées, comme par exemple la méthode de la maximisation de
l'angle minimal ou la méthode de la distance minimale entre les 2 points (ou les 2 choix), ne se sont pas montrées efficaces car la reconstruction était insatisfaisante, voire complètement erronée. La présente invention utilise donc de préférence ce critère de distance permettant d'obtenir une reconstruction tridimensionnelle rapide, cohérente et efficace car elle fournit un maillage qui est le plus proche possible de la géométrie réelle de l'environnement ou objet correspondant au nuage de points. It is understood from the foregoing that a mesh of triangles (T) is constructed from a cloud of points (P n ) so as to reconstruct, at least in three dimensions, an environment or object from the data (D) of the points (P n ) of the cloud. It is also understood that the reconstruction uses triangular fronts and is based on a selection criterion between the two possible points to form the successive triangles based on the distance of a given point (P n ) with the polygonal line (LP i + i , LPj.i) adjacent to the line (LP,) with which this point (P n ) is associated. The indices j and k are used here arbitrarily to identify a point (P n ) on each of the two lines forming the band to be triangulated. Indeed, there is a segment formed by the point (P j ) on the line (LP) and the point (P k ) on the line (LP i + i). From this segment (ST), you need a criterion to choose whether the triangle should be formed with the point (P j + i) or the point (P k + i). The criterion is to compare the distance between the point (P j + i) and the polygonal line (LP i + i) with the distance between the point (P k + i) and the polygonal line (LP,) and to choose the point for which distance is the smallest. Thus, we obtain a triangle that best matches the real geometry, even if the polygonal lines describe left curves and are actually complex geometries. Numerous methods are known in the prior art for choosing how to form such a triangle during a three-dimensional reconstruction, but none of the known methods has been shown to be sufficiently effective in the case of very diverse data (D). Indeed, many methods are irrelevant and methods that have been tested, such as the method of maximizing the minimum angle or the method of the minimum distance between the 2 points (or the 2 choices), did not prove effective because the reconstruction was unsatisfactory, or even completely erroneous. The present invention therefore preferably uses this distance criterion to obtain a fast, coherent and efficient three-dimensional reconstruction because it provides a mesh that is as close as possible to the real geometry of the environment or object corresponding to the scatterplot.
La figure 12 montre un exemple illustratif de succession de traitements qui peuvent être mis en œuvre grâce à la présente invention, mais elle ne doit pas être interprétée de façon limitative car on comprendra de la présente demande que divers modes de réalisations peuvent comporter tout ou partie des traitements illustrés sur cette figure 12. FIG. 12 shows an illustrative example of a succession of treatments that can be implemented by means of the present invention, but it should not be interpreted in a limiting manner since it will be understood from the present application that various embodiments may comprise all or part of treatments illustrated in this figure 12.
On comprend donc qu'à partir de données comprenant au moins un nuage, même dense, de points définis au moins par des coordonnées spatiales et au moins un indice (par exemple temporel), le procédé permet de générer une triangulation de l'espace de manière fiable et fidèle à la répartition tridimensionnelle des points et ce, même si les points contenus dans les données (D) ne sont pas classés ou ordonnées, par exemple selon leur indice temporel ou leurs coordonnées spatiales. On notera néanmoins que le terme « nuage de points » est utilisé ici pour désigner un ensemble de points qui ne sont pas répartis de manière complètement aléatoire, comme certaines acceptions générales ou mathématiques pourraient le laisser penser. Ici, les données (D) proviennent d'un relevé de points par des moyens de mesure à balayage périodique (utilisant des ondes, par exemple lumineuse ou sonore) et le nuage de points a une organisation, certes relatives à cause des temps de retour de l'onde, qui fait que les points sont relativement ordonnés dans le plan du balayage (les positions successives scannées à chaque balayage) et par le trajet du balayage (la périodicité ou la direction du balayage) du moyen de mesure. Les figures 1 et 13A représentent des exemples de nuages de points (de l'ordre de 1 à 3 millions de points pour la figure 13A). En pratique, le procédé s'applique de préférence à des données de type LIDAR mais peut s'appliquer à divers
types de mesures (laser ou sonar ou radar) et des données dans divers formats. Par exemple, les données de type LIDAR ont été acquises par au moins un laser scannant les points selon un balayage déterminé dans un plan de l'espace se déplaçant avec le laser dans l'espace tridimensionnel, selon un mode de déplacement référencé en coordonnées (géoréférencés, de préférence avec un GPS pour les coordonnées spatiales, mais l'invention prévoit également au moins un référencement temporel). Les données pourront, à titre d'exemple préféré mais non limitatif, être de type .las (dont un exemple illustratif et non limitatif est montré en figure 9) car ce format est particulièrement adapté au relevé d'une pluralité de paramètres pour des points de l'espace. On cite par exemple le format .las qui est particulièrement pertinent et largement utilisé, mais il est possible d'exploiter d'autres types de formats. Ces paramètres peuvent en particulier comporter, pour chaque point, des coordonnées spatiales, un indice temporel (comme le temps auquel le point est mesuré), un angle de balayage du moyen de mesure par balayage d'onde (laser par exemple), une intensité du retour de l'onde comme la luminosité du retour laser par exemple (représentative de propriétés physiques de la surface à laquelle appartient le point), etc. En effet, à titre d'exemple, il est connu dans le domaine de la cartographie, ou de la topographie, des systèmes comprenant un véhicule équipé d'au moins un laser, au moins un moyen de mesure de coordonnées de l'émetteur laser (GPS et/ou centrale à inertie) et au moins un moyen de mesure temporelle (temps GPS par exemple). Ce type de système, avec le véhicule en déplacement dans un environnement, permet au laser de scanner l'environnement puis d'enregistrer une représentation de celui-ci en répertoriant les points scannés par le laser d'après une pluralité de paramètres tels que ceux décrits ci-dessus. It is therefore understood that from data comprising at least one cloud, even dense, points defined at least by spatial coordinates and at least one index (for example temporal), the method can generate a triangulation of the space of in a reliable manner and faithful to the three-dimensional distribution of the points, even if the points contained in the data (D) are not classified or ordered, for example according to their temporal index or their spatial coordinates. Note, however, that the term "point cloud" is used here to refer to a set of points that are not distributed in a completely random manner, as some general or mathematical meanings might suggest. Here, the data (D) come from a reading of points by means of periodic scanning measurement (using waves, for example light or sound) and the cloud of points has an organization, certainly relative because of the return times of the wave, which makes the points are relatively ordered in the scan plane (the successive positions scanned at each scan) and the scan path (the periodicity or direction of scanning) of the measuring means. Figures 1 and 13A show examples of point clouds (of the order of 1 to 3 million points for Figure 13A). In practice, the method preferably applies to data of the LIDAR type but can be applied to various types of measurements (laser or sonar or radar) and data in various formats. For example, the LIDAR type data has been acquired by at least one laser scanning the points according to a determined scan in a plane of the space moving with the laser in the three-dimensional space, according to a coordinate referenced displacement mode ( georeferenced, preferably with a GPS for spatial coordinates, but the invention also provides at least one temporal referencing). The data may, by way of a preferred but nonlimiting example, be of the .las type (an illustrative and nonlimiting example of which is shown in FIG. 9) because this format is particularly suitable for reading a plurality of parameters for points. from space. For example, the .las format is particularly relevant and widely used, but it is possible to use other types of formats. These parameters may in particular comprise, for each point, spatial coordinates, a temporal index (such as the time at which the point is measured), a scanning angle of the measurement means by wave scanning (laser for example), an intensity the return of the wave as the brightness of the laser return for example (representative of physical properties of the surface to which the point belongs), etc. Indeed, by way of example, it is known in the field of mapping, or topography, systems comprising a vehicle equipped with at least one laser, at least one means for measuring the coordinates of the laser transmitter (GPS and / or central inertia) and at least one temporal measurement means (GPS time for example). This type of system, with the vehicle moving in an environment, allows the laser to scan the environment and then record a representation of it by listing the points scanned by the laser according to a plurality of parameters such as those described above.
Comme indiqué précédemment, les moyens de mesure topographique (12) par balayage d'ondes peuvent par exemple être au moins un laser à balayage ou au moins un sonar ou au moins un radar ou tout type de moyens de mesure topographique qui balaye l'environnement à topographier avec des ondes (sonores ou lumineuses par exemple).
Dans certains modes de réalisation, les points sont classés selon au moins un indice pour déterminer des sections. En pratique, ces sections correspondent à un plan de balayage du moyen de mesure topographique. Malheureusement, les moyens de mesure connus relèvent des points et les données issues des relevés se présentent sous la forme de nuage de points qu'il faut pouvoir traiter. Comme l'invention s'applique à des relevés effectués par des moyens de mesure à balayage, il est avantageusement proposé de déterminer des sections qui correspondent aux plans de balayage successifs. Par exemple, un laser peut balayer l'environnement à 360° dans un temps donné et recommence son balayage en permanence, de sorte que les balayages successifs forment des sections (ou coupes) de l'environnement (éventuellement légèrement déformées par le déplacement du laser). Dans un autre exemple, le moyen de mesure peut faire des allers- retours dans une gamme de valeurs d'angles et les balayages successifs forment aussi des sections de l'environnement (bien que 2 balayages successifs soient réalisés dans une direction opposé l'un de l'autre). Certains modes de réalisation de l'invention proposent donc de traiter le nuage de points en y déterminant déjà les sections successives qui dépendent, comme mentionné ci-dessus, du plan et du trajet du balayage. Généralement, les données répertorient les points d'après au moins un indice, mais en général, il ne s'agit pas d'un indice utilisable directement. Par exemple, comme indice possible, il existe souvent une donnée correspondant au temps de retour de l'onde (le temps, souvent le temps GPS, auquel le retour d'onde a eu lieu ; temps de retour laser par exemple), qui dépend de la distance à laquelle se trouve le point relevé par rapport au moyen qui a émis l'onde (le centre optique du laser par exemple). Une autre donnée qui est souvent répertoriée, notamment pour un laser ou un radar (géoradar par exemple), est l'angle d'émission du laser pour chacun des points relevés. Il est donc possible de reconstruire les sections à partir d'au moins un de ces indices de chacun des points: le temps ou l'angle. Pour une telle reconstruction, on utilise un seuil maximum (d'intervalle temporel ou d'espacement angulaire par exemple). On comprend donc que si les données comprenaient au moins un indice
arbitraire (n et/ou i) pour chaque point (Pn) et/ou la section (S,) de chaque point, il suffirait d'utiliser cet indice (n, i) pour déterminer les sections. Comme les moyens de mesure (12) actuels n'enregistrent pas un tel indice dans les données, certains modes de réalisation prévoient une détermination des sections sur la base d'au moins un indice différent d'un indice relatif à la section et/ou à l'ordonnancement des points au cours de la mesure (puisque même l'indice temporel correspond en général au temps de retour de l'onde et n'est donc pas utilisable pour indiquer quel point a été mesuré avant l'autre). As indicated above, the means for topographic measurement (12) by scanning waves can for example be at least one scanning laser or at least one sonar or at least one radar or any type of topographic measuring means that sweeps the environment to survey with waves (sound or light for example). In some embodiments, the points are ranked according to at least one index to determine sections. In practice, these sections correspond to a scan plane of the topographic measurement means. Unfortunately, the known means of measurement are points and the data from the surveys are in the form of a cloud of points that must be processed. Since the invention applies to readings taken by scanning measuring means, it is advantageously proposed to determine sections that correspond to the successive scanning planes. For example, a laser can scan the environment at 360 ° in a given time and start scanning continuously, so that successive sweeps form sections (or cuts) of the environment (possibly slightly deformed by the movement of the laser ). In another example, the measuring means can go back and forth in a range of angle values and successive scans also form sections of the environment (although 2 successive scans are performed in a direction opposite one another. the other). Some embodiments of the invention therefore propose to treat the cloud of points by already determining the successive sections which depend, as mentioned above, the plane and the scan path. Typically, the data lists points based on at least one index, but in general it is not a directly usable index. For example, as a possible index, there is often a datum corresponding to the time of return of the wave (the time, often the GPS time, at which the wave return took place, laser return time for example), which depends the distance to which the raised point is located with respect to the means that emitted the wave (the optical center of the laser, for example). Another data that is often listed, especially for a laser or a radar (GPR, for example), is the angle of emission of the laser for each of the points raised. It is therefore possible to reconstruct the sections from at least one of these indices of each of the points: the time or the angle. For such a reconstruction, a maximum threshold (time interval or angular spacing for example) is used. So we understand that if the data included at least one index arbitrary (n and / or i) for each point (P n ) and / or the section (S,) of each point, it would be enough to use this index (n, i) to determine the sections. Since the present measurement means (12) do not record such an index in the data, some embodiments provide for a determination of the sections based on at least one index different from an index relative to the section and / or to the ordering of the points during the measurement (since even the time index generally corresponds to the return time of the wave and is therefore not usable to indicate which point was measured before the other).
Dans certains modes de réalisation, ladite détermination (51 ) des sections (S,) est réalisée par sélection des points en fonction d'un seuil (DT) maximum entre au moins un des indices (IT, A, n) de chacun des points (Pn) du nuage, chacune desdites sections (S,) comprenant alors une pluralité de points (Pn) consécutifs, classés selon cet indice (IT, A, n) et dont les coordonnées spatiales (x, y, z) appartiennent à une surface moyenne (PM) définie autour d'au moins un point de référence (Pr). En pratique, la surface moyenne des sections est quasi-plane, donc désigné comme plan moyen (PM), mais elle peut en fait être une surface gauche (puisque les points sont classiquement alignés sur une ligne déformée en hélice dans le sens de déplacement du véhicule). On notera qu'on utilise ici le terme de surface et de plan alors que l'invention peut autoriser une certaine marge d'erreur dans l'alignement des coordonnées et que ces termes ne doivent pas être interprétés de façon limitative car ils peuvent en fait désigner en fait des volumes (que l'on approxime à la surface moyenne). Ainsi, dans certains modes de réalisation, notamment lorsque les données ont l'inconvénient de ne pas ordonner les points selon un indice facile à utiliser, comme souvent dans les systèmes et procédés de l'art antérieur, les moyens de traitement de données (10) mettent en œuvre un tri (50) des données (D) pour classer les points (Pn) en fonction d'au moins un indice, par exemple (et de préférence) leur indice temporel (IT) qui correspond au temps (tn) auquel le moyen (12) de mesure a reçu le retour de
l'onde de mesure d'un point (Pn) donné. Il s'agit, ici encore, de préférence de moyens de mesure géoréférencés (référence spatiale au minimum mais de préférence référence temporelle également). Les points ici sont de préférence triés selon le temps, mais si on disposait d'un autre type d'indice que le temps du retour de l'onde (retour laser par exemple), tel qu'un indice arbitraire (n) par exemple, le procédé serait simplifié. Il est d'ailleurs éventuellement possible d'organiser les données directement selon un indice particulier pour éviter ces tris coûteux en termes de capacité et temps de traitement, comme détaillé ci-après. On comprend en effet que si les données étaient récoltées, lors de la mesure des points, à l'aide d'un indice permettant d'ordonner ces points, le traitement serait facilité (notamment en permettant de déterminer les sections comme expliqué ci-dessus). Ainsi, l'invention prévoit divers modes de réalisation où les points sont indexés selon au moins un indice arbitraire (n) ou triés lors de l'acquisition (lors du relevé dans l'environnement ou sur l'objet). Ainsi, dans certains modes de réalisation, le tri (50) est mis en œuvre préalablement à la détermination (51 ) des sections (Si) consécutives, par les moyens de traitement de données (10), à partir des données (D) qui sont stockées dans les moyens de mémorisation (1 1 ) et représentatives d'au moins un nuage de points (Pn) dont l'ordonnancement n'est pas fonction d'un indice utilisable, par exemple l'indice temporel (IT). En revanche, dans d'autres modes de réalisation, le tri (50) est mis en œuvre, par les moyens de traitement de données (10), au cours de l'acquisition des données (D) par le moyen (12) de mesure en classant les points (Pn) par ordre croissant d'au moins un indice (IT, A, n), grâce à une mémoire tampon (1 10) permettant de stocker temporairement, en attendant le retour de l'onde pour un point (Pn) d'un indice (IT, A, n) donné, les points (Pn) d'indice supérieur à cet indice donné, jusqu'à ce que le retour soit reçu pour le point correspondant à cet indice donné, et permette d'ordonner les différents points (Pn) selon leur indice (IT, A, n) dans la mémoire tampon (1 10) et/ou les moyens de mémorisation (1 1 ), ce tri (50) au cours de l'acquisition des données (D) permettant la mise en œuvre du procédé en temps réel à partir de l'acquisition des données (D)
correspondant à au moins deux sections (S) consécutives. De préférence, l'indice pourra indiquer la section (c'est-à-dire un numéro de balayage ou un numéro de plan de balayage) auquel appartiennent les points. En particulier, on réfère ici à l'indice (A) qui correspond à l'angle (An) mais un tel indice nécessite au moins de connaître la section (et même parfois de connaître une autre information relative au nombre de fois où cet angle est balayé dans la section, car dans certains cas, les données indiquent plusieurs passages des moyens de mesure à un angle donné, comme détaillé ci-après dans un des exemples de réalisation). En pratique, pour effectuer le tri et la détermination des sections lorsqu'ils n'ont pas été réalisés lors de l'acquisition, l'invention prévoit de repérer les sections grâce à un point de départ, par exemple tel que le point de référence (Pr), puis d'ordonner les points dans les sections par la différence de leur valeur pour au moins un indice (par exemple le temps). D'autre part, il est également possible de déterminer les sections selon d'autres méthodes basées sur la connaissance de la méthodologie de mesure, par exemple en utilisant le trajet du balayage (périodicité et/ou direction) mentionné précédemment. Par exemple, dans le cas d'un balayage continu dans une direction donnée (e.g., un sens de rotation donné, qu'il couvre 360° ou non), en connaissant le temps que le moyen de mesure met à effectuer un balayage, on peut déterminer la périodicité du balayage. Une telle période de balayage permet de déterminer, en connaissant le temps auquel le balayage a démarré, les points qui appartiennent à une même section puisqu'ils sont reçus dans la période de balayage. Avec ce type de détermination des sections par période, certains points risquent d'être associés à une section ultérieure à celle au cours de laquelle le moyen de mesure a balayé ces points (à cause de leur temps de retour de l'onde qui est supérieure au temps auquel ce balayage s'est terminé), mais le nombre de points ainsi mésestimés seraient assez limité et ces points correspondraient à des points très éloignés dont la fiabilité (de mesure) peut être assez réduite. On peut alors appliquer à ces points un traitement de correction particulier ou simplement les ignorer (on notera que l'on prévoit également d'ignorer les points orphelins pour lesquels des
algorithmes sont décrits dans la présente demande, en particulier car la mesure d'au moins une partie de ces points orphelins n'est pas forcément très fiable). De manière similaire, dans le cas d'un balayage par allers- retours, en connaissant les changements de direction du balayage du moyen de mesure, il est possible de déterminer les plans de balayage successifs (dont il faut considérer qu'ils sont orientés dans des directions opposées, par paires). Pour une telle détermination du trajet du moyen de mesure, on peut utiliser par exemple le temps auquel le changement a lieu et/ou un indice enregistré dans les données pour indiquer la direction du scan (DS, figure 9) ou pour indiquer le changement de direction et/ou des informations concernant les valeurs de la gamme d'angles dans laquelle le moyen de mesure fait des allers-retours, de préférence en association avec le temps. On comprend donc des exemples de méthodes décrites ci-dessus que l'invention prévoit divers modes de réalisation pour déterminer les sections à partir de divers types d'informations, de préférence à partir d'au moins une partie des informations contenues dans les données (D), mais éventuellement à partir d'autres informations (période de balayage ou temps pour un aller-retour, par exemple) ou une combinaison des deux. A l'inverse, le tri lors de l'acquisition est prévu dans divers modes de réalisation, même si le moyen de mesure (12) des points se déplace, mais on prévoit dans ce cas un suivi des coordonnées et de l'orientation du moyen de mesure qui puisse également être réalisé en temps réel pour délivrer en temps réel les coordonnées des points. Les GPS et centrales à inerties ne permettent pas forcément de réaliser cet objectif avec une précision suffisante (cf. la précision souhaitée selon les applications) dans tous les cas (tunnel, canyon urbain, etc.), du moins pour l'instant. Néanmoins, il est possible que ces technologies évoluent ou que le système de topographie comporte alors d'autres moyens de contrôle de la position (et de l'orientation) du moyen de mesure, par exemple tels qu'un rail contraignant son déplacement ou un dispositif de poursuite au sol (théodolite/station complète robotisée par exemple) ou tout autre moyen de transposition des coordonnées du laser dans l'espace. D'autre part, le moyen de mesure peut être fixe avec des
rotations verticales et horizontales motorisées ou non (théodolite ou autre), dans certains modes de réalisation et ce traitement en temps réel est affranchi de la contrainte du positionnement (XYZ et orientation) du moyen de mesure (12). On comprend donc qu'avec ce type de modes de réalisation, l'invention concerne également un procédé de topographie comprenant au moins un relevé (61 ) de points (Pn) par au moins un moyen (12) de mesure par balayage d'onde scannant les points (Pn) de l'environnement par un balayage déterminé dans un plan de l'espace tridimensionnel, ledit relevé (61 ) répertoriant les points (Pn) au moins selon au moins un indice (IT, A, n) et selon leurs coordonnées spatiales (x, y, z) dans l'espace tridimensionnel, caractérisé en ce que le relevé (61 ) fournit au moins un point de référence (Pr) parmi les points (Pn) relevés et que le procédé est mis en œuvre par un système (1 ) qui comporte des moyens de traitement de données (10) réalisant une acquisition de données (D) représentatives des points relevés par le moyen (12) de mesure et effectuant un tri (50) desdites données, au cours de l'acquisition, en classant les points (Pn) par ordre croissant d'au moins un indice (IT, A n), grâce au moins à une mémoire tampon (1 10) permettant de stocker temporairement, en attendant le retour de l'onde pour un point (Pn) d'un indice (IT, A, n) donné, les points (Pn) d'indice supérieur à cet indice donné, jusqu'à ce que le retour de l'onde soit reçu pour le point correspondant à cet indice donné et permette d'ordonner les différents points (Pn) selon leur indice (IT, A, n) dans la mémoire tampon (1 10) et/ou des moyens de mémorisation (1 1 ) du système (1 ), ce tri (50) au cours de l'acquisition des données (D) permettant la mise en œuvre du procédé de reconstruction tridimensionnelle décrit ici, mais en temps réel à partir de l'acquisition des données (D) correspondant à au moins deux sections (S,) consécutives. Ainsi, dans certains modes de réalisation de procédé de topographie l'acquisition est réalisée au cours du déplacement du moyen de mesure topographique (12) dans l'environnement, repéré par des moyens (13) de mesure de la position et d'au moins une orientation du moyen de
mesure (12) topographique (laser, sonar ou radar par exemple). On notera que l'on réfère ici à « au moins une » orientation car le moyen de mesure n'est pas forcément mobile selon tous les axes et on prévoit une mesure des orientations en fonction des degrés de liberté (roulis, tangage, lacet ou Roll, Pitch, yaw selon la terminologie anglo-saxonne). In some embodiments, said determination (51) of the sections (S,) is performed by selecting the points as a function of a threshold (DT) maximum between at least one of the indices (IT, A, n) of each of the points (P n ) of the cloud, each of said sections (S,) then comprising a plurality of consecutive points (P n ), classified according to this index (IT, A, n) and whose spatial coordinates (x, y, z) belong to at a mean surface (PM) defined around at least one reference point (Pr). In practice, the average surface of the sections is quasi-plane, therefore designated as mean plane (PM), but it can in fact be a left surface (since the points are conventionally aligned on a helically deformed line in the direction of movement of the vehicle). It should be noted that the term surface and plane is used here, whereas the invention may allow a certain margin of error in the alignment of the coordinates and that these terms must not be interpreted in a limiting way since they may in fact designate volumes (which are approximated to the average surface). Thus, in certain embodiments, particularly when the data have the disadvantage of not ordering the dots according to an easy-to-use index, as is often the case in the systems and methods of the prior art, the data processing means (10) ) implement a sorting (50) of the data (D) to classify the points (P n ) according to at least one index, for example (and preferably) their temporal index (TI) which corresponds to the time (t n ) at which the means (12) of measurement has received the return of the measurement wave of a given point (P n ). Here again, it is preferably a matter of georeferenced measurement means (spatial reference at least, but preferably also time reference). The points here are preferably sorted according to the time, but if one had another type of index that the time of the return of the wave (return laser for example), such as an arbitrary index (n) for example the process would be simplified. It is also possible to organize the data directly according to a particular index to avoid these expensive sorting in terms of capacity and processing time, as detailed below. It is understood that if the data were collected, when measuring the points, using an index to order these points, the treatment would be facilitated (including allowing to determine the sections as explained above ). Thus, the invention provides various embodiments where the points are indexed according to at least one arbitrary index (n) or sorted during acquisition (during the survey in the environment or on the object). Thus, in certain embodiments, the sorting (50) is implemented prior to the determination (51) of the consecutive sections (Si), by the data processing means (10), from the data (D) which are stored in the storage means (1 1) and representative of at least one cloud of points (P n ) whose scheduling is not a function of a usable index, for example the time index (IT). On the other hand, in other embodiments, the sorting (50) is implemented by the data processing means (10) during data acquisition (D) by means (12) of measurement by classifying the points (P n ) in ascending order of at least one index (IT, A, n), by means of a buffer memory (1 10) for temporarily storing, while awaiting the return of the wave for a point (P n ) of a given index (IT, A, n), the index points (P n ) greater than this given index, until the return is received for the point corresponding to this given index , and allows to order the different points (P n ) according to their index (IT, A, n) in the buffer memory (1 10) and / or the storage means (1 1), this sorting (50) during data acquisition (D) allowing the implementation of the process in real time from the acquisition of the data (D) corresponding to at least two consecutive sections (S). Preferably, the index may indicate the section (i.e., scan number or scan plane number) to which the points belong. In particular, reference is made here to the index (A) which corresponds to the angle (A n ), but such an index requires at least to know the section (and even sometimes to know other information relating to the number of times this angle is scanned in the section, because in some cases, the data indicate several passages of the measuring means at a given angle, as detailed below in one of the exemplary embodiments). In practice, in order to perform the sorting and the determination of the sections when they have not been made during the acquisition, the invention provides for locating the sections by means of a starting point, for example such as the reference point. (Pr), then order the points in the sections by the difference of their value for at least one index (eg time). On the other hand, it is also possible to determine the sections according to other methods based on knowledge of the measurement methodology, for example using the scan path (periodicity and / or direction) mentioned above. For example, in the case of a continuous scan in a given direction (eg, a given direction of rotation, that it covers 360 ° or not), knowing the time that the measuring means makes to perform a scan, one can determine the periodicity of the scan. Such a scanning period makes it possible to determine, by knowing the time at which the scanning has started, the points which belong to the same section since they are received in the scanning period. With this type of determination of sections per period, some points may be associated with a section subsequent to that during which the measuring means has scanned these points (because of their return time of the wave which is higher at the time at which this scan ended), but the number of points thus underestimated would be rather limited and these points would correspond to very distant points whose reliability (measurement) can be quite reduced. One can then apply to these points a particular correction treatment or simply ignore them (note that it is also planned to ignore the orphan points for which algorithms are described in this application, in particular because the measurement of at least some of these orphan points is not necessarily very reliable). Similarly, in the case of a round-robbing scan, knowing the changes in direction of the scanning of the measuring means, it is possible to determine the successive scanning planes (which must be considered to be oriented in opposite directions, in pairs). For such a determination of the path of the measuring means, it is possible, for example, to use the time at which the change takes place and / or an index recorded in the data to indicate the direction of the scan (DS, FIG. 9) or to indicate the change in the direction of the scan. direction and / or information concerning the values of the range of angles in which the measuring means is back and forth, preferably in association with time. It will therefore be understood from the examples of methods described above that the invention provides various embodiments for determining sections from various types of information, preferably from at least some of the information contained in the data ( D), but possibly from other information (scanning period or time for a round trip, for example) or a combination of both. Conversely, the sorting during the acquisition is provided in various embodiments, even if the measuring means (12) of the points moves, but in this case a follow-up of the coordinates and the orientation of the measurement means that can also be realized in real time to deliver in real time the coordinates of the points. GPS and central inertia do not necessarily achieve this goal with sufficient accuracy (see the desired accuracy according to the applications) in all cases (tunnel, canyon urban, etc.), at least for now. Nevertheless, it is possible that these technologies evolve or that the topography system then comprises other means of controlling the position (and orientation) of the measuring means, for example such as a rail constraining its movement or a ground tracking device (theodolite / robotic complete station for example) or any other means of transposing the coordinates of the laser in space. On the other hand, the measuring means can be fixed with motorized and non-motorized vertical and horizontal rotations (theodolite or other), in certain embodiments and this real-time processing is freed from the constraint of the positioning (XYZ and orientation) of the measuring means (12). It is therefore understood that with this type of embodiment, the invention also relates to a topography method comprising at least one survey (61) of points (P n ) by at least one means (12) for measuring by scanning of wave scanning the points (P n ) of the environment by a determined scan in a plane of the three-dimensional space, said survey (61) listing the points (P n ) at least according to at least one index (IT, A, n ) and according to their spatial coordinates (x, y, z) in the three-dimensional space, characterized in that the survey (61) provides at least one reference point (Pr) among the points (P n ) recorded and that the process is implemented by a system (1) which comprises data processing means (10) performing an acquisition of data (D) representative of the points recorded by the measurement means (12) and performing a sorting (50) of said data , during the acquisition, classifying the points (P n ) in ascending order of at least one index (IT, A n), thanks at least to a buffer memory (1 10) allowing temporary storage, pending the return of the wave for a point (P n ) of an index (IT, A, n) given, the points (P n ) of index greater than this given index, until the return of the wave is received for the point corresponding to this given index and allows to order the different points (P n ) according to their index (IT, A, n) in the buffer memory (1 10) and / or storage means (1 1) of the system (1), this sorting (50) during the data acquisition (D) ) allowing the implementation of the three-dimensional reconstruction method described here, but in real time from the acquisition of data (D) corresponding to at least two consecutive sections (S,). Thus, in some embodiments of the topography method, the acquisition is performed during the displacement of the topographic measuring means (12) in the environment, identified by means (13) for measuring the position and at least an orientation of the means of measurement (12) topographic (laser, sonar or radar for example). It should be noted that reference is made here to "at least one" orientation because the measuring means is not necessarily mobile along all the axes and a measurement of the orientations is provided according to the degrees of freedom (roll, pitch, yaw or Roll, Pitch, yaw according to the Anglo-Saxon terminology).
D'autre part, comme mentionné précédemment, divers modes de réalisation concernent un système (1 ) de reconstruction tridimensionnelle à partir de données (D) représentatives d'au moins un nuage de points (Pn) relevés par des moyens de mesure topographique (12) par balayage d'ondes, comprenant des moyens de traitement de données (10) accédant à des moyens de mémorisation (1 1 ) contenant lesdites données (D) représentatives d'au moins un nuage de points (Pn) répertoriés au moins selon au moins un indice (IT, A, n) et leurs coordonnées spatiales (x, y, z) dans un espace tridimensionnel. Ce système (1 ) comporte des moyens de traitement (10) qui exécutent au moins un logiciel configuré pour la mise en œuvre d'au moins un des modes de réalisation du procédé décrit dans la présente. On the other hand, as mentioned above, various embodiments relate to a three-dimensional reconstruction system (1) based on data (D) representative of at least one cloud of points (P n ) recorded by topographic measurement means ( 12), comprising data processing means (10) accessing storage means (11) containing said data (D) representative of at least one cluster of points (P n ) listed at least according to at least one index (IT, A, n) and their spatial coordinates (x, y, z) in a three-dimensional space. This system (1) comprises processing means (10) which execute at least one software configured for the implementation of at least one of the embodiments of the method described herein.
De plus, comme mentionné précédemment, divers modes de réalisation concernent un système (1 ) de topographie comprenant au moins un moyen (12) de mesure topographique par balayage d'onde scannant les points (Pn) d'un environnement par un balayage déterminé dans un plan de l'espace tridimensionnel, et répertoriant les points (Pn) au moins selon au moins un indice (IT, A, n) et selon leurs coordonnées spatiales (x, y, z) dans l'espace tridimensionnel. Les moyens de traitement (10) d'un tel système exécutent au moins un logiciel configuré pour la mise en œuvre du procédé de topographie décrit dans la présente demande, au fur et à mesure de l'acquisition des données. Moreover, as mentioned above, various embodiments relate to a topography system (1) comprising at least one means (12) for topographic measurement by scanning the waves scanning the points (P n ) of an environment by a determined scanning in a plane of the three-dimensional space, and listing the points (P n ) at least according to at least one index (IT, A, n) and according to their spatial coordinates (x, y, z) in the three-dimensional space. The processing means (10) of such a system execute at least one software configured for the implementation of the topography method described in the present application, as and when data acquisition.
On comprend que les systèmes de reconstruction peuvent seulement comporter des moyens de traitement de données et des moyens de mémorisation, mais que les systèmes de topographie comportent également des moyens de mesure (12), de préférence complétés par des moyens (13)
de contrôle de position (x, y, z et orientation). De plus, ces systèmes devront de préférence comporter une mémoire tampon (par exemple telle qu'une extension de mémoire vive) suffisante pour le stockage temporaire des données au cours de l'acquisition. D'une manière, l'invention peut être implémentée à l'aide d'au moins un logiciel installé sur au moins un système informatique (ou plus généralement une application exécutée au sein d'un environnement logiciel) et contrôlé par un utilisateur du système pour exécuter tout ou partie des algorithmes décrits dans la présente demande. L'invention concerne donc également au moins un logiciel ou application stockée dans des moyens de mémorisation (tout type de support informatique de stockage de données). L'invention concerne également un support de stockage informatique (comme par exemple un CD, un DVD, un dispositif de stockage de données amovible ou non, etc.), comprenant des données pour l'exécution et/ou l'installation d'au moins un logiciel ou application dans un système informatique, caractérisé en ce que ledit logiciel ou application comporte un ou des algorithme(s) pour la mise en œuvre d'au moins un des modes de réalisation de procédé décrits dans la présente demande. Dans le cas d'une topographie avec reconstruction en temps réel, les données sont traitées immédiatement et il est possible de ne stocker que les données relatives aux triangles, par exemple sous la forme de cartes de triangles. Dans le cas d'une reconstruction sur la base de données provenant d'un relevé topographique, les moyens de mémorisation ou mémoires (1 1 , 1 10) du système stockent au moins un fichier contenant lesdites données représentatives d'au moins un nuage de points et les moyens de traitement (10) exécutent les algorithmes pour générer les triangles. On notera que l'on désigne ici les données relatives aux triangles sous le terme de « carte », mais que ce terme ne doit pas être interprété de manière limitative car les données générées comportent au moins une pluralité de triangles répertoriés par leurs sommets. On peut prévoir divers types de fichiers et de formats de stockage, et on peut par exemple simplement stocker cette information sous
la forme d'une succession de triangles définis chacun par un triplet de points, car le but de l'invention est surtout de générer les triangles (grâce aux arêtes reliant les points) pour déterminer les surfaces qui sont relevées à l'aide du nuage de points provenant des moyens de mesure. L'invention permet en effet, à partir d'un nuage de points qui n'est pas exploitable en tant que tel pour connaître et/ou caractériser l'environnement relevé, de générer des triangles dont les sommets sont formés par ces points et indiquant les surfaces qui sous-tendent ces points relevés. En partant de données inexploitables, l'invention fournit donc des données exploitables pour connaître et/ou caractériser l'environnement relevé, notamment grâce à des extractions de caractéristiques techniques ou divers calculs sur les données obtenues (éventuellement à l'aide des données initiales, notamment dans le cas des caractéristiques physiques). It will be understood that the reconstruction systems may only comprise data processing means and storage means, but that topography systems also comprise measuring means (12), preferably completed by means (13). position control (x, y, z and orientation). In addition, these systems should preferably include a buffer memory (for example such as a RAM expansion) sufficient for temporary storage of data during acquisition. In a manner, the invention can be implemented using at least one software installed on at least one computer system (or more generally an application executed within a software environment) and controlled by a user of the system. to execute some or all of the algorithms described in this application. The invention therefore also relates to at least one software or application stored in storage means (any type of computer storage medium). The invention also relates to a computer storage medium (such as for example a CD, a DVD, a removable or non-removable data storage device, etc.), including data for the execution and / or installation of the device. less a software or application in a computer system, characterized in that said software or application comprises one or more algorithms for the implementation of at least one of the method embodiments described in the present application. In the case of a topography with real-time reconstruction, the data are processed immediately and it is possible to store only the data relating to the triangles, for example in the form of triangular maps. In the case of a reconstruction based on data from a topographic survey, the storage means or memories (1 1, 1 10) of the system store at least one file containing said data representative of at least one cloud of points and the processing means (10) execute the algorithms for generating the triangles. It will be noted that the data relating to triangles are referred to here as the "map", but that this term should not be interpreted in a limiting manner since the data generated comprise at least a plurality of triangles indexed by their vertices. Various types of files and storage formats can be provided, and it is possible, for example, simply to store this information under the shape of a succession of triangles each defined by a triplet of points, because the purpose of the invention is especially to generate the triangles (thanks to the edges connecting the points) to determine the surfaces that are read with the help of the cloud points from the measuring means. The invention makes it possible, in fact, from a cloud of points that is not exploitable as such to know and / or characterize the raised environment, to generate triangles whose vertices are formed by these points and indicating the surfaces underlying these raised points. Starting from unusable data, the invention thus provides usable data to know and / or characterize the environment identified, notably by means of extractions of technical characteristics or various calculations on the data obtained (possibly using the initial data, particularly in the case of physical characteristics).
Dans le cas de la topographie avec une reconstruction tridimensionnelle en temps réel, dont des exemples de réalisation sont envisagés ci-dessus, la position et orientation des moyens de mesure sont de préférence suivis en continu et simultanément à la mesure (au relevé). Dans les systèmes connus, pour obtenir la précision de l'ordre du cm, la centrale inertielle impose un calcul qui prend en compte les deux bouts de la trajectoire pour permettre une compensation. Néanmoins, il est possible de prévoir une compensation plus fréquente afin de réduire le temps de calcul nécessaire à la transposition des coordonnées. De plus, d'autres moyens de géopositionnement sont possibles car ils sont potentiellement capables de délivrer « online » (en temps réel) un positionnement suffisamment précis, même s'ils sont généralement moins rapides ou précis que les centrales à inertie De tels moyens de géopositionnement peuvent par exemple, de façon connue en soi, comporter un théodolite (un télémètre et des rapporteurs horizontal et vertical dont les centres de rotation alignés ) qui est robotisé (donc motorisé et dont le moteur est contrôlable), asservi sur un prisme (ou un coin de cube) pour la détermination des coordonnées (x, y, z) en continu. L'homme de métier comprendra, à l'aide des considérations fonctionnelles
détaillées ci-dessus pour le suivi de la position du moyen de mesure, les divers moyens de géopositionnement qui sont dans la portée de l'invention. Dans certains de ces modes de réalisation de système (1 ) de topographie, l'acquisition est réalisée au cours du déplacement du moyen de mesure topographique (12) dans l'environnement, repéré par des moyens (13) de mesure de la position et d'au moins une orientation du moyen de mesure topographique (12) intégré dans le système pour la cartographie de l'environnement. D'autre part, on comprend que cette contrainte est levée dans ces systèmes et ces procédés de topographie lorsque le moyen de mesure est fixe. In the case of the topography with a three-dimensional reconstruction in real time, examples of which are envisaged above, the position and orientation of the measuring means are preferably followed continuously and simultaneously with the measurement (survey). In known systems, to obtain the precision of the order of cm, the inertial unit imposes a calculation that takes into account both ends of the path to allow compensation. Nevertheless, it is possible to provide more frequent compensation in order to reduce the calculation time necessary for the transposition of the coordinates. In addition, other means of derivation are possible because they are potentially capable of delivering "online" (in real time) a sufficiently precise positioning, even if they are generally less rapid or precise than the inertia plants Such means of geopositioning can for example, in a manner known per se, include a theodolite (a rangefinder and horizontal and vertical reporters whose aligned centers of rotation) which is robotic (thus motorized and whose engine is controllable), enslaved on a prism (or a cube corner) for continuously determining coordinates (x, y, z). The skilled person will understand, using the functional considerations detailed above for monitoring the position of the measuring means, the various means of geopositioning which are within the scope of the invention. In some of these topographic system (1) embodiments, the acquisition is performed during the displacement of the topographic measuring means (12) in the environment, identified by means (13) for measuring the position and at least one orientation of the topographic measurement means (12) integrated in the system for mapping the environment. On the other hand, it is understood that this constraint is lifted in these surveying systems and methods when the measuring means is fixed.
Dans certains modes de réalisation, les points (Pn) sont répertoriés également selon l'angle (An) de balayage d'un moyen de mesure (12) relevant lesdits points (Pn) en se déplaçant dans un environnement auquel appartiennent les points (Pn) dans l'espace tridimensionnel, ledit point de référence (Pr) de chacune des sections (S,) correspondant à un point répertorié selon un angle (An) de balayage du moyen de mesure (12) déterminé comme étant fiable pour le référencement des autres points (Pn) de la section (S,), en fonction de l'orientation du moyen de mesure (12) en déplacement dans l'environnement où sont scannés les points (Pn). Dans certains de ces modes de réalisation, l'angle (An) de balayage dudit point de référence (Pr) de chacune des sections (S,) est un angle correspondant à un point situé au niveau du sol de l'environnement dans lequel se déplace le moyen de mesure (12). En général, notamment dans les données de type LIDAR, cet angle est l'angle nul (= 0) et il est utilisé car il correspond à un point situé sur le sol, qui est moins variable que le reste de l'environnement (en particulier dans le cas où le laser est sur un véhicule terrestre en déplacement dans l'environnement scanné). Néanmoins, il suffit en fait d'avoir un référentiel fiable qui dépend de la méthode de mesure et on peut choisir prévoir d'autres méthodes pour déterminer un point de référence (Pr). En particulier, l'angle 0 est choisi pour les données LIDAR car il correspond en général à un angle pour lequel le laser pointe vers le sol et le point de
référence (Pr) ainsi choisi sera généralement reproductible d'une section à l'autre (plus que ne le serait un point mesuré à un angle pointant à l'horizon). Néanmoins, cette valeur d'angle choisie pour le point de référence dépend de la façon dont le relevé est effectué et peut dépendre de ce qui est relevé. La valeur des données qui sert à définir le point de référence pourra donc être paramétrée par un utilisateur du système pour s'adapter au cas d'espèce. Par exemple, même dans les données LIDAR, il arrive parfois que, pour au moins quelques sections, il n'y ait pas de point à l'angle 0 car le sol portait une flaque d'eau que le laser ne peut pas mesurer. Il suffit alors de choisir un autre angle, de préférence également au sol, pour mettre en œuvre le procédé. D'autre part, cet angle 0 ne correspond généralement pas au premier point mesuré dans une section pour les données LIDAR, mais il est envisageable que cela change et que le laser démarre par une mesure au sol. Le procédé pourra alors utiliser un autre indice que l'angle pour déterminer un point de référence. De plus, dans le cas où les sections seraient identifiées par un indice, la détermination de la section ne nécessite pas de recherche un point de référence reproductible, mais un tel point pourrait simplement être le premier de chaque section (notamment s'il correspond au sol ou du moins s'il est suffisamment reproductible pour permettre ensuite les déterminations suivantes du procédé qui sont détaillées ci-après). In some embodiments, the points (P n ) are also listed according to the scanning angle (A n ) of a measuring means (12) for detecting said points (P n ) while traveling in an environment to which the points (P n ) in the three-dimensional space, said reference point (Pr) of each of the sections (S,) corresponding to a point listed according to a scanning angle (A n ) of the measuring means (12) determined to be reliable for referencing the other points (P n ) of the section (S,), depending on the orientation of the measuring means (12) moving in the environment where the points (P n ) are scanned. In some of these embodiments, the scanning angle (A n ) of said reference point (Pr) of each of the sections (S,) is an angle corresponding to a point at ground level of the environment in which moves the measuring means (12). In general, especially in LIDAR type data, this angle is the null angle (= 0) and is used because it corresponds to a point on the ground, which is less variable than the rest of the environment (in particularly in the case where the laser is on a land vehicle moving in the scanned environment). Nevertheless, it is sufficient to have a reliable reference that depends on the measurement method and one can choose to provide other methods to determine a reference point (Pr). In particular, the angle θ is chosen for the LIDAR data because it generally corresponds to an angle for which the laser points towards the ground and the point of reference (Pr) thus chosen will generally be reproducible from one section to another (more than would be a point measured at an angle pointing to the horizon). Nevertheless, this angle value chosen for the reference point depends on how the survey is performed and may depend on what is recorded. The value of the data used to define the reference point can therefore be parameterized by a user of the system to adapt to the case. For example, even in LIDAR data, sometimes, for at least a few sections, there is no point at angle 0 because the ground has a puddle that the laser can not measure. It is then sufficient to choose another angle, preferably also on the ground, to implement the method. On the other hand, this angle 0 does not generally correspond to the first point measured in a section for the LIDAR data, but it is conceivable that it changes and that the laser starts with a measurement on the ground. The method may then use a different index than the angle to determine a reference point. Moreover, in the case where the sections are identified by an index, the determination of the section does not require searching a reproducible reference point, but such a point could simply be the first of each section (especially if it corresponds to the soil or at least if it is sufficiently reproducible to then allow the following determinations of the process which are detailed below).
Dans certains modes de réalisation, en particulier dans le cas où l'angle 0 sert à définir le point de référence et lorsque le laser effectue balayage à 360° dans lequel on peut retrouver plusieurs angles 0, on prévoit de vérifier que les points d'angle 0 sont cohérents comme points de référence. Ainsi, par exemple, lors de la détermination (51 ) des sections (S,) consécutives, si un premier point de référence (Pr) est séparé d'un second point de référence (Pr) par une valeur d'indice (IT) ou une distance dans l'espace tridimensionnel, supérieure à un seuil d'espacement (ESP) maximum, c'est que le second point de référence (second point à l'angle 0) ne correspond en fait pas à un point de référence d'une autre section que
celle du premier point de référence. Dans ce cas, le procédé prévoit que les deux sections consécutives (S,, S,+i) (par exemple Si et S2) sont fusionnées en une seule section (S,) car elles ont été discriminées à tort. Il s'agit en fait ici d'une « levée d'incertitude » sur le point de référence (Pr), c'est-à-dire que si la distance entre deux candidats au point de référence est supérieure à la distance moyenne entre 2 sections, alors le 2eme candidat est rejeté et les points qui l'entourent sont fusionnés avec la section du 1 er candidat. On comprend donc que le seuil d'espacement pourra être fixé en fonction de type de données, pour correspondre à une valeur supérieure à la distance moyenne entre deux sections ou pourra être fixé arbitrairement, par exemple par l'utilisateur du système. In some embodiments, particularly in the case where the angle θ serves to define the reference point and when the laser performs 360 ° scanning in which several angles θ can be found, it is intended to verify that the points angle 0 are consistent as reference points. Thus, for example, when determining (51) consecutive sections (S,), if a first reference point (Pr) is separated from a second reference point (Pr) by an index value (IT) or a distance in three-dimensional space greater than a maximum spacing threshold (ESP) is that the second reference point (second point at the angle 0) does not actually correspond to a reference point d another section that of the first point of reference. In this case, the method provides that the two consecutive sections (S ,, S, + i) (for example Si and S 2 ) are merged into a single section (S,) because they have been wrongly discriminated. This is actually an "uncertainty lift" on the reference point (Pr), that is, if the distance between two candidates at the reference point is greater than the average distance between 2 sections, then the 2 nd candidate is rejected and the points that surround him are merged with the section of the 1 st candidate. It is therefore clear that the spacing threshold may be set according to data type, to correspond to a value greater than the average distance between two sections or may be fixed arbitrarily, for example by the user of the system.
En pratique, on utilise généralement la distance, mais il est possible d'utiliser le temps puisque deux « coupes » du terrain sont généralement relevées dans un intervalle de temps limité. On comprend que le procédé fusionne les sections si la différence entre leurs points de référence est supérieure à un seuil maximum qui correspond soit à une distance (distance dans l'espace tridimensionnel entre les deux points de référence), soit à un délai (différence de temps entre les deux points de référence). Le point de référence (Pr) est un point caractéristique de la section en général, et de préférence situé au milieu de celle-ci et dont on a la certitude qu'il est dans l'environnement (et généralement reproductible d'une section à l'autre). Il est utilisé comme point d'étalonnage de la section. Il est généralement délivré par le système de mesure (Lidar, Sonar,Radar) comme référence des mesures. Dans certains modes de réalisation, le point de référence sert à déterminer les sections et dans certains modes de réalisation (non exclusifs), il sert de point de départ à la triangulation. On comprend qu'on aura de toute manière toujours un point servant de référence dans les sections, au moins pour déterminer un point de départ du traitement, mais que selon l'organisation des données, les diverses méthodes proposées ici permettent de résoudre les problèmes de traitement des nuages de points.
On comprend que divers modes de réalisation prévoit une détermination (51 ) des sections (requérant un point de référence reproductible ou plus simplement un identifiant de section). Cette détermination (51 ) nécessite généralement un tri (50) préalable, notamment si les points ne sont pas ordonnés lors de l'acquisition. L'exemple ci-dessous est donc fourni de manière illustrative et non limitative pour montrer comment il est possible de réorganiser les données du nuage de points lorsqu'il provient par exemple d'un relevé par un laser balayant l'environnement à 360° et dont l'angle 0 point vers le sol. Les points sont d'abord triés dans l'ordre croissant du temps GPS de relevé. Pour cela, on peut appliquer divers algorithme de tri et on préfère en général l'algorithme « Heap Sort » de complexité N log N où N est le nombre de points. En effet, cet algorithme simple est efficace et rapide à exécuter. Les points ainsi ordonnés sont partiellement partitionnés en des sous-ensembles de points ordonnés désignés ici comme des « sections. Chaque section contient un point de référence de relevé d'angle géométrique à 0 degré (en pratique, ce point est le premier rencontré dans le balayage des points ordonnés). De plus, dans chaque section, la différence du temps de relevé entre deux points ordonnés consécutifs est inférieure à un seuil donné (DT). Ce seuil maximum d'intervalle correspond ici à un intervalle de temps, mais comme mentionné précédemment, on peut aussi utiliser d'autres indices, dont l'angle (An) par exemple. Ce seuil (DT) pourra être paramétré par un utilisateur, comme la plupart des valeurs utilisées dans les algorithmes détaillés dans la présente demande. Comme le point de référence est dans le présent exemple à l'angle 0 et environ au milieu de sa section, chaque section est ainsi déterminée à partir de son point de référence suivant deux balayages, respectivement, dans l'ordre croissant puis décroissant de chronologie temporelle des points. Un balayage complet du laser définissant une section ou une trame peut contenir deux passages de relevé de points à angle 0 degré. Ainsi, on réalise la levée d'incertitude sur le point de référence en balayant les cartes dans
l'ordre de construction, et si deux sections consécutives possèdent des points de référence de distance plus grande qu'un seuil donné (ESP), elles sont fusionnées en une seule section ayant comme point de référence celui associé à la première section. In practice, distance is generally used, but it is possible to use time since two "cuts" of the terrain are generally recorded within a limited time interval. It will be understood that the method merges the sections if the difference between their reference points is greater than a maximum threshold which corresponds either to a distance (distance in the three-dimensional space between the two reference points) or to a delay (difference of time between the two reference points). The reference point (Pr) is a characteristic point of the section in general, and preferably located in the middle of it and of which it is certain that it is in the environment (and generally reproducible from a section to the other). It is used as the calibration point of the section. It is usually delivered by the measurement system (Lidar, Sonar, Radar) as a reference for measurements. In some embodiments, the reference point is used to determine the sections and in some (non-exclusive) embodiments it serves as a starting point for the triangulation. It is understood that there will always be a reference point in the sections, at least to determine a starting point of processing, but that according to the organization of data, the various methods proposed here can solve the problems of point cloud processing. It is understood that various embodiments provide for determining (51) sections (requiring a reproducible reference point or more simply a section identifier). This determination (51) generally requires a preliminary sorting (50), especially if the points are not ordered during the acquisition. The example below is thus provided in an illustrative and nonlimiting manner to show how it is possible to rearrange the data of the point cloud when it comes for example from a survey by a laser scanning the environment at 360 ° and whose angle 0 points to the ground. The points are first sorted in ascending order of the GPS survey time. For this, one can apply various sorting algorithm and in general the "Heap Sort" algorithm of complexity N log N is preferred where N is the number of points. Indeed, this simple algorithm is efficient and fast to execute. The points thus ordered are partially partitioned into subsets of ordered points designated here as "sections. Each section contains a geometric angle reading reference point at 0 degrees (in practice, this point is the first encountered in the scanning of ordered points). In addition, in each section, the difference in survey time between two consecutive ordered points is less than a given threshold (DT). This maximum interval threshold corresponds here to a time interval, but as mentioned above, it is also possible to use other indices, whose angle (An) for example. This threshold (DT) may be parameterized by a user, like most of the values used in the algorithms detailed in this application. As the reference point is in the present example at the angle 0 and approximately in the middle of its section, each section is thus determined from its reference point according to two scans, respectively, in ascending and descending order of chronology. temporal points. A full scan of the laser defining a section or a frame may contain two 0 degree angle survey points. Thus, the uncertainty is raised on the reference point by sweeping the maps in the order of construction, and if two consecutive sections have distance reference points greater than a given threshold (ESP), they are merged into a single section having as reference point that associated with the first section.
En général, le partitionnement en sections ainsi obtenu ne couvre pas la totalité des points. Les points, dits orphelins, n'appartenant à aucune section sont situés, dans la liste ordonnée des points, soit avant la première section, soit entre deux sections consécutives, soit après la dernière section. Pour attribuer ces points à des sections, il est possible de réaliser le traitement suivant. Les points orphelins situés avant la première section, respectivement après la dernière section, sont associés à la première, respectivement dernière section. Les points situés entre deux sections consécutives sont associés à l'une des deux sections suivant leur appartenance à la surface moyenne (ou « plan moyen ») (PM) d'une section. Ce dernier est un plan qui passe au mieux par tous les points de la section. La section S possède ainsi le plan moyen 77 : ax + βγ + γζ = 1 avec a, β et γ solutions du système linéaire :
In general, the partitioning into sections thus obtained does not cover all the points. The points, known as orphans, not belonging to any section are located, in the ordered list of points, either before the first section, or between two consecutive sections, or after the last section. To assign these points to sections, it is possible to perform the following processing. The orphan points before the first section, respectively after the last section, are associated with the first or last section respectively. The points between two consecutive sections are associated with one of the two sections according to their belonging to the average surface (or "average plane") (PM) of a section. The latter is a plan that passes at best by all points of the section. The section S thus has the average plane 77: ax + βγ + γζ = 1 with a, β and γ solutions of the linear system:
où ( y Zi) balayent tous les points constituant la section S. Soit P est un point orphelin situé entre deux cartes consécutives Si et S2 de de plan moyen respectivement 771 et 772. Si d(P,77i ) < d(P,772) (d(.,.)désignant la distance d'un point à un plan) alors P appartient à Si et sinon P appartient à S2. En pratique parmi les points orphelins situés entre deux sections consécutives, on cherche dans l'ordre croissant de chronologie temporelle le premier point orphelin appartenant à la deuxième section et on associe systématiquement les autres points orphelins à la deuxième section. where (y Zi) scan all the points constituting the section S. Let P be an orphan point located between two consecutive maps Si and S2 of average plane respectively 771 and 77 2 . If d (P, 77i) <d (P, 77 2 ) (d (.,.) Designates the distance from a point to a plane) then P belongs to Si and otherwise P belongs to S 2 . In practice, among the orphan points located between two consecutive sections, the first orphan point belonging to the second section is searched in chronological order of time and the other orphan points are systematically associated with the second section.
On comprend donc que dans certains modes de réalisation, lorsqu'il est nécessaire de trier les points par ordre consécutifs et de déterminer les sections avec une surface moyenne (PM), le procédé peut comporter un
traitement supplémentaire. Par exemple, lors de la détermination (51 ) des sections (S,) consécutives, pour des points, dits orphelins, dont l'appartenance à une section (S,) a été exclue par le seuil d'intervalle temporel (DT) maximum, les moyens de traitement (10) de données définissent que : It is therefore understood that in certain embodiments, when it is necessary to sort the points in consecutive order and to determine the sections with a mean surface (MW), the method may comprise a additional treatment. For example, when determining (51) consecutive sections (S,) for points, called orphans, whose membership in a section (S,) has been excluded by the maximum time interval threshold (DT) the data processing means (10) define that:
- Si un point orphelin a une valeur d'indice temporel (IT) inférieure à la valeur du plus petit indice temporel de la première (Si) des sections consécutives (S,), alors ce point orphelin appartient à cette première section (Si) ; et/ou - If an orphan point has a time index value (IT) less than the value of the smallest time index of the first (Si) consecutive sections (S,), then this orphan point belongs to this first section (Si) ; and or
- Si un point orphelin a une valeur d'indice temporel (IT) supérieure à la valeur du plus grand indice temporel de la dernière (S,) des sections consécutives, alors ce point orphelin appartient à cette dernière section (S,) ; et/ou - If an orphan point has a time index value (IT) greater than the value of the largest time index of the last (S,) consecutive sections, then this orphan point belongs to this last section (S,); and or
- Si un point orphelin a une valeur d'indice temporel (IT) située entre les valeurs des indices temporels des points de deux sections consécutives - If an orphan point has a time index value (IT) between the values of the time indices of the points of two consecutive sections
(S,, Si+i), alors ce point orphelin appartient à la section (S,, S,+i) correspondant à la surface moyenne (PM) dont il est le moins éloigné en terme de distance dans l'espace tridimensionnel, la surface moyenne (PM) étant définie par les moyens de traitement (10) de données comme la surface (PM) qui passe par le nombre maximum de points (Pn) de la section (S,, Si+i) à un voisinage déterminé dudit point de référence (Pr) de chacune des sections (S,). (S ,, Si + i), then this orphan point belongs to the section (S ,, S, + i) corresponding to the average surface (PM) of which it is the least distant in terms of distance in the three-dimensional space, the average surface (PM) being defined by the data processing means (10) as the area (PM) which passes through the maximum number of points (P n ) of the section (S ,, Si + i) to a neighborhood determined from said reference point (Pr) of each of the sections (S,).
On comprend qu'en pratique (et de préférence pour accélérer le traitement), on recherche dans cet exemple d'algorithme, le premier orphelin (selon un indice, par exemple temporel IT) qu'on associe à la 2eme section et les suivants sont également associés à la 2eme section. On a donc itéré les comparaisons de distance uniquement pour les points associés à la première section et ce premier point associé à la 2eme au lieu de faire également tous les points associés à la 2eme. On peut également choisir de traiter individuellement tous ces points au lieu de traiter tous les points qui suivent un orphelin attribué à la deuxième section comme cet orphelin. On peut également choisir d'ignorer les points orphelins. En pratique, le système
pourra comporter une pluralité d'options sélectionnâmes pour offrir ces diverses possibilités de traitement par l'utilisateur. We understand that in practice (and preferably for faster processing), a search algorithm in this example, the first orphan (according to an index, for example temporal IT) that joins the 2nd section and the following are also associated with the 2nd section. Distance comparisons were therefore iterated only for points associated with the first section and the first point associated with the 2nd instead of also do all the points associated with the 2nd. One can also choose to treat all these points individually instead of dealing with all the points that follow an orphan assigned to the second section as that orphan. You can also choose to ignore orphan points. In practice, the system may include a plurality of options selected to provide these various processing options by the user.
D'une manière générale, dans divers modes de réalisation, les moyens de traitement de données (10) sont configurables par un utilisateur du système, pour régler au moins un paramètre parmi une pluralité de paramètres comprenant un seuil d'indice maximum (DT) et/ou un seuil d'espacement (ESP) et/ou une ou des chronologie(s) temporel le(s) (Ch) et/ou un nombre d'avancées itératives parallèles et/ou un seuil d'écartement maximum (ECA) et/ou au moins un voisinage déterminé défini par un nombre de voisin à considérer et/ou un seuil de proximité (SP) et/ou un seuil de régularité (SR) et/ou un seuil de variation maximum (SLR) qui sont détaillés dans la présente demande. L'invention prévoit également, dans divers modes de réalisation, des choix entre plusieurs algorithmes (ALG) de traitement à exécuter dans le système (cf. figure 1 1 ). Ces choix proposés par le système grâce à une interface utilisateur (cf. figure 1 1 par exemple) permettent une flexibilité sur les traitements réalisés. Ces algorithmes sélectionnâmes permettent à l'utilisateur de commander le système pour la mise en œuvre de tout ou partie des étapes de procédé détaillées dans la présente demande, mais également de commander quels type de traitement réaliser pour chaque étape parmi des options de traitement possible pour chaque étape. Par exemple, il est possible d'offrir des choix pour le traitement des points orphelins ou pour diverses options de traitement, par exemple telles que des options définissant si le procédé utilise un indice temporel, un indice d'angle ou indice arbitraire (en fonction du type de données par exemple) et pour affiner les traitements en réglant les divers seuils. In general, in various embodiments, the data processing means (10) is configurable by a user of the system to set at least one of a plurality of parameters including a maximum index threshold (DT). and / or a spacing threshold (ESP) and / or time chronology (s) (Ch) and / or a number of parallel iterative advances and / or a maximum separation threshold (ACE) ) and / or at least one determined neighborhood defined by a neighbor number to be considered and / or a proximity threshold (SP) and / or a regularity threshold (SR) and / or a maximum variation threshold (SLR) which are detailed in this application. The invention also provides, in various embodiments, choices between several processing algorithms (ALG) to be executed in the system (see Figure 1 1). These choices offered by the system through a user interface (see Figure 1 1 for example) allow flexibility on the treatments performed. These selected algorithms allow the user to control the system for the implementation of all or part of the process steps detailed in this application, but also to control which type of processing to perform for each step among possible treatment options for each step. For example, it is possible to offer choices for the treatment of orphan points or for various processing options, for example such as options defining whether the method uses a time index, angle index, or arbitrary index (based on the type of data for example) and to refine the treatments by adjusting the various thresholds.
En partant d'un nuage de points par exemple nuage composé de 64456654 points, l'exemple de traitement exposé ci-dessus permet d'obtenir 39157 sections contenant en moyenne 1646 points (avec un minimum de 1016 et un maximum de 2765 points). La figure 13A montre une vue de ce nuage restreinte à 1200 sections. La figure 2 montre une représentation schématique des surfaces moyennes (PM) et de la détermination des
sections qui sont matérialisées par des lignes épaisses entre les points, car elles correspondent à la succession ordonnée des points sur la surface moyenne, mais à ne pas confondre avec les lignes polygonales ou courbes détaillées ci-après, illustrées sur la figure 3 et qui joignent effectivement les points. Starting from a cloud of points, for example cloud composed of 64456654 points, the treatment example exposed above makes it possible to obtain 39157 sections containing on average 1646 points (with a minimum of 1016 and a maximum of 2765 points). Figure 13A shows a view of this cloud restricted to 1200 sections. Figure 2 shows a schematic representation of the average areas (PM) and the determination of sections which are materialized by thick lines between the points, because they correspond to the ordered succession of points on the average surface, but not to be confused with the polygonal lines or curves detailed below, illustrated in Figure 3 and which join actually the points.
Dans certains modes de réalisation, la détermination (52), pour chacune des sections (S,) consécutives, d'une ligne polygonale (LP,) joignant tous les points (Pn) consécutifs de la section (S,) dans l'espace tridimensionnel est réalisée par les moyens de traitement de données (10) en joignant uniquement les points (Pn) consécutifs séparés par une distance, dans l'espace tridimensionnel, inférieure à un seuil d'écartement maximum (ECA) déterminé. Par exemple, dans ces lignes, les segments de longueur plus grand qu'un seuil de distance donné (1 mètre par exemple, notamment sur l'exemple de la figure 13B) sont ignorés. Ce seuil est paramétrable et permet de valider l'existence d'une connexion entre deux points en fonction de la précision du dispositif de relevé de points (moyens de mesure (12) topographique). On notera d'autre part que l'on réfère ici à des lignes polygonales entre les points, mais qu'il est possible d'utiliser des courbes. Cependant, on préfère généralement une ligne puisqu'elle est plus simple à déterminer et parce que les segments de ces lignes formeront des arêtes des triangles lors de la triangulation. Néanmoins, il est possible d'utiliser une courbe, notamment pour le calcul de la distance (d) utilisée dans la triangulation. In some embodiments, the determination (52), for each of the consecutive sections (S,), of a polygonal line (LP) joining all the consecutive points (P n ) of the section (S,) in the three-dimensional space is realized by the data processing means (10) by joining only the consecutive points (P n ) separated by a distance, in the three-dimensional space, below a determined maximum separation threshold (ECA). For example, in these lines, the segments of length greater than a given distance threshold (1 meter for example, especially in the example of Figure 13B) are ignored. This threshold is parameterizable and makes it possible to validate the existence of a connection between two points as a function of the accuracy of the point-reading device (topographic measurement means (12)). It will be noted on the other hand that polygonal lines are referred to here between the points, but that it is possible to use curves. However, a line is generally preferred since it is simpler to determine and because the segments of these lines will form edges of the triangles during the triangulation. Nevertheless, it is possible to use a curve, especially for calculating the distance (d) used in the triangulation.
Dans certains modes de réalisation, ladite triangulation (53) des bandes (B) entre chacune des sections (S,) consécutives est réalisée par plusieurs avancées itératives en parallèle par les moyens de traitement (10) de données. En effet, il est possible de trianguler plusieurs bandes en même temps, en parallèle. Une représentation schématique de la triangulation est illustrée à titre d'exemple non limitatif sur la figure 4. De plus, dans certains modes de réalisation, ladite triangulation (53) des bandes (B) est réalisée selon au moins une chronologie temporelle (Ch)
définissant un premier segment (ST) de front de triangle (T) formé entre le point de référence (Pr) dans la ligne polygonale (LP,) de la première (S,) des deux sections (S,, S,+i ) consécutives (par exemple la ligne LPi sur la figure 3) et le point (Pn) le plus proche de cette ligne polygonale (LP,) de la première (S,) des deux sections, en terme de distance (d) dans l'espace tridimensionnel, parmi les points (Pn) au voisinage du point de référence (Pr) de la ligne polygonale (LPi+i ) (par exemple la ligne LP2 sur la figure 3) de la seconde (S,+i ) des deux sections consécutives (S,, S,+i ). In some embodiments, said triangulation (53) of the bands (B) between each of the consecutive sections (S,) is performed by several iterative advances in parallel by the data processing means (10). Indeed, it is possible to triangulate several bands at the same time, in parallel. A schematic representation of the triangulation is illustrated by way of nonlimiting example in FIG. 4. Moreover, in some embodiments, said triangulation (53) of the bands (B) is performed according to at least one temporal chronology (Ch). defining a first triangle edge segment (T) (T) formed between the reference point (Pr) in the polygonal line (LP) of the first (S) of the two sections (S ,, S, + i) consecutive lines (for example the line LPi in FIG. 3) and the point (P n ) closest to this polygonal line (LP) of the first (S) of the two sections, in terms of distance (d) in the three-dimensional space, among the points (P n ) in the vicinity of the reference point (Pr) of the polygonal line (LP i + i) (for example the line LP 2 in FIG. 3) of the second (S, + i) two consecutive sections (S ,, S, + i).
Ces modes de réalisation pourront par exemple être mis en œuvre lorsque le point de référence est un point situé au début de chaque section (le premier point de chaque section de préférence). Dans d'autres modes de réalisation, notamment dans le cas où le point de référence est situé ailleurs et par exemple au milieu de la section (comme dans les exemples exposés ci-dessus pour des données de type LIDAR où le point d'angle 0 est à peu près milieu des points successifs de la section, ladite triangulation (53) des bandes (B) est réalisée selon une chronologie temporelle (Ch) croissante et une chronologie temporelle (Ch) décroissante : These embodiments may for example be implemented when the reference point is a point at the beginning of each section (the first point of each section preferably). In other embodiments, in particular in the case where the reference point is located elsewhere and for example in the middle of the section (as in the examples described above for LIDAR type data where the angle point 0 is about the middle of the successive points of the section, said triangulation (53) of the bands (B) is performed according to an increasing time chronology (Ch) and a decreasing time chronology (Ch):
- la chronologie croissante étant définie par des itérations dans l'ordre croissant des indices temporels (IT), depuis le point de référence (Pr) de la première section (S,) jusqu'au segment (ST) joignant les deux derniers points (Pn) des deux sections consécutives (S,, S,+i ) ; the increasing chronology being defined by iterations in the increasing order of the temporal indices (IT), from the reference point (Pr) of the first section (S) to the segment (ST) joining the last two points ( P n ) of the two consecutive sections (S ,, S, + i);
- la chronologie décroissante étant définie par des itérations dans l'ordre décroissant des indices temporels (IT) depuis le point de référence (Pr) de la première section (S,) jusqu'au segment (ST) joignant les deux premiers points (Pn) des deux sections consécutives (S,, S,+i ). the decreasing chronology being defined by iterations in decreasing order of the temporal indices (IT) from the reference point (Pr) of the first section (S) to the segment (ST) joining the first two points (P); n ) two consecutive sections (S ,, S, + i).
On notera que l'on peut, dans certains modes de réalisation réaliser le traitement en parallèles des deux chronologies croissante et décroissante d'une même bande, comme exposé ci-dessus pour plusieurs bandes. It will be appreciated that in some embodiments, the two successive and decreasing chronologies of the same band can be processed in parallel as discussed above for several bands.
On comprend de ce qui précède que le point de référence (Pr) sert de point de départ de la triangulation. Néanmoins, une fois de plus, ce point peut simplement être pris arbitrairement si l'organisation des données (D) le
permet, comme déjà mentionné à plusieurs reprises. De plus, la triangulation peut prévoir un seuil maximum de longueur pour les arêtes des triangles. Un tel seuil pourra également être paramétrable par un utilisateur du système ou être fixé d'après des valeurs déterminées comme étant optimales pour la majorité des cas. It is understood from the foregoing that the reference point (Pr) serves as the starting point of the triangulation. Nevertheless, once again, this point can simply be taken arbitrarily if the organization of the data (D) the allows, as already mentioned several times. In addition, the triangulation can provide a maximum threshold of length for the edges of the triangles. Such a threshold may also be configurable by a user of the system or be fixed according to values determined to be optimal for the majority of cases.
On notera que dans le cas de choix de valeur de seuil ou de paramètres offerts à l'utilisateur pour paramétrer le système, il est possible d'enregistrer au préalable une pluralité de valeurs déterminées pour chaque paramètre comme étant optimisées en fonction du type de données et./ou de mesures. Ainsi, l'utilisateur est guidé dans ces choix ou n'a même qu'à indiquer le type de donnée ou de mesure pour que le système utilise les paramètres optimaux. Note that in the case of choice of threshold value or parameters offered to the user to set the system, it is possible to pre-register a plurality of values determined for each parameter as optimized according to the type of data. and / or measures. Thus, the user is guided in these choices or even has to indicate the type of data or measurement for the system uses the optimal parameters.
De même que précédemment, l'exemple d'algorithme ci-dessous est fourni de manière illustrative et non limitative pour montrer comment il est possible de réaliser la triangulation des points lorsqu'ils proviennent par exemple d'un relevé par un laser balayant l'environnement à 360° et dont l'angle 0 point vers le sol et sert de référence. As above, the algorithm example below is provided in an illustrative and nonlimiting manner to show how it is possible to achieve the triangulation of points when they come for example from a survey by a laser scanning the 360 ° environment and whose angle 0 points to the ground and serves as a reference.
On désigne par bande la surface comprise entre deux courbes (lignes polygonales) de relevé associées aux deux sections consécutives ordonnées. Pour générer la triangulation globale de la surface représentant le nuage de points, on construit de manière itérative la triangulation des bandes. Cette reconstruction est basée sur une approche d'avancé de front de triangles à partir d'un segment joignant une section à sa section consécutive. Deux fronts sont générés, le premier avançant dans les points de chronologie temporelle croissante et le deuxième dans les points de chronologie temporelle décroissante (lorsque l'on a le point de référence définissant ces deux chronologies). Soient S1 et S2 deux sections consécutives ordonnées, la construction de la bande de triangles associée au couple (S1 ,S2) est décrite par l'algorithme suivant (les points de S1 sont désignés par P et ceux de S2 par Q,) :
• Le premier segment du front est défini par [Pref(Si),Q(Pref, S2)] où Pref(Si) est le point de référence dans la ligne polygonale LP1 de la section Si et Q(Pref,S2) est le point de la ligne polygonale LP2 de la section S2 le plus proche de Pref(Si). En pratique, le point Q(Pref,S2) est déterminé par une recherche dans un voisinage de Qref(S2), le point de référence de S2. (le voisinage étant entendu au sens mathématique, comme comprenant également le point de référence lui-même) Strip is the area between two curves (polygonal lines) of record associated with two consecutive ordered sections. To generate the global triangulation of the surface representing the scatter plot, the triangulation of the bands is iteratively constructed. This reconstruction is based on an advanced approach of triangles front from a segment joining a section to its consecutive section. Two fronts are generated, the first advancing in the points of increasing temporal chronology and the second in the points of decreasing time chronology (when we have the point of reference defining these two chronologies). Let S1 and S2 be two ordered consecutive sections, the construction of the triangles band associated with the pair (S1, S2) is described by the following algorithm (the points of S1 are designated by P and those of S2 by Q,): • The first segment of the front is defined by [Pref (Si), Q (P re f, S2)] where P r e f (Si) is the reference point in the polygonal line LP 1 of the section Si and Q ( P ref , S 2 ) is the point of the polygonal line LP 2 of the section S 2 closest to P ref (Si). In practice, the point Q (P ref , S 2 ) is determined by a search in a neighborhood of Q ref (S 2 ), the reference point of S 2 . (the neighborhood being understood in the mathematical sense, as also including the reference point itself)
• Cas de la chronologie temporelle croissante : • Case of increasing time chronology:
o Tant que le segment actuel du front est différent du segment joignant les deux derniers points des sections Si et S2 : o As long as the current segment of the front is different from the segment joining the last two points of sections Si and S 2 :
■ Soit [PiQj] le segment actuel du front alors ■ Let [PiQ j ] the current segment of the front then
• Si d(Pi+i,S2) < d(Qj+i,Si), d(.,.) désignant la distance d'un point à une courbe (ligne polygonale), le triangle (PiQjPi+i) est formé et le segment actuel du front devient [Ρ,+iQj]. • If d (Pi + i, S 2 ) <d (Qj + i, Si), d (.,.) Denotes the distance from a point to a curve (polygonal line), the triangle (PiQ j P i + i ) is formed and the current segment of the front becomes [Ρ, + iQj].
• Sinon, le triangle (P,QjQj+i) est formé et le segment actuel du front devient [P,Qj+i]. • Otherwise, the triangle (P, QjQj + i) is formed and the current edge segment becomes [P, Qj + i].
• Cas de la chronologie temporelle décroissante : • Case of the decreasing time chronology:
o Tant que le segment actuel du front est différent du segment joignant les deux premiers points des sections Si et S2 : o As long as the current segment of the front is different from the segment joining the first two points of sections Si and S 2 :
■ Soit [PiQj] le segment actuel du front alors ■ Let [PiQ j ] the current segment of the front then
• Si d(Pi-i,S2) < d(Qj.i,Si), le triangle (PnQjPi) est formé et le segment actuel du front devient [Pi-iQj]. · Sinon, le triangle (P,Qj-iQj) est formé et le segment actuel du front devient [PiQj-i]. • If d (Pi-i, S 2 ) <d (Qj.i, Si), the triangle (PnQjPi) is formed and the current segment of the front becomes [Pi-iQj]. · Otherwise, the triangle (P, Qj-iQj) is formed and the current segment of the front becomes [PiQj-i].
Comme dans le cas des courbes ou lignes associées aux sections, dans chaque bande, les triangles ayant une arête de longueur plus grande que le seuil de distance donné sont ignorés. Dans l'exemple détaillé précédemment du nuage de points dont une partie est illustré sur la figure 13A, on obtient 39156 bandes triangulées globalement avec 122861840 triangles. La figure 13C montre la triangulation des bandes pour les 1200 sections de la figure 13B et la figure 13D montre un agrandissement de la figure 13C (reconnaissable par la voiture présente dans l'environnement). La figure 5 montre une représentation schématique d'une carte de triangulation (CT) obtenue à l'issue de ce traitement.
Dans certains modes de réalisation, les moyens de traitement de données (10) mettent en œuvre une identification (54) d'au moins une caractéristique technique (CG, CP) des points (Pn) formant les sommets des triangles issus de la triangulation (53), à partir desdites données (D). On notera que la présente demande détaille ci-dessous un exemple de caractéristique géométrique de normale à une surface, mais que cet exemple n'est pas limitatif car il est possible de choisir diverses caractéristiques géométriques, comme par exemple la courbure entre les points et/ou les surfaces triangulées. En pratique, le système pourra comporter une pluralité d'options sélectionnâmes pour offrir à l'utilisateur ces diverses possibilités de traitement caractérisant divers aspects de l'environnement et/ou objet topographié. As in the case of curves or lines associated with sections, in each band, triangles having an edge longer than the given distance threshold are ignored. In the previously detailed example of the point cloud, a portion of which is illustrated in FIG. 13A, 39156 triangulated strips are generally obtained with 122861840 triangles. Figure 13C shows the band triangulation for the 1200 sections of Figure 13B and Figure 13D shows an enlargement of Figure 13C (recognizable by the car present in the environment). FIG. 5 shows a schematic representation of a triangulation map (CT) obtained at the end of this treatment. In some embodiments, the data processing means (10) implement an identification (54) of at least one technical characteristic (CG, CP) of the points (P n ) forming the vertices of the triangles resulting from the triangulation (53) from said data (D). Note that the present application details below an example of geometric characteristic of normal to a surface, but that this example is not limiting because it is possible to choose various geometric characteristics, such as the curvature between the points and / or or triangulated surfaces. In practice, the system may include a plurality of options selected to offer the user these various processing options characterizing various aspects of the environment and / or surveyed object.
Dans certains modes de réalisation, les moyens de traitement de données (10) mettent en œuvre une identification (540) d'au moins une caractéristique technique (CG, CP) des triangles issus de la triangulation (53), par une interpolation des valeurs des caractéristiques techniques (CG, CP) déterminées lors de l'identification (54) pour les points (Pn) formant les sommets de ces triangles. En général, on utilise simplement une interpolation linéaire qui est suffisante et rapide à exécuter, mais il est possible de prévoir d'autres méthodes pour estimer les valeurs moyennes sur les triangles. D'autre part, on comprend que l'invention permet, dans certains modes de réalisation, d'identifier non seulement la topologie (e.g., la forme) de l'environnement (ou de l'objet) mais également les caractéristiques techniques (CG, CP) des points relevés et/ou d'estimer ces caractéristiques sur les surfaces triangulées entre les points relevés. En effet, la triangulation permet une reconstruction tridimensionnelle de l'environnement scanné (à partir d'au moins un nuage de points). Grâce aux triangles obtenus, il est possible d'estimer l'orientation des surfaces par rapport à une orientation de référence, pour autant que le relevé de points soit réalisé en fournissant une orientation de référence fiable et permet diverses caractérisations
géométriques, comme la courbure par exemple. L'invention prévoit donc une identification (541 ) d'au moins une caractéristique géométrique (CG), par exemple en estimant l'orientation des surfaces triangulées. D'autre part, le balayage de l'environnement par un laser (12) permet par exemple de recueillir l'intensité d'onde du retour du moyen de mesure (par exemple laser). La réflectance d'un laser dépend du matériau et de l'angle du laser et il est donc possible, au moins dans certains cas, d'estimer la réflectance du matériau sur lequel le laser est passé ou au moins de comparer des réflectances dans l'environnement. . Les autres moyens de mesure (sonar et radar) permettent également une quantification de la réponse du milieu suite à l'impact de l'onde incidente de mesure. L'invention prévoit donc une identification (542) d'au moins une caractéristique physique (CP) en mesurant la valeur d'au moins une donnée associée à chacun des points, par exemple pour estimer cette caractéristique (par exemple l'indice de réflectance) sur les surfaces triangulées. L'exemple de l'intensité du retour de l'onde (par exemple lumineuse) ne doit pas non plus être interprété de manière limitative en ce qui concerne les caractéristiques techniques. En effet, comme les systèmes de relevé topographique intègrent souvent d'autres moyens de capture ou de mesure, et que les données ainsi capturées ou mesurées sont répertoriées en référence aux points relevés par les moyens de mesure topographique (12), il est possible d'utiliser ces données dans l'identification des caractéristiques techniques (SCG, CP). Par exemple, dans le cas d'une capture d'image, il est possible de « coller » une couleur sur les points, voire les triangles obtenus. Par exemple, la figure 9 montre les paramètres RGB dans les formats .las, mais il est possible également d'y répertorier des mesures Infra-Rouge ou d'autres mesures d'un dispositif associé au moyen de mesure (12) par balayage d'ondes. En fait, les possibilités sont uniquement limitées par les mesures effectuées et le procédé et le système permettent d'exploiter chacune des informations. En particulier, ils permettent aussi que ces informations soient utilisées comme contraintes dans la simplification de la triangulation comme détaillé ci-après. De plus, selon le type de moyen de mesure topographique utilisé, les
caractéristiques déductibles pourront varier et l'exemple de la réflectance concerne le laser, mais d'autres exemples sont également dans la portée de l'invention. Par exemple, pour un géoradar, le signal recueilli est sous la forme d'hyperboles représentatives du matériau rencontré. Des algorithmes de traitement du signal hyperbolique pourront donc être utilisés pour cette identification (54) de la caractéristique ainsi mesurée. In some embodiments, the data processing means (10) implement an identification (540) of at least one technical characteristic (CG, CP) of the triangles derived from the triangulation (53), by an interpolation of the values technical characteristics (CG, CP) determined during the identification (54) for the points (P n ) forming the vertices of these triangles. In general, one simply uses a linear interpolation which is sufficient and fast to execute, but it is possible to foresee other methods to estimate the average values on the triangles. On the other hand, it is understood that the invention makes it possible, in certain embodiments, to identify not only the topology (eg, the shape) of the environment (or the object) but also the technical characteristics (CG , CP) points raised and / or to estimate these characteristics on the triangulated surfaces between the raised points. Indeed, the triangulation allows a three-dimensional reconstruction of the scanned environment (from at least one cloud of points). Thanks to the triangles obtained, it is possible to estimate the orientation of the surfaces with respect to a reference orientation, provided that the point recording is performed by providing a reliable reference orientation and allows various characterizations geometric, such as curvature for example. The invention therefore provides an identification (541) of at least one geometric characteristic (CG), for example by estimating the orientation of the triangulated surfaces. On the other hand, the scanning of the environment by a laser (12) allows for example to collect the wave intensity of the return of the measuring means (for example laser). The reflectance of a laser depends on the material and angle of the laser, so it is possible, at least in some cases, to estimate the reflectance of the material on which the laser has passed or at least to compare reflectances in the laser. 'environment. . The other measurement means (sonar and radar) also make it possible to quantify the response of the medium following the impact of the incident measurement wave. The invention therefore provides for an identification (542) of at least one physical characteristic (CP) by measuring the value of at least one datum associated with each of the points, for example to estimate this characteristic (for example the reflectance index ) on the triangulated surfaces. The example of the intensity of the return of the (for example luminous) wave must also not be interpreted in a limiting way with regard to the technical characteristics. Indeed, as topographic survey systems often incorporate other means of capture or measurement, and the data thus captured or measured are listed with reference to the points recorded by the topographic measuring means (12), it is possible to use these data in the identification of technical characteristics (SCG, CP). For example, in the case of an image capture, it is possible to "paste" a color on the points, or even triangles obtained. For example, Figure 9 shows the RGB parameters in .las formats, but it is also possible to list Infra-Red measurements or other measurements of a device associated with the scanning means (12). wave. In fact, the possibilities are only limited by the measurements made and the method and system make it possible to exploit each of the information. In particular, they also allow this information to be used as constraints in the simplification of the triangulation as detailed below. In addition, depending on the type of topographic measurement device used, The deductible characteristics may vary and the example of the reflectance relates to the laser, but other examples are also within the scope of the invention. For example, for a georadar, the signal collected is in the form of hyperbolas representative of the material encountered. Hyperbolic signal processing algorithms can therefore be used for this identification (54) of the characteristic thus measured.
Ainsi, divers modes de réalisation peuvent permettre une détection d'objets dans l'environnement, notamment par une extraction de caractéristiques géométriques de l'environnement ou l'objet (par la triangulation) mais l'identification (542) d'au moins une caractéristique physique permet également de détecter des objets, éléments ou entités particuliers sur la base d'une caractéristique physique mesurée lors du relevé des points. Thus, various embodiments may allow objects to be detected in the environment, in particular by extracting geometric features from the environment or the object (by triangulation) but by identifying (542) at least one object. Physical feature also allows for the detection of particular objects, elements or entities based on a physical characteristic measured during the reading of the points.
Dans certains modes de réalisation, les données (D) comportent des valeurs représentatives de l'intensité d'onde renvoyée par chacun des points (Pn) scannés permettant une identification (54) d'une caractéristique technique (CP). Pour le laser, l'indice de réflectance d'un matériau dépend du retour laser envoyé par le matériau et de l'angle incident. Le matériau sous-jacent peut donc parfois être estimé grâce à l'intensité de l'onde (lumineuse radioélectrique, mais pour un sonar, l'onde sonique pourra être utilisée). In some embodiments, the data (D) includes values representative of the wave intensity returned by each of the scanned points (P n ) allowing identification (54) of a technical characteristic (CP). For the laser, the reflectance index of a material depends on the laser return from the material and the incident angle. The underlying material can therefore sometimes be estimated by the intensity of the wave (radioelectric light, but for a sonar, the sonic wave can be used).
Dans certains modes de réalisation, les moyens de traitement (10) mettent en œuvre une identification (541 ) d'une caractéristique géométrique, comme par exemple de la caractéristique technique (CG) de la déviation angulaire des surfaces triangulées par rapport à une normale unitaire de référence. Cette identification peut être réalisée par : In some embodiments, the processing means (10) implement an identification (541) of a geometric feature, such as, for example, the technical characteristic (CG) of the angular deviation of the triangulated surfaces from a unit normal reference. This identification can be carried out by:
un calcul d'une normale unitaire de référence dans chacune des sections (S,), définie comme la moyenne des normales unitaires des points de la section (S,) situés dans un voisinage déterminé du point de référence (Pr) de cette section (S,) ; puis
un calcul de la déviation angulaire de la normale de chacun des points (Pn) de chacune des sections (S,) par rapport à ladite normale unitaire de référence ; et a calculation of a unit normal of reference in each of the sections (S,), defined as the average of the unit normals of the points of the section (S,) situated in a determined neighborhood of the reference point (Pr) of this section ( S,); then calculating the angular deviation of the normal of each of the points (P n ) of each of the sections (S,) with respect to said normal unit of reference; and
une interpolation linéaire de la valeur de déviation angulaire de chacun des points formant les sommets d'un triangle (T) pour déterminer la déviation angulaire moyenne de la normale à la surface de chacun des triangles par rapport ladite normale unitaire de référence. a linear interpolation of the angular deflection value of each of the points forming the vertices of a triangle (T) to determine the average angular deviation of the normal to the surface of each of the triangles relative to said unit normal reference.
Cette identification de la géométrie, par la déviation angulaire ici mais possiblement par la courbure ou un autre calcul, permet de déterminer la géométrie au sein de l'environnement. La figure 13E montre un exemple du résultat et illustre que ce type de calcul permet de reconnaître des formes de l'environnement et/ou objet. This identification of the geometry, by the angular deviation here but possibly by the curvature or another calculation, makes it possible to determine the geometry within the environment. FIG. 13E shows an example of the result and illustrates that this type of calculation makes it possible to recognize forms of the environment and / or object.
On comprend des exemples ci-dessus que la présente invention permet de nombreuses variantes pour caractériser l'objet du relevé topographique (quelle que soit l'entité mesurée). La déviation angulaire permet avantageusement de repérer l'orientation des surfaces, en particulier par rapport au référentiel qu'est le sol. On comprend qu'une fois de plus, le point de référence est ici réutilisé de manière avantageuse mais que l'on pourrait utiliser un autre référentiel pour indiquer une orientation donnée par rapport à laquelle peuvent être comparées les normales des triangles (verticale connue par exemple, notamment dans le cas d'un avion ou autre). It is understood from the above examples that the present invention allows many variations to characterize the object of the survey (regardless of the measured entity). The angular deflection advantageously makes it possible to identify the orientation of the surfaces, in particular with respect to the reference frame that is the ground. It will be understood that once again the reference point is here reused advantageously but that another reference could be used to indicate a given orientation with respect to which the normals of the triangles can be compared (vertical known for example , especially in the case of an airplane or other).
De même que précédemment, l'exemple d'algorithme ci-dessous est fourni de manière illustrative et non limitative pour montrer comment il est possible de réaliser l'identification de caractéristiques déterminées. As above, the algorithm example below is provided in an illustrative and nonlimiting manner to show how it is possible to perform the identification of specific characteristics.
Dans un premier temps, la normale unitaire à chaque sommet de la triangulation est estimée en considérant une moyenne des normales aux éléments partageant le sommet. Soit P un sommet de la triangulation. Désignons par K, les triangles incidents à P et par 0, les angles au sommet P de K, . Si n(Ki) est la normale unitaire à K, (orientée dans le sens de l'orientation des sommets de K, ), alors la normale en P est définie comme : n ) ll∑. 0.n(J¾ ll
où ||. H représente la norme vectorielle euclidienne usuelle. At first, the unit normal at each vertex of the triangulation is estimated by considering an average of the normals at the elements sharing the vertex. Let P be a vertex of the triangulation. Denote by K the triangles incident to P and by 0, the vertex angles P of K,. If n (Ki) is the unit normal to K, (oriented in the direction of the vertices of K,), then the normal in P is defined as: n ) llΣ. 0.n (J¾ ll where || H represents the usual Euclidean vector standard.
Pour chaque section, la normale unitaire au sol est définie comme la moyenne des normales unitaires aux points de la courbe associée dans un voisinage du point de référence de la section. En pratique, pour une section S, à partir de son point de référence Pref(S), on considère PEP (ici PEP = 10) points dans l'ordre chronologique temporelle croissant et PEP points dans l'ordre chronologique temporelle décroissante et la normale unitaire au sol associée à la section est définie comme la moyenne unitaire des normales unitaires en ces points. La normale au sol étant définie pour chaque section, on associe à chaque point de la section la déviation angulaire de sa normale par rapport à la normale au sol. On obtient ainsi un champ de déviations angulaires discret associé aux sommets de la triangulation. En interpolant linéairement le champ dans chaque triangle à partir des valeurs du champ à ces sommets, un champ continu de déviations angulaires est défini sur toute la surface triangulée. For each section, the unit ground normal is defined as the average of the unit normal at the points of the associated curve in a neighborhood of the section reference point. In practice, for a section S, from its reference point P ref (S), we consider PEP (here PEP = 10) points in the increasing chronological time order and PEP points in the decreasing time chronological order and the unitary ground unit associated with the section is defined as the unit average of the unit normal at these points. The ground normal being defined for each section, we associate at each point of the section the angular deflection of its normal relative to the normal ground. This gives a discrete angular deviation field associated with the vertices of the triangulation. By linearly interpolating the field in each triangle from the field values to these vertices, a continuous field of angular deviations is defined over the entire triangulated surface.
Pour le nuage de points considéré et illustré en partie sur la figure 13A, la figures 13E montre le champ continu (au problème de représentation noir et blanc près) de déviations angulaires en degré variant de 0 (gris clair) à 90 (gris foncé) associé aux sections de la figure 13B. For the cloud of points considered and illustrated in part in FIG. 13A, FIG. 13E shows the continuous field (with the problem of black and white representation near) of angular deviations in degree varying from 0 (light gray) to 90 (dark gray). associated with the sections of Figure 13B.
A chaque sommet de la triangulation est associée une intensité lumineuse dépendant de l'indice de réflectance du matériau sous-jacent. De même, ce champ discret d'intensités lumineuses défini aux sommets de la triangulation est rendu continu par interpolation linéaire dans chaque triangle à partir de ces sommets. At each vertex of the triangulation is associated a light intensity dependent on the reflectance index of the underlying material. Likewise, this discrete field of light intensities defined at the vertices of the triangulation is made continuous by linear interpolation in each triangle from these vertices.
La figure 13F montre le champ continu (au problème de représentation noir et blanc près) d'intensités lumineuses variant dans diverses gammes de gris, associé aux sections situées de la figure 13B. Figure 13F shows the continuous field (to the problem of black and white representation near) of light intensities varying in various gray scales, associated with the sections located in Figure 13B.
Dans certains modes de réalisation, les moyens de traitement de données (10) mettre en œuvre une simplification (55) de la carte (CT) obtenue par la triangulation (53) pour obtenir une carte simplifiée (CS) dont le nombre de triangles (T) est réduit. En effet, les nuages de points à traiter
étant très denses, la triangulation de surface résultante comprend généralement plusieurs dizaines de millions de triangles. On applique alors une méthodologie de simplification de la triangulation permettant de réduire le nombre d'éléments, de préférence en préservant au moins une approximation géométrique des surfaces et/ou au moins une propriété physique identifiée (associée aux sommets de la triangulation). Dans certains de ces modes de réalisation, la simplification (55) est réalisée avec au moins une contrainte de préservation d'au moins une des valeurs calculées lors de l'identification (54) des caractéristiques techniques (CG, CP) dans une gamme de valeur déterminée. Ainsi, on peut simplifier la carte obtenue sans perdre les informations pertinentes que l'on souhaite préserver. Le système pourra donc être configurable par un utilisateur qui pourra choisir quels sont les informations qui ne doivent pas être dégradées par la simplification. Par exemple, on peut préserver la normale unitaire des triangles (interpolée) dans une gamme de valeur pour éviter que la simplification ne modifie trop l'orientation des surfaces. De même, on peut préserver l'intensité de retour de l'onde (interpolée) en empêchant qu'elle ne soit modifiée au-delà d'un seuil. Divers algorithmes sont envisageables et ceux présentés ci-dessus sont plus illustratifs que limitatifs, bien qu'ils soient particulièrement avantageux en termes de préservation d'information et de rapidité de traitement. La figure 6 montre une représentation schématique d'une carte simplifiée (CS) obtenue par une telle simplification (55) à partir de l'illustration schématique de la carte initiale (CT) de la figure 5. La figure 13G montre le résultat de la simplification de la triangulation de la figure 13C et la figure 13H montre l'agrandissement du résultat de la simplification de l'agrandissement de la figure 13D, pour le nuage de points de la figure 13A et les sections de la figure 13B. In some embodiments, the data processing means (10) implement a simplification (55) of the map (CT) obtained by the triangulation (53) to obtain a simplified map (CS) whose number of triangles ( T) is reduced. Indeed, the clouds of points to be treated Being very dense, the resulting surface triangulation usually includes several tens of millions of triangles. A method of simplification of the triangulation is then applied that makes it possible to reduce the number of elements, preferably by preserving at least one geometric approximation of the surfaces and / or at least one identified physical property (associated with the vertices of the triangulation). In some of these embodiments, the simplification (55) is performed with at least one constraint for preserving at least one of the values calculated during the identification (54) of the technical characteristics (CG, CP) in a range of determined value. Thus, we can simplify the map obtained without losing the relevant information that we want to preserve. The system can therefore be configurable by a user who can choose what information should not be degraded by simplification. For example, one can preserve the unit normal of the triangles (interpolated) in a range of value to avoid that the simplification does not modify too much the orientation of the surfaces. Similarly, one can preserve the return intensity of the (interpolated) wave by preventing it from being modified beyond a threshold. Various algorithms are conceivable and those presented above are more illustrative than limiting, although they are particularly advantageous in terms of preservation of information and speed of processing. FIG. 6 shows a schematic representation of a simplified map (CS) obtained by such a simplification (55) from the schematic illustration of the initial map (CT) of FIG. 5. FIG. 13G shows the result of the simplification of the triangulation of FIG. 13C and FIG. 13H shows the enlargement of the result of the simplification of the enlargement of FIG. 13D, for the point cloud of FIG. 13A and the sections of FIG. 13B.
Dans certains modes de réalisation, la gamme de valeur déterminée, pour la caractéristique technique (CG) de la normale unitaire, est définie par un facteur de proximité (FP) indiquant que l'écart entre la carte (CT) obtenue et la carte simplifiée (CS) doit être inférieur à un seuil de proximité (SP) et un
facteur de régularité (FR) indiquant que la normale aux triangles de la carte simplifiée (CS) doit dévier, par rapport aux normales aux sommets du triangle, d'une valeur inférieure à un seuil de régularité (SR). In some embodiments, the determined value range, for the technical characteristic (CG) of the unit normal, is defined by a proximity factor (FP) indicating that the difference between the obtained (CT) map and the simplified map (CS) must be less than a proximity threshold (SP) and a Regularity factor (FR) indicating that the normal to the triangles of the simplified map (CS) must deviate from the normals at the vertices of the triangle by a value less than a regularity threshold (SR).
De même que précédemment, l'exemple d'algorithme ci-dessous est fourni de manière illustrative et non limitative pour montrer comment il est possible de simplifier la triangulation en préservant au moins une des valeurs (la normale unitaire dans l'exemple ci-dessous) calculées lors de l'identification (54) des caractéristiques techniques (CG, CP) dans une gamme de valeurs déterminée. La triangulation dense initiale (CT) est désignée par la triangulation de référence définissant de manière discrète la forme géométrique de la surface. La triangulation simplifiée (CS) doit vérifier deux propriétés fondamentales à savoir : chaque élément doit être proche de la surface (décrite par la triangulation de référence) et chaque élément doit être proche des plans tangents de ses trois sommets, assurant le respect de la géométrie. La première propriété dite de proximité indique que l'écart entre la triangulation simplifiée et la surface doit être borné. Cet écart représente la plus grande distance entre un élément de la triangulation simplifiée et la surface. Le facteur de proximité (FP) indique donc que l'écart entre la carte (CT) obtenue et la carte simplifiée (CS) doit être inférieur à un seuil de proximité (SP) (borné signifiant que les écarts, dans un sens ou dans l'autre, sont inférieurs à un seuil). La seconde propriété dite de régularité traduit localement la continuité G1 de la surface. Un élément de la triangulation simplifiée est proche des plans tangents de ses sommets si l'écart angulaire entre l'élément et les plans tangents à ses sommets est borné. Ainsi, le facteur de régularité (FR) indique que la normale aux triangles de la carte simplifiée (CS) doit dévier, par rapport aux normales aux sommets du triangle, d'une valeur inférieure à un seuil de régularité (SR). As before, the algorithm example below is provided in an illustrative and nonlimiting way to show how it is possible to simplify the triangulation by preserving at least one of the values (the unit normal in the example below ) calculated during the identification (54) of the technical characteristics (CG, CP) within a given range of values. The initial dense triangulation (CT) is designated by the reference triangulation discretely defining the geometric shape of the surface. Simplified triangulation (CS) must verify two fundamental properties namely: each element must be close to the surface (described by the reference triangulation) and each element must be close to the tangent planes of its three vertices, ensuring the respect of the geometry . The first so-called proximity property indicates that the gap between the simplified triangulation and the surface must be bounded. This difference represents the largest distance between an element of the simplified triangulation and the surface. The proximity factor (FP) therefore indicates that the difference between the obtained (CT) map and the simplified map (CS) must be less than a proximity threshold (SP) (bounded) meaning that the deviations, in one direction or in the other, are below a threshold). The second so-called regularity property locally translates the continuity G1 of the surface. An element of the simplified triangulation is close to the tangent planes of its vertices if the angular difference between the element and the planes tangent to its vertices is bounded. Thus, the regularity factor (FR) indicates that the normal to the triangles of the simplified map (CS) must deviate from the norms at the vertices of the triangle by a value less than a regularity threshold (SR).
Pour assurer la propriété de proximité, on introduit une zone de proximité globale autour de la surface située à une distance de Hausdorff δ donnée, fixant les bornes des écarts, de part et d'autre de la triangulation de
référence de la surface. Cette distance peut être représentée globalement ou en pourcentage de la diagonale de la boîte minimale englobant la triangulation de référence. De même, pour assurer la propriété de régularité, on associe à chaque sommet de la triangulation de référence un cône de régularité local centré en ce sommet, d'axe principal la normale au sommet à la surface et d'angle d'ouverture Θ donné. To ensure the proximity property, an area of global proximity is introduced around the surface located at a Hausdorff distance δ given, fixing the bounds of the deviations, on either side of the triangulation of reference of the surface. This distance can be represented globally or as a percentage of the diagonal of the minimum box encompassing the reference triangulation. Similarly, to ensure the property of regularity, each vertex of the reference triangulation is associated with a cone of local regularity centered in this vertex, with a main axis the normal at the apex at the surface and a given aperture angle Θ .
Ainsi, tout triangle résultant de la simplification doit d'une part appartenir à la bande de proximité et d'autre part avoir une normale appartenant aux cônes de régularité associés à ses sommets. Désignons par Tref la triangulation de référence (CT). Soit K un triangle résultant de la simplification, K doit donc vérifier : Thus, any triangle resulting from simplification must first belong to the proximity band and secondly have a normal belonging to the regularity cones associated with its vertices. Let T re f denote the reference triangulation (CT). Let K be a triangle resulting from simplification, K must therefore verify:
dH (K, Tref)≤ ô et Vi, {ηι(Κ), η(Κ))≥ cos 0 où dhi(.,.) désigne la distance de Hausdorff d'un triangle à une triangulation, <.,.> est le produit scalaire de deux vecteurs, n,(K) est la normale unitaire au sommet i de K et n(K) la normale unitaire à K. Dans certains modes de réalisation, pour préserver les caractéristiques physiques (CP) issues de l'identification (542), la gamme de valeur déterminée, pour la caractéristique technique physique (CP) (comme par exemple de l'indice de réflectance), est définie par un seuil de variation maximum (SLR) entre les valeurs des points formant les sommets des triangles de la carte (CT) obtenue et les valeurs de ceux de la carte simplifiée (CS). Ainsi, afin de préserver la propriété physique associée aux sommets de la triangulation, seules sont traitées les arêtes ayant une faible variation de propriété (CP) entre leurs extrémités. d H (K, T ref ) ≤ ô and Vi, {ηι (Κ), η (Κ)) ≥ cos 0 where dhi (.,.) designates the Hausdorff distance from a triangle to a triangulation, <., .> is the scalar product of two vectors, n, (K) is the unit normal to the vertex i of K and n (K) is the unit normal to K. In some embodiments, to preserve the physical characteristics (CP) from of the identification (542), the determined value range for the physical technical characteristic (CP) (such as, for example, the reflectance index) is defined by a maximum variation threshold (SLR) between the values of the points forming the vertices of the triangles of the obtained map (CT) and the values of those of the simplified map (CS). Thus, in order to preserve the physical property associated with the vertices of the triangulation, only the edges having a small variation of property (CP) between their ends are processed.
Dans certains modes de réalisation, la simplification (55) est réalisée de manière itérative au moins à l'aide d'une suppression (551 ) d'arête(s) entre les sommets des triangles (T) et d'une optimisation (552) des triangles. De plus, il est possible d'optimiser les triangles avec un bougé (553) de points (illustré sur la figure 10 montrant que cette procédure fait tendre les triangles quelconques vers des triangles équilatéraux). En pratique, la
suppression est de préférence réalisée faite par une fusion de sommets des triangles (illustrée sur la figure 7 montrant que la fusion à partir de 5 triangles aboutit à seulement 3 triangles) et l'optimisation par une bascule d'arête (illustrée sur la figure 8 montrant que, par la bascule, l'arête commune de 2 triangles, située entre 1 sommet de chaque triangle, devient l'arête connectant les deux sommets des triangles qui ne partageaient pas d'arête). In some embodiments, the simplification (55) is done iteratively at least with a deletion (551) of edge (s) between the vertices of the triangles (T) and an optimization (552). ) triangles. In addition, it is possible to optimize the triangles with a shake (553) of points (illustrated in Figure 10 showing that this procedure makes any triangles stretch towards equilateral triangles). In practice, the deletion is preferably done by vertex merging triangles (shown in FIG. 7 showing that merging from 5 triangles results in only 3 triangles) and optimization by edge flip-flop (shown in FIG. 8 showing that, by the rocker, the common edge of 2 triangles, situated between 1 vertex of each triangle, becomes the edge connecting the two vertices of the triangles which did not share an edge).
De même que précédemment, l'exemple d'algorithme ci-dessous est fourni de manière illustrative et non limitative pour montrer comment il est possible de réaliser de manière itérative la simplification par une combinaison des suppressions, optimisations et bougés de points. On notera que diverses combinaisons itératives sont possibles, même si la procédure ci-dessous est avantageuse car la succession des opérations optimise la réorganisation des triangles. As before, the algorithm example below is provided in an illustrative and nonlimiting manner to show how it is possible to iteratively simplify by a combination of deletions, optimizations and point movements. It will be noted that various iterative combinations are possible, even if the procedure below is advantageous because the succession of operations optimizes the reorganization of the triangles.
La méthode consiste principalement à supprimer et optimiser, d'une manière itérative, les arêtes de la triangulation de référence (CT) autant que possible. Pour cela deux opérations sont utilisées : la fusion des extrémités d'arêtes et la bascule d'arêtes. La première opération (suppression), bien que simple s'avère assez efficace dans la mesure où les deux propriétés de proximité et de régularité peuvent être vérifiées explicitement. La seconde opération (d'optimisation d'arêtes) est une opération classique de bascule d'arête (remplaçant les deux triangles partageant l'arête par deux autres) qui permet d'améliorer la qualité en forme de la triangulation et n'est effectuée que si les triangles partageant l'arête sont quasi-coplanaires. Dans ce cas, la géométrie de la surface est automatiquement préservée. Ces opérations de suppression et de bascule d'arêtes appliquées globalement peuvent être suivies d'une procédure de bougés de points afin d'une part augmenter le nombre d'arêtes susceptibles d'être supprimées et d'autre part d'améliorer la qualité en forme de la triangulation (la meilleure forme étant celle d'un triangle équilatéral). Le bougé d'un sommet de la triangulation consiste à déplacer ce sommet, pas à pas, vers un point « optimal » conduisant à une configuration de triangles optimaux (en qualité).
Pour cela, en chaque sommet de la triangulation, la surface (ou la géométrie sous-jacente) est localement approchée par une surface quadrique passant au mieux par les sommets adjacents et le point optimal est projeté sur cette surface. De même, le bougé est localement effectué si la géométrie de la surface ainsi que la qualité en forme de la triangulation sont préservées. Ces contraintes peuvent être explicitement vérifiées comme dans le cas de la fusion des extrémités d'une arête. The method consists mainly of deleting and optimizing, in an iterative manner, the edges of the reference triangulation (CT) as much as possible. For this two operations are used: the fusion of the ends of edges and the flip-flop of edges. The first operation (deletion), although simple, proves to be quite effective insofar as the two properties of proximity and regularity can be checked explicitly. The second operation (edge optimization) is a classic edge flip operation (replacing the two triangles sharing the edge with two others) which improves the quality in the form of the triangulation and is not performed only if the triangles sharing the edge are quasi-coplanar. In this case, the geometry of the surface is automatically preserved. These globally applied deletion and edge-to-edge operations can be followed by a point-shifting procedure to increase the number of edges that can be removed and to improve the quality of the edges. shape of the triangulation (the best form being that of an equilateral triangle). The movement of a vertex of the triangulation consists of moving this vertex, step by step, towards an "optimal" point leading to a configuration of optimal triangles (in quality). For this, in each vertex of the triangulation, the surface (or the underlying geometry) is locally approximated by a quadric surface passing at best by the adjacent vertices and the optimal point is projected on this surface. Similarly, the shake is locally performed if the geometry of the surface and the quality in the form of the triangulation are preserved. These constraints can be explicitly verified as in the case of the fusion of the ends of an edge.
La méthode de simplification permet ainsi de construire une triangulation simplifie, associée à un triplet de contrôle (5, θ, β) donné (δ exprimé en pourcentage de la boîte englobant la surface et Θ en degré), permettant de quantifier d'une part le niveau d'approximation géométrique désiré ainsi que la dégradation de la qualité en forme de la triangulation. En pratique, on considère une relaxation des deux premiers paramètres et on applique d'une manière itérative les opérations décrites précédemment. L'algorithme de simplification de la triangulation est alors le suivant : On initialise la triangulation courante T à Tref, Δ (resp. O) à δ0≤δ (resp. θ0≤θ), puis tant que Δ≤δ et Q≤9\ The simplification method thus makes it possible to construct a simplified triangulation, associated with a given control triplet (5, θ, β) (δ expressed as a percentage of the box encompassing the surface and Θ in degree), making it possible to quantify on the one hand the desired level of geometric approximation as well as the quality degradation in the form of triangulation. In practice, a relaxation of the first two parameters is considered and the operations described above are applied in an iterative manner. The simplification algorithm of the triangulation is then the following one: One initializes the current triangulation T to T re f, Δ (resp.O) to δ 0 ≤δ (respectively θ 0 ≤θ), then as long as Δ≤δ and Q≤9 \
o Optimiser toutes les arêtes de T o Optimize all the edges of T
o Supprimer et optimiser toutes les arêtes de T si la géométrie (Δ,θ) et la dégradation de qualité β sont préservées o Bouger les sommets de T si la géométrie (Δ,Ο) et la dégradation de qualité β sont préservées o Remove and optimize all the edges of T if the geometry (Δ, θ) and quality degradation β are preserved o Move the vertices of T if the geometry (Δ, Ο) and quality degradation β are preserved
o Incrémenter Δ et O. Le fait de démarrer par une optimisation (bascule) est avantageux car cela permet de générer des fusions potentielles supplémentaires pour l'opération suivante. On comprend que cet algorithme utilise une combinaison des opérations décrites en utilisant au moins une fois chacune des opérations. Le fait de procéder à une relaxation permet une simplification progressive qui fournit une optimisation plus efficace et une bonne préservation des facteurs souhaités.
Comme détaillé ci-dessus, dans certains modes de réalisation, ladite normale unitaire de référence correspond à la normale unitaire moyenne au niveau du sol et l'identification (541 ) de la caractéristique technique (CG) de la déviation angulaire par rapport à une normale unitaire de référence permet de déterminer l'orientation des surfaces de l'environnement scanné dans l'espace tridimensionnel par rapport au plan moyen du sol. On comprend qu'en prenant le point de référence au sol directement dans les données (D) du relevé de points, on permet d'estimer la caractéristique géométrique d'orientation des triangles par rapport au sol. Néanmoins, on notera que la normale unitaire de référence peut concerner une autre référence que le sol, bien que le sol soit le référentiel préféré dans la plupart des modes de réalisation car l'angle 0, utilisé pour le point de référence comme détaillé ci- dessus pour divers modes de réalisation préférés, correspond en général (selon le type de système de topographie) à une mesure au sol qui est en général « reproductible » d'une section à l'autre. D'autre part, on notera que la normale unitaire de référence pourrait être fournie lors de l'acquisition au lieu d'être calculée sur le voisinage du point de référence (Pr) au sein des sections (S,), car il suffit en fait d'avoir une mesure d'une verticale (ou toute autre orientation de référence) et divers moyens de mesure peuvent être utilisés pour la déterminer. L'invention prévoit donc divers modes de réalisation où la géométrie est déterminée à partir de ce type de référentiel quelle qu'en soit la provenance. o Increment Δ and O. Starting with an optimization (toggle) is advantageous because it allows to generate additional potential mergers for the next operation. It is understood that this algorithm uses a combination of the operations described using at least once each of the operations. Relaxation allows for progressive simplification that provides more efficient optimization and preservation of the desired factors. As detailed above, in some embodiments, said unit normal reference corresponds to the average unit average at ground level and the identification (541) of the technical characteristic (CG) of the angular deviation from a normal The unit of reference makes it possible to determine the orientation of the surfaces of the scanned environment in the three-dimensional space with respect to the average plane of the ground. It is understood that by taking the reference point on the ground directly in the data (D) of the point survey, it is possible to estimate the geometric orientation characteristic of the triangles with respect to the ground. Nevertheless, it should be noted that the reference unit normal may relate to a reference other than the ground, although the ground is the preferred reference frame in most embodiments because the angle 0, used for the reference point as detailed hereinabove. for various preferred embodiments, generally corresponds (depending on the type of topography system) to a ground measurement which is generally "reproducible" from one section to another. On the other hand, it will be noted that the normal unit reference could be provided during the acquisition instead of being calculated on the neighborhood of the reference point (Pr) within the sections (S,), since it suffices in having a measurement of a vertical (or any other reference orientation) and various measuring means can be used to determine it. The invention therefore provides various embodiments where the geometry is determined from this type of reference regardless of the source.
La présente demande décrit diverses caractéristiques techniques et avantages en référence aux figures et/ou à divers modes de réalisation. L'homme de métier comprendra que les caractéristiques techniques d'un mode de réalisation donné peuvent en fait être combinées avec des caractéristiques d'un autre mode de réalisation à moins que l'inverse ne soit explicitement mentionné ou qu'il ne soit évident que ces caractéristiques sont incompatibles ou que la combinaison ne fournisse pas une solution à au moins un des problèmes techniques mentionnés dans la présente demande. De plus, les caractéristiques techniques décrites dans un mode de réalisation
donné peuvent être isolées des autres caractéristiques de ce mode à moins que l'inverse ne soit explicitement mentionné. The present application describes various technical features and advantages with reference to the figures and / or various embodiments. Those skilled in the art will appreciate that the technical features of a given embodiment may in fact be combined with features of another embodiment unless the reverse is explicitly mentioned or it is evident that these characteristics are incompatible or that the combination does not provide a solution to at least one of the technical problems mentioned in this application. In addition, the technical features described in one embodiment given may be isolated from other features of this mode unless the reverse is explicitly mentioned.
Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus.
It should be obvious to those skilled in the art that the present invention allows embodiments in many other specific forms without departing from the scope of the invention as claimed. Therefore, the present embodiments should be considered by way of illustration, but may be modified within the scope defined by the scope of the appended claims, and the invention should not be limited to the details given above.
Claims
1 . Procédé de reconstruction tridimensionnelle d'un environnement à partir de données (D) représentatives d'au moins un nuage de points (Pn) relevés par des moyens de mesure topographique (12) par balayage d'ondes, le procédé étant mis en œuvre dans un système (1 ) comprenant des moyens de traitement de données (10) accédant à des moyens de mémorisation (1 1 ) contenant lesdites données (D) dont les points (Pn) sont répertoriés au moins selon au moins un indice (IT, A, n) et leurs coordonnées spatiales (x, y, z) dans un espace tridimensionnel, caractérisé en ce qu'il comporte : 1. Method for the three-dimensional reconstruction of an environment from data (D) representative of at least one cloud of points (P n ) recorded by means of topographic measurement (12) by wave scanning, the method being implemented in a system (1) comprising data processing means (10) accessing storage means (1 1) containing said data (D) whose points (P n ) are listed at least according to at least one index (IT) , A, n) and their spatial coordinates (x, y, z) in a three-dimensional space, characterized in that it comprises:
une détermination (51 ), à partir du nuage de points (Pn), de sections (S,) consécutives comprenant une pluralité de points (Pn) consécutifs, classés selon au moins un des indices (IT, A, n) de chacun des points (Pn) du nuage ; a determination (51), from the point cloud (P n ), of consecutive sections (S,) comprising a plurality of consecutive points (P n ), classified according to at least one of the indices (IT, A, n) of each of the points (P n ) of the cloud;
une détermination (52), pour chacune des sections (S,) consécutives, d'une ligne polygonale (LP,) joignant tous les points (Pn) consécutifs de la section (S,) dans l'espace tridimensionnel ; a determination (52), for each of the consecutive sections (S,), of a polygonal line (LP) joining all the consecutive points (P n ) of the section (S,) in the three-dimensional space;
une triangulation (53) des bandes (B) entre les lignes polygonales (LPi) de chacune des sections (Si, S2,...,Si) consécutives, par au moins une avancée itérative de front de triangles (FT) successifs selon au moins une chronologie temporelle (Ch), chacun des fronts de triangles (FT) successifs étant définis, à partir d'un segment (ST) reliant un point (Pj) de la ligne polygonale (LP,) d'une section (S,) à un point (Pk) de la ligne polygonale (LPi+i ) de la section (Si+i) suivante, en formant un triangle (T) avec le point (Pn) qui suit, dans ladite chronologie temporelle (Ch), l'un de ces deux points (Pj, Pk) de ces deux lignes polygonales (LP,, LPi+i ) et qui est le moins éloigné, en terme de distance (d) dans l'espace tridimensionnel, de la ligne polygonale (LPi+i , LP,) à laquelle il n'appartient pas, cette triangulation (53) permettant d'obtenir une carte (CT) comprenant une pluralité de triangles (T) dont les sommets sont formés par lesdits points (Pn) des données (D).
a triangulation (53) of the strips (B) between the polygonal lines (LPi) of each of the consecutive sections (Si, S2, ..., Si), by at least one successive iterative advance of successive triangles (FT) according to minus one temporal chronology (Ch), each of the successive triangular fronts (FT) being defined, starting from a segment (ST) connecting a point (P j ) of the polygonal line (LP) of a section (S) ,) at a point (P k ) of the polygonal line (LP i + i) of the next section (Si + i), forming a triangle (T) with the point (P n ) which follows, in said temporal timeline ( Ch), one of these two points (Pj, P k ) of these two polygonal lines (LP ,, LP i + i) and which is the least distant, in terms of distance (d) in three-dimensional space, from the polygonal line (LP i + i, LP,) to which it does not belong, this triangulation (53) making it possible to obtain a card (CT) comprising a plurality of triangles (T) whose vertices are formed by said points ( P n ) d Data (D).
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite détermination (51 ) des sections (S,) est réalisée par sélection des points en fonction d'un seuil (DT) maximum entre au moins un des indices (IT, A, n) de chacun des points (Pn) du nuage, chacune desdites sections (S,) comprenant alors une pluralité de points (Pn) consécutifs, classés selon cet indice (IT, A, n) et dont les coordonnées spatiales (x, y, z) appartiennent à une surface moyenne (PM) définie autour d'au moins un point de référence (Pr). 2. Method according to claim 1, characterized in that said determination (51) of the sections (S,) is performed by selecting the points as a function of a threshold (DT) maximum between at least one of the indices (IT, A, n) each of the points (P n ) of the cloud, each of said sections (S,) then comprising a plurality of consecutive points (P n ), classified according to this index (IT, A, n) and whose spatial coordinates (x , y, z) belong to a mean surface (PM) defined around at least one reference point (Pr).
3. Procédé selon une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite triangulation (53) des bandes (B) entre chacune des sections (S,) consécutives est réalisée par plusieurs avancées itératives en parallèle par les moyens de traitement (10) de données. 3. Method according to one of claims 1 and 2, characterized in that said triangulation (53) of the bands (B) between each of the sections (S,) consecutive is achieved by several iterative advances in parallel by the processing means (10). of data.
4. Procédé selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite triangulation (53) des bandes (B) est réalisée selon au moins une chronologie temporelle (Ch) définissant un premier segment (ST) de front de triangle (T) formé entre le point de référence (Pr) dans la ligne polygonale (LPi) de la première (S,) des deux sections consécutives (S,, S,+i ) et le point (Pn) le plus proche de cette ligne polygonale (LP,) de la première (S,) des deux sections(Si), en terme de distance (d) dans l'espace tridimensionnel, parmi les points (Pn) au voisinage du point de référence (Pr) de la ligne polygonale (LPi+i ) de la seconde (S,+i ) des deux sections consécutives (S,, Si+i). 4. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that said triangulation (53) of the strips (B) is performed according to at least one temporal chronology (Ch) defining a first segment (ST) of the front of the triangle (T) formed between the reference point (Pr) in the polygonal line (LPi) of the first (S,) of the two consecutive sections (S ,, S, + i) and the point (P n ) closest to this polygonal line (LP,) of the first (S,) of the two sections (Si), in terms of distance (d) in the three-dimensional space, from the points (P n ) in the vicinity of the reference point (Pr) of the line polygonal (LP i + i) of the second (S, + i) of the two consecutive sections (S ,, Si + i).
5. Procédé selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite triangulation (53) des bandes (B) est réalisée selon une chronologie temporelle (Ch) croissante et une chronologie temporelle (Ch) décroissante : 5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that said triangulation (53) of the bands (B) is performed according to an increasing time chronology (Ch) and a decreasing time chronology (Ch):
la chronologie croissante étant définie par des itérations dans l'ordre croissant des indices temporels (IT), depuis le point de référence (Pr) de la première section (S,) jusqu'au segment (ST) joignant les deux derniers points (Pn) des deux sections consécutives (S,, S,+i ) ;
la chronologie décroissante étant définie par des itérations dans l'ordre décroissant des indices temporels (IT) depuis le point de référence (Pr) de la première section (S,) jusqu'au segment (ST) joignant les deux premiers points (Pn) des deux sections consécutives (S,, S,+i ). the increasing chronology being defined by iterations in the increasing order of the time indices (IT), from the reference point (Pr) of the first section (S,) to the segment (ST) joining the last two points (P) n ) two consecutive sections (S ,, S, + i); the decreasing chronology being defined by iterations in descending order of the temporal indices (IT) from the reference point (Pr) of the first section (S) to the segment (ST) joining the first two points (P n ) of the two consecutive sections (S ,, S, + i).
6. Procédé selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, lors de la détermination (51 ) des sections (S,) consécutives, pour des points, dits orphelins, dont l'appartenance à une section (S,) a été exclue par le seuil d'intervalle temporel (DT) maximum, les moyens de traitement (10) de données définissent que : 6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that, during the determination (51) of consecutive sections (S,), for points, called orphans, whose membership in a section (S,) has excluded by the maximum time interval threshold (DT), the data processing means (10) define that:
- Si un point orphelin a une valeur d'indice temporel (IT) inférieure à la valeur du plus petit indice temporel de la première des sections (S,) consécutives, alors ce point orphelin appartient à cette première section ; et/ou - If an orphan point has a time index value (IT) less than the value of the smallest time index of the first of the consecutive sections (S,), then this orphan point belongs to this first section; and or
Si un point orphelin a une valeur d'indice temporel (IT) supérieure à la valeur du plus grand indice temporel de la dernière des sections (Si) consécutives, alors ce point orphelin appartient à cette dernière section(Si) ; et/ou If an orphan point has a time index (IT) value greater than the value of the largest time index of the last of the consecutive (Si) sections, then that orphan point belongs to this last section (Si); and or
Si un point orphelin a une valeur d'indice temporel (IT) située entre les valeurs des indices temporels des points de deux sections consécutives (S,, Si+i ), alors ce point orphelin appartient à la section (S,) correspondant à la surface moyenne (PM) dont il est le moins éloigné en terme de distance dans l'espace tridimensionnel, la surface moyenne (PM) étant définie par les moyens de traitement (10) de données comme la surface (PM) qui passe par le nombre maximum de points (Pn) de la section (S,) à un voisinage déterminé dudit point de référence (Pr) de chacune des sections (S,). If an orphan point has a time index value (IT) between the values of the time indices of the points of two consecutive sections (S ,, Si + i), then this orphan point belongs to the section (S,) corresponding to the mean surface (MP) from which it is least distant in terms of distance in three-dimensional space, the average surface (PM) being defined by the data processing means (10) as the area (PM) which passes through the maximum number of points (P n ) of the section (S,) to a determined neighborhood of said reference point (Pr) of each of the sections (S,).
7. Procédé selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la détermination (52), pour chacune des sections consécutives (S,, S,+i ), d'une ligne polygonale (LP,) joignant tous les points (Pn) consécutifs de la section (S,) dans l'espace tridimensionnel est réalisée par les moyens de traitement de données (10) en joignant uniquement les points (Pn)
consécutifs séparés par une distance, dans l'espace tridimensionnel, inférieure à un seuil d'écartement maximum (ECA) déterminé. 7. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the determination (52), for each of the consecutive sections (S ,, S, + i), of a polygonal line (LP) joining all the points ( P n ) consecutive section (S,) in the three-dimensional space is performed by the data processing means (10) by joining only the points (P n ) consecutive distances separated by a distance, in the three-dimensional space, below a determined maximum separation threshold (ECA).
8. Procédé selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de traitement de données (10) mettent en œuvre une identification (54) d'au moins une caractéristique technique (CG, CP) des points (Pn) formant les sommets des triangles issus de la triangulation (53), à partir desdites données (D). 8. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the data processing means (10) implement an identification (54) of at least one technical characteristic (CG, CP) points (P n ) forming the vertices of the triangles from the triangulation (53), from said data (D).
9. Procédé la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de traitement de données (10) mettent en œuvre une identification (540) d'au moins une caractéristique technique (CG, CP) des triangles issus de la triangulation (53), par une interpolation des valeurs des caractéristiques techniques (CG, CP) déterminées pour les points (Pn) formant les sommets de ces triangles. 9. Method according to claim 8, characterized in that the data processing means (10) implement an identification (540) of at least one technical characteristic (CG, CP) of the triangles resulting from the triangulation (53), by interpolation of the values of the technical characteristics (CG, CP) determined for the points (P n ) forming the vertices of these triangles.
10. Procédé selon une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les données (D) comportent des valeurs représentatives de l'intensité d'onde renvoyée par chacun des points (Pn) scannés permettant une identification (542) d'une caractéristique technique physique (CP). 10. Method according to one of claims 8 and 9, characterized in that the data (D) comprise values representative of the wave intensity returned by each of the points (P n ) scanned allowing identification (542) of a physical technical characteristic (CP).
1 1 . Procédé selon une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que les moyens de traitement (10) mettent en œuvre une identification (541 ) de la caractéristique technique (CG) géométrique de la déviation angulaire des surfaces triangulées par rapport à une normale unitaire de référence, en réalisant : 1 1. Method according to one of Claims 8 to 10, characterized in that the processing means (10) implement an identification (541) of the geometric technical characteristic (CG) of the angular deviation of the triangulated surfaces with respect to a unit normal of reference, realizing:
un calcul d'une normale unitaire de référence dans chacune des sections (S,), définie comme la moyenne des normales unitaires des points de la section (S,) situés dans un voisinage déterminé du point de référence (Pr) de cette section (S,) ; puis a calculation of a unit normal of reference in each of the sections (S,), defined as the average of the unit normals of the points of the section (S,) situated in a determined neighborhood of the reference point (Pr) of this section ( S,); then
un calcul de la déviation angulaire de la normale de chacun des points (Pn) de chacune des sections (S,) par rapport à ladite normale unitaire de référence ; et
une interpolation linéaire de la valeur de déviation angulaire de chacun des points formant les sommets d'un triangle (T) pour déterminer la déviation angulaire moyenne de la normale à la surface de chacun des triangles par rapport ladite normale unitaire de référence. calculating the angular deviation of the normal of each of the points (P n ) of each of the sections (S,) with respect to said normal unit of reference; and a linear interpolation of the angular deflection value of each of the points forming the vertices of a triangle (T) to determine the average angular deviation of the normal to the surface of each of the triangles relative to said unit normal reference.
12. Procédé selon une des revendications 8 à 1 1 , caractérisé en ce que les moyens de traitement de données (10) mettre en œuvre une simplification (55) de la carte (CT) obtenue par la triangulation (53) pour obtenir une carte simplifiée (CS) dont le nombre de triangles (T) est réduit. 12. Method according to one of claims 8 to 11, characterized in that the data processing means (10) implement a simplification (55) of the map (CT) obtained by the triangulation (53) to obtain a map simplified (CS) whose number of triangles (T) is reduced.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite simplification (55) réduit le nombre de triangles, mais avec au moins une contrainte de préservation d'au moins une des valeurs calculées lors de l'identification (54) des caractéristiques techniques (CG, CP) dans une gamme de valeurs déterminée. 13. Method according to claim 12, characterized in that said simplification (55) reduces the number of triangles, but with at least one preservation constraint of at least one of the values calculated during the identification (54) of the technical characteristics. (CG, CP) in a determined range of values.
14. Procédé selon les revendications 1 1 à 13, caractérisé en ce que la gamme de valeur déterminée, pour la caractéristique technique (CG) de la normale unitaire, est définie par un facteur de proximité (FP) indiquant que l'écart entre la carte (CT) obtenue et la carte simplifiée (CS) doit être inférieur à un seuil de proximité (SP) et un facteur de régularité (FR) indiquant que la normale aux triangles de la carte simplifiée (CS) doit dévier, par rapport aux normales aux sommets du triangle, d'une valeur inférieure à un seuil de régularité (SR). Method according to claims 1 to 13, characterized in that the determined value range, for the technical characteristic (CG) of the unit normal, is defined by a proximity factor (FP) indicating that the difference between the obtained (CT) map and the simplified map (CS) must be less than a proximity threshold (SP) and a regularity factor (FR) indicating that the normal to the triangles of the simplified map (CS) must deviate, with respect to normal to the vertices of the triangle, less than a regularity threshold (SR).
15. Procédé selon une des revendications 8 et 12 à 14, caractérisé en ce que la gamme de valeur déterminée, pour la caractéristique technique physique (CP), est définie par un seuil de variation maximum (SLR) entre les valeurs des points formant les sommets des triangles de la carte (CT) obtenue et les valeurs de ceux de la carte simplifiée (CS). 15. Method according to one of claims 8 and 12 to 14, characterized in that the determined value range, for the physical technical characteristic (CP), is defined by a maximum variation threshold (SLR) between the values of the points forming the triangles of the obtained map (CT) and the values of those of the simplified map (CS).
16. Procédé selon une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que la simplification (55) est réalisée de manière itérative au moins à l'aide d'une suppression (551 ) d'arête(s) entre les sommets des triangles (T) et d'une optimisation (552) des triangles.
16. Method according to one of claims 12 to 15, characterized in that the simplification (55) is carried out iteratively at least by means of a deletion (551) of edge (s) between the vertices of the triangles ( T) and an optimization (552) of the triangles.
17. Procédé selon une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que les moyens de traitement de données (10) sont configurables par un utilisateur du système, pour régler au moins un paramètre parmi une pluralité de paramètres comprenant un seuil d'indice maximum (DT) et/ou un seuil d'espacement (ESP) et/ou une ou des chronologie(s) temporel le(s) (Ch) et/ou un nombre d'avancées itératives parallèles et/ou un seuil d'écartement maximum (ECA) et/ou au moins un voisinage déterminé défini par un nombre de voisin à considérer et/ou un seuil de proximité (SP) et/ou un seuil de régularité (SR) et/ou un seuil de variation maximum (SLR). 17. Method according to one of claims 1 to 16, characterized in that the data processing means (10) are configurable by a user of the system, for setting at least one of a plurality of parameters comprising a maximum index threshold (DT) and / or a spacing threshold (ESP) and / or time chronology (s) (Ch) and / or a number of parallel iterative advances and / or a gap threshold maximum (ECA) and / or at least one determined neighborhood defined by a neighbor number to be considered and / or a proximity threshold (SP) and / or a regularity threshold (SR) and / or a maximum variation threshold (SLR) ).
18. Procédé selon une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que les points (Pn) sont répertoriés également selon l'angle (An) de balayage d'un moyen de mesure (12) relevant lesdits points (Pn) en se déplaçant dans un environnement auquel appartiennent les points (Pn) dans l'espace tridimensionnel, ledit point de référence (Pr) de chacune des sections (S,) correspondant à un point répertorié selon un angle (An) de balayage du moyen de mesure (12) déterminé comme étant fiable pour le référencement des autres points (Pn) de la section (S,), en fonction de l'orientation du moyen de mesure (12) en déplacement dans l'environnement où sont scannés les points (Pn). 18. Method according to one of claims 1 to 17, characterized in that the points (P n ) are also listed according to the scanning angle (A n ) of a measuring means (12) for recording said points (P n ). by moving in an environment to which the points (P n ) belong in the three-dimensional space, said reference point (Pr) of each of the sections (S,) corresponding to a point listed at a scanning angle (A n ) of the measuring means (12) determined to be reliable for referencing the other points (P n ) of the section (S,), depending on the orientation of the measuring means (12) moving in the environment where are scanned the points (P n ).
19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'angle (An) de balayage dudit point de référence (Pr) de chacune des sections (S,) est un angle correspondant à un point situé au niveau du sol de l'environnement dans lequel se déplace le moyen de mesure (12). 19. The method of claim 18, characterized in that the scanning angle (A n ) of said reference point (Pr) of each of the sections (S,) is an angle corresponding to a point located at the ground level of the environment in which the measuring means (12) moves.
20. Procédé selon les revendications 1 1 et 19, caractérisé en ce que ladite normale unitaire de référence correspond à la normale unitaire moyenne au niveau du sol et l'identification (54, 541 ) de la caractéristique technique (CG) de la déviation angulaire par rapport à une normale unitaire de référence permet de déterminer l'orientation des surfaces de l'environnement scannés dans l'espace tridimensionnel par rapport au plan moyen du sol.
20. Process according to claims 1 1 and 19, characterized in that said normal unit of reference corresponds to the mean unitary average at ground level and the identification (54, 541) of the technical characteristic (CG) of the angular deviation relative to a normal unit of reference makes it possible to determine the orientation of the environmental surfaces scanned in the three-dimensional space with respect to the average plane of the ground.
21 . Procédé selon une des revendications 1 à 20, caractérisé en ce que les moyens de traitement de données (10) mettent en œuvre un tri (50) des données (D) pour classer les points (Pn) en fonction de leur indice temporel (IT) qui correspond au temps (tn) auquel le moyen (12) de mesure a reçu le retour de l'onde de mesure d'un point (Pn) donné. 21. Method according to one of claims 1 to 20, characterized in that the data processing means (10) implement a sorting (50) of the data (D) to classify the points (P n ) according to their time index ( IT) which corresponds to the time (t n ) at which the measurement means (12) received the return of the measurement wave of a given point (P n ).
22. Procédé selon la revendication 21 , caractérisé en ce que le tri (50) est mis en œuvre préalablement à la détermination (51 ) des sections (S,) consécutives, par les moyens de traitement de données (10), à partir des données (D) qui sont stockées dans les moyens de mémorisation (1 1 ) et représentatives d'au moins un nuage de points (Pn) dont l'ordonnancement n'est pas fonction de l'indice temporel (IT). 22. Method according to claim 21, characterized in that the sorting (50) is implemented prior to the determination (51) of the consecutive sections (S,) by the data processing means (10), starting from data (D) which are stored in the storage means (1 1) and representative of at least one scatter plot (P n ) whose scheduling is not dependent on the temporal index (IT).
23. Procédé selon la revendication 21 , caractérisé en ce que le tri (50) est mis en œuvre, par les moyens de traitement de données (10), au cours de l'acquisition des données (D) par le moyen (12) de mesure en classant les points (Pn) par ordre croissant d'au moins un indice (IT, n), grâce à une mémoire tampon (1 10) permettant de stocker temporairement, en attendant le retour de l'onde pour un point (Pn) d'un indice (IT, n) donné, les points (Pn) d'indice supérieur à cet indice donné, jusqu'à ce que le retour soit reçu pour le point correspondant à cet indice donné, et permette d'ordonner les différents points (Pn) selon leur indice (IT, n) dans la mémoire tampon (1 10) et/ou les moyens de mémorisation (1 1 ), ce tri (50) au cours de l'acquisition des données (D) permettant la mise en œuvre du procédé en temps réel à partir de l'acquisition des données (D) correspondant à au moins deux sections (S) consécutives. 23. The method as claimed in claim 21, characterized in that the sorting (50) is implemented by the data processing means (10) during the acquisition of the data (D) by the means (12). measurement method by classifying the points (P n ) in ascending order of at least one index (IT, n), by means of a buffer (1 10) for temporarily storing, waiting for the return of the wave for a point (P n ) of a given index (IT, n), the points (P n ) of index greater than this given index, until the return is received for the point corresponding to this given index, and allows to order the different points (P n ) according to their index (IT, n) in the buffer memory (1 10) and / or the storage means (1 1), this sorting (50) during the acquisition of data (D) allowing the implementation of the method in real time from the acquisition of the data (D) corresponding to at least two consecutive sections (S).
24. Procédé de topographie comprenant au moins un relevé (61 ) de points (Pn) par au moins un moyen (12) de mesure par balayage d'onde scannant les points (Pn) de l'environnement par un balayage déterminé dans un plan de l'espace tridimensionnel, ledit relevé (61 ) répertoriant les points (Pn) au moins selon au moins un indice (IT, A, n) et selon leurs coordonnées spatiales (x, y, z) dans l'espace tridimensionnel, caractérisé en ce que le relevé (61 ) fournit au moins un point de référence (Pr) parmi les points (Pn)
relevés et que le procédé est mis en œuvre par un système (1 ) qui comporte des moyens de traitement de données (10) réalisant une acquisition de données (D) représentatives des points relevés par le moyen (12) de mesure et effectuant un tri (50) desdites données, au cours de l'acquisition, en classant les points (Pn) par ordre croissant d'au moins un indice (IT, n), grâce au moins à une mémoire tampon (1 10) permettant de stocker temporairement, en attendant le retour de l'onde pour un point (Pn) d'un indice (IT, n) donné, les points (Pn) d'indice supérieur à cet indice donné, jusqu'à ce que le retour de l'onde soit reçu pour le point correspondant à cet indice donné et permette d'ordonner les différents points (Pn) selon leur indice (IT, n) dans la mémoire tampon (1 10) et/ou des moyens de mémorisation (1 1 ) du système (1 ), ce tri (50) au cours de l'acquisition des données (D) permettant la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 21 , en temps réel à partir de l'acquisition des données (D) correspondant à au moins deux sections (S) consécutives. 24. A topography method comprising at least one survey (61) of points (P n ) by at least one means (12) for measuring by scanning the waves scanning the points (P n ) of the environment by a determined scan in a plane of the three-dimensional space, said survey (61) listing the points (P n ) at least according to at least one index (IT, A, n) and according to their spatial coordinates (x, y, z) in the space three-dimensional, characterized in that the survey (61) provides at least one reference point (Pr) among the points (P n ) read and the method is implemented by a system (1) which comprises data processing means (10) performing a data acquisition (D) representative of the points recorded by the measuring means (12) and performing a sorting (50) said data, during the acquisition, by classifying the points (P n ) in increasing order of at least one index (IT, n), by at least one buffer (1 10) for storing temporarily, pending the return of the wave for a point (P n ) of a given index (IT, n), the points (P n ) of index greater than this given index, until the return of the wave is received for the point corresponding to this given index and makes it possible to order the different points (P n ) according to their index (IT, n) in the buffer memory (1 10) and / or storage means ( 1 1) of the system (1), this sorting (50) during data acquisition (D) allowing the implementation of the method according to one of the claims s 1 to 21, in real time from the data acquisition (D) corresponding to at least two consecutive sections (S).
25. Procédé de topographie selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'acquisition est réalisée au cours du déplacement du moyen de mesure topographique (12) dans l'environnement, repéré par des moyens (13) de mesure de la position et d'au moins une orientation du moyen de mesure (12) topographique. 25. Method of topography according to the preceding claim, characterized in that the acquisition is performed during the displacement of the topographic measuring means (12) in the environment, identified by means (13) for measuring the position and at least one orientation of the topographic measuring means (12).
26. Système (1 ) de reconstruction tridimensionnelle à partir de données (D) représentatives d'au moins un nuage de points (Pn) relevés par des moyens de mesure topographique (12) par balayage d'ondes, comprenant des moyens de traitement de données (10) accédant à des moyens de mémorisation (1 1 ) contenant lesdites données (D) représentatives d'au moins un nuage de points (Pn) répertoriés au moins selon au moins un indice (IT, A, n) et leurs coordonnées spatiales (x, y, z) dans un espace tridimensionnel, caractérisé en ce que les moyens de traitement (10) exécutent au moins un logiciel ou application comportant un ou des algorithme(s) (ALG) pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 23.
26. System (1) for three-dimensional reconstruction from data (D) representative of at least one cloud of points (P n ) recorded by means of topographic measurement measurement (12) by wave scanning, comprising processing means data store (10) accessing storage means (1 1) containing said data (D) representative of at least one cloud of points (P n ) listed at least in at least one index (IT, A, n) and their spatial coordinates (x, y, z) in a three-dimensional space, characterized in that the processing means (10) execute at least one software or application comprising one or more algorithms (ALG) for the implementation of the process according to one of claims 1 to 23.
27. Système (1 ) de topographie comprenant au moins un moyen (12) de mesure topographique par balayage d'onde scannant les points (Pn) d'un environnement par un balayage déterminé dans un plan de l'espace tridimensionnel, et répertoriant les points (Pn) au moins selon au moins un indice (IT, A, n) et selon leurs coordonnées spatiales (x, y, z) dans l'espace tridimensionnel, caractérisé en ce que les moyens de traitement (10) exécutent au moins un logiciel ou application comportant un ou des algorithme(s) (ALG) pour la mise en œuvre du procédé selon une des revendications 24 et 25, au fur et à mesure de l'acquisition des données. 27. Topography system (1) comprising at least one wave scan topographic measuring means (12) scanning the points (P n ) of an environment by a determined scan in a three-dimensional space plane, and listing the points (P n ) at least according to at least one index (IT, A, n) and according to their spatial coordinates (x, y, z) in the three-dimensional space, characterized in that the processing means (10) execute at least one software or application comprising one or more algorithm (s) (ALG) for implementing the method according to one of claims 24 and 25, as and when data acquisition.
28. Système (1 ) de topographie selon la revendication 27, caractérisé en ce que l'acquisition est réalisée au cours du déplacement du moyen de mesure topographique (12) dans l'environnement, repéré par des moyens (13) de mesure de la position et d'au moins une orientation du moyen de mesure topographique (12) intégré dans le système pour la cartographie de l'environnement. 28. System (1) of topography according to claim 27, characterized in that the acquisition is performed during the displacement of the topographic measuring means (12) in the environment, identified by means (13) for measuring the position and at least one orientation of the topographic measurement means (12) integrated in the system for the mapping of the environment.
29. Support de stockage informatique, comprenant des données pour l'exécution et/ou l'installation d'au moins un logiciel ou application dans un système informatique, caractérisé en ce que ledit logiciel ou application comporte un ou des algorithme(s) (ALG) pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 23.
29. Computer storage medium, comprising data for the execution and / or installation of at least one software or application in a computer system, characterized in that said software or application comprises one or more algorithms ( ALG) for the implementation of the method according to one of claims 1 to 23.
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