Utilisation des nuages de points

Tout ce que vous devez savoir sur les nuages de points

By DJI Enterprise DJI Enterprise
septembre 9, 2022

Utiliser les nuages de points de la bonne manière

Lorsque vous avez besoin de créer un modèle détaillé d'une zone - pour l'arpentage, la reconstitution d'un accident ou tout autre objectif - la création d'un nuage de points peut être le meilleur moyen d'accomplir le travail.

Un modèle de nuage de points 3D précis, détaillé et à haute résolution est un élément important de la création de modèles 3D précis. Si votre organisation cherche une nouvelle façon de créer des reconstructions numériques d'espaces ou de structures physiques, les drones capables de générer des nuages de points peuvent être l'outil idéal pour vous.

En en apprenant davantage sur les nuages de points - ce qu'ils sont, comment les générer, les différentes approches et les cas d'utilisation - vous pourrez prendre une décision éclairée sur l'intégration de ces outils numériques dans vos flux de travail. 

Point Cloud - Collision ReconstructionLa technologie LiDAR a permis à la police de la circulation de recueillir des données de nuage de points de cette collision malgré les conditions de faible luminosité de la nuit.

Les nuages de points : Tout est question de perspective

Qu'est-ce qu'un nuage de points ? Il s'agit d'une collection de points de données cartographiés en trois dimensions. Chaque point possède ses propres valeurs X, Y et Z en fonction de l'endroit où il se trouve dans l'espace. Certains nuages de points peuvent avoir une résolution exceptionnellement élevée, avec des centaines de points individuels par mètre carré, pour montrer exactement ce qui se trouve dans un espace 3D. 

Point Clouds - Cooling Stack Nuage de points de deux tours de refroidissement réalisé en vue de leur démolition en toute sécurité

Les points indiquent ensemble les surfaces des objets et les caractéristiques du terrain dans une zone, ce qui permet aux géomètres ou aux inspecteurs de créer des cartes et des modèles 3D extrêmement précis de ces zones. Cependant, le nuage lui-même ne constitue pas une carte. Vous avez besoin d'un autre ensemble de données que les seuls points de données d'élévation pour créer un modèle plus complet.

Pour générer ces nuages de points, vous avez besoin de l'équipement approprié et d'une nouvelle perspective de votre zone cible : une vue aérienne. En faisant voler un véhicule aérien sans pilote (UAV) au-dessus de la zone de votre choix, vous pouvez recueillir les informations nécessaires sur l'élévation et la topographie.

Les drones avancés équipés des derniers capteurs de détection et de télémétrie par la lumière (LiDAR) peuvent créer des nuages de points en un seul passage. Un drone utilisant un système de caméra photogrammétrique peut assembler un nuage de points comme l'une des sorties de l'image tridimensionnelle résultante. Dans les deux cas, le nuage obtenu est une image détaillée et précise de la zone balayée.

Comment fonctionnent les nuages de points

Comment fonctionne exactement le processus de création d'un nuage de points ? Bien que les détails exacts dépendent du fait que votre drone soit équipé de capteurs LiDAR ou d'un équipement de photogrammétrie, la procédure est la même.

Votre drone survole une zone choisie, en balayant avec sa charge utile de capteurs. Les informations des points de données sont ensuite assemblées sous une forme utilisable grâce à un logiciel de traitement des nuages de points, comme DJI Terra

Point Clouds - P4 RTK scanning

Pour arriver au résultat d'un nuage de points 3D, le logiciel va soit ajouter un contexte à un grand nombre de points détectés par des impulsions laser, soit générer des points à partir d'une collection de photos prises sous plusieurs angles. Tout dépend si vous privilégiez le LiDAR ou la photogrammétrie, ce qui dépend à son tour du type d'arpentage ou de cartographie que vous effectuez. 

La différence entre les nuages de points LiDAR et les nuages de points photogrammétriques

Les deux principales méthodes de création d'un nuage de points à partir de données de drones, le LiDAR et la photogrammétrie, ont chacune leur cas d'utilisation idéal. Vous pouvez être amené à utiliser les deux à différents moments. 

LiDAR vs Photogrammetry - Desktop CTA

Les entreprises qui cartographient fréquemment des zones complexes et couvertes de végétation peuvent s'orienter vers le LiDAR, tandis que les entreprises qui ont des lignes de visée claires et qui ont besoin d'une solution moins coûteuse peuvent commencer par la photogrammétrie, mais la décision ne peut pas être réduite à un ou deux points. Comparer les technologies côte à côte est un exercice utile pour décider de l'équipement de vos drones.

LiDAR

Le balayage LiDAR implique des impulsions laser fréquentes qui rebondissent ensuite sur le capteur. En utilisant des mesures inertielles et des données de positionnement par satellite, le capteur LiDAR du drone détermine exactement où se trouve un point dans l'espace.

Les points collectés deviennent un nuage de points LiDAR lorsqu'ils sont assemblés par un logiciel spécialisé dans les nuages de points. Il s'agit d'une méthode de balayage de haute précision, mais elle doit être associée à d'autres données pour ajouter plus de détails aux cartes, notamment la couleur.

Le LiDAR est idéal pour cartographier des éléments trop petits pour être détectés par d'autres méthodes. Par exemple, si vous devez cartographier des câbles fins ou des lignes électriques dans le cadre de votre nuage de points, vous pouvez le faire en collectant des données LiDAR. Cette technologie fonctionne également dans des conditions de faible luminosité et peut atteindre le sol à travers les couches de feuillage

De plus, comme les nuages de points LiDAR sont des mesures directes, la taille des fichiers est relativement faible par rapport aux photographies haute résolution utilisées pour la photogrammétrie. Cela signifie que le post-traitement des données LiDAR est plus rapide que l'extraction de nuages de points à partir de modèles photogrammétriques, ce qui peut être un facteur important pour les clients qui privilégient l'efficacité ou qui ont des missions sensibles au temps.

Les logiciels LiDAR basés sur les nuages étant moins courants que les outils de photogrammétrie, le processus de compilation des données brutes en un nuage de points peut nécessiter un employé sur place ayant reçu une formation technique. Les coûts peuvent également être plus élevés, notamment en raison du besoin de drones plus puissants pour transporter les capteurs spécialisés

Point Clouds - True-Color

Photogrammétrie

La photogrammétrie assemble des projections de données à partir de photographies. Il s'agit d'une approche abordable et directe de l'arpentage et de la cartographie, et le logiciel nécessaire pour travailler avec les données de photogrammétrie est disponible par le biais d'un modèle simple, basé sur le cloud.

L'utilisation de la photogrammétrie est flexible. Vous pouvez décider de la vitesse de vol du drone, en fonction du niveau de détail nécessaire pour les cartes ou les nuages de points 3D que vous générez pour le projet en cours.

En fonction du niveau de détail choisi et de la taille de la zone à surveiller, l'appareil photo du drone prendra des centaines ou des milliers de photos. Ces photos sont en couleur et, en plus de devenir des nuages de points 3D, elles peuvent être assemblées en une carte ou un modèle 3D.

La photogrammétrie étant basée sur la photographie, il faut une source de lumière pour qu'elle fonctionne, qu'elle soit naturelle ou artificielle. Cela dit, la convivialité générale de la méthode peut compenser l'inconvénient de la recherche des bonnes conditions. Les barrières à l'entrée relativement faibles peuvent en faire une excellente première méthode pour une entreprise qui commence à créer des nuages de points 3D ou d'autres modèles de données.

Utilisation de la modélisation des nuages de points

Une fois que vous avez généré des nuages de points 3D, à quoi servent-ils ? Les cas d'utilisation varieront en fonction de votre secteur d'activité, mais ils sont tous axés sur la nécessité de disposer de modèles 3D précis. 

Point Cloud - Powerline Inspection

  • Infrastructures électriques : L'arpentage des nouvelles infrastructures de services publics est plus simple et plus rapide lorsque les équipes ont accès à des drones et sont en mesure de créer des nuages de points 3D des zones en question. Cela peut être particulièrement utile pour les actifs tels que les lignes électriques construites dans des zones reculées où les équipes auraient des difficultés à naviguer à pied.

  • Construction pétrolière et gazière : Tout comme les services publics d'électricité, les raffineries de pétrole et de gaz ont souvent besoin d'informations 3D précises sur de grandes zones, potentiellement dans des endroits éloignés. C'est un autre scénario où les drones peuvent s'avérer plus efficaces que les équipes d'arpenteurs au sol.

  • Arpentage : Les clients désireux d'obtenir rapidement des cartes topographiques détaillées de certaines zones peuvent bénéficier des nuages de points 3D générés par l'utilisation de drones. La combinaison d'un relevé rapide de vastes zones et d'une précision de haut niveau est idéale pour l'arpentage.

  • Foresterie : Le LiDAR peut pénétrer dans un feuillage dense et fournir des données de surface qui ne seraient pas résolues avec la photogrammétrie. 

Une fois que vous avez déterminé un bon cas d'utilisation pour un nuage de points 3D précis, il vous suffit de trouver le drone et la charge utile de collecte d'informations adaptés à votre situation.

Le bon nuage de points pour modéliser les drones et les charges utiles

M300 + L1 + P1

Quel type de drone votre équipe utilisera-t-elle lors de votre prochaine mission de génération de nuages de points, et de quel capteur sera-t-il équipé ? Lorsque vous travaillez avec DJI, vous avez le choix entre plusieurs options:

  • Matériel de drone : Le choix du drone est déterminé par la mission et les conditions de travail. Le Matrice 300 RTK est un bon choix pour la génération de nuages de points 3D. Il peut fonctionner dans une grande variété de conditions environnementales et offrir 55 minutes de temps de vol tout en équipant l'ensemble de capteurs de votre choix.
  • Charge utile LiDAR : Le Zenmuse L1 est le premier système LiDAR pour drone disponible chez DJI, et sa liste de fonctionnalités est impressionnante. Cette solution permet de cartographier 240 000 points par seconde avec un seul retour ou jusqu'à 480 000 points par seconde avec trois retours. Une caméra RVB intégrée permet d'obtenir des nuages de points en couleur véritable, et Point Cloud LiveView dans DJI Pilot vous permet de vérifier si votre collecte de données se déroule correctement. 
  • Charge utile de photogrammétrie : Pour les utilisateurs préférant la photogrammétrie, DJI propose le Zenmuse P1. Ce système peut prendre une photo toutes les 0,7 seconde pour construire rapidement des modèles précis et détaillés à convertir en nuages de points 3D. 

Point Clouds - Live ViewPoint Cloud LiveView sur DJI Pilot

Si vous êtes prêt à générer des données de nuages de points 3D, contactez DJI pour en savoir plus sur ces solutions et bien plus encore.

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Tags: Sécurité Publique, Construction et arpentage

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