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Cartographie 3D d’intérieur et d’extérieur Séminaire
MINES ParisTech
PSA Peugeot Citroën
Maillages et modèles 3D Pascal LEFEBVRE-ALBARET TECHNODIGIT Version Date: 24.08.13
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Sommaire
01
02
03
04
05
L’entreprise Technodigit
Pourquoi modéliser ?
Les différents type de modèles
Le maillage 3D
Modélisation de surfaces CAO
06 Questions / Réponses
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L’entreprise TECHNODIGIT
Industrie Contrôle qualité
CAO
Génie civil Patrimoine culturel
Topographie
Médical CAO dentaire
• Technodigit acquis par Hexagon division métrologie en 2008 • 3DReshaper Application / Reshaper Library SDK • Traitement de nuages de points / Filtrage / Recalage / Segmentation • Maillage / Modélisation 3D / Texturage / Visite virtuelle • Inspection /Formes géométriques / Rapport / Sections
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Pourquoi modéliser ?
• Nuage de points • Discrétisation; discontinuité; distance entre 2 points. • Que se passe-t-il entre 2 points. • Pas de normale; projection difficile. • Couleur => représentation texturée possible mais fortement
dépendante de la densité locale et du facteur de zoom. • Erreur de mesure; « bruit » de mesure. • Zones manquantes (ombres non levées). • Impossibilité de calculer volumes, surfaces.
• Besoin d’obtenir une surface ou un volume. • La surface est connue approximativement en tout point. • Zooms forts possibles. • Amélioration, lissage, bouchage de trous, continuité de courbure. • Normales connues => projections ; inspection 3D. • Plaquage de textures. • Volume, surface, moments d’inerties.
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Les différents types de modèles
• Maillage automatique • Optimisation • Lissage
• Extraction plans, etc. • Moindres carrés • Maillage « manuel »
• Création de polylignes • Création de courbes • Création de patchs CAO
Modèle maillé
Maillage par extraction de formes
Surfaces CAO
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Le maillage triangulaire
• Maillage 2D d’un semis • Région de Voronoï (1868-1908) • Triangles de Delaunay
(1890-1980) • Cercle circonscrit • Triangulation surfacique 2,5D
• Maillage 3D d’un semis • Région de Voronoï 3D • Tétraèdres de Delaunay • Sphère circonscrite • Maillage tétraédrique 3D • Maillage volumique
• Maillage surfacique 3D • Par collage de maillages 2D • Maillage direct 3D
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Philosophies de maillage
Enrichissement jusqu’à la qualité optimum
• Maillage grossier et rapide; sélection des « meilleurs » points.
• Enrichissement à une certaine tolérance.
• Surface « au milieu du bruit ». • Exemple avec la victoire de
Samothrace.
Dégradation jusqu’à la qualité optimum
• Maillage d’un grand nombre de points (tous les points dans certains cas).
• Lissage ; élimination du bruit. • Réduction à un nombre
acceptable de triangles.
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Orientation des triangles selon les courbures
• Organisation Voronoï favorable pour le calcul de la surface mais provoque l’effet chanfrein.
• Les liens entre les sommets suivant les courbures permettent une meilleure précision géométrique sans augmenter la complexité du modèle.
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Les difficultés pour obtenir un « bon » maillage
• S’affranchir du bruit de mesure et faire ressortir les détails réels. • Obtenir un maillage cohérent et pas un « sac de triangles ». • Bien détecter les trous et boucher les zones non mesurées. • Bien gérer les parois minces. • Bien gérer les petits rayons et les angles vifs. • Obtenir un maillage aussi léger que possible.
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Exemple de maillages 3D
• Exemples d’objets du paysage urbain
• Façade
• Statue équestre
• Chapelle de Guillaume Tell
• Exemples de levés à grande échelle
• LiDAR aérien (Lausanne)
• Classification des points du nuage
• Création d’un MNT
• LiDAR terrestre
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Maillage optimum par extraction de formes
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Mesures
• Inspection • Comparaison théorique / mesuré
• Mesures • Dimensions, distances, angles, …
• Sections: • Transversales
• Profils en travers (tunnel) • Coupe sur un bâtiment (bâtiment)
• Horizontales • Courbes de niveaux (mountain lake) • Plan de bâtiments (cf Beginner’s Guide)
• Volumes / cubatures • Objets clos • Volumes entre deux surfaces
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Plaquage de textures
• Plusieurs possibilités: • Avec points de référence, • A l’aide des paramètres de l’appareil photo (positionnement,
orientation, distorsions, …), • Avec une texture répétitive, • A partir des couleurs du nuage de points.
• Exemples: • Monument Marseille • Route de montagne • Totem
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Modélisation par surfaces CAO
Modelage surfacique • Construction d’un réseau de
polylignes. • Segmentation des polylignes. • Approximation des polylignes en
courbes Bspline. • Détection des contraintes aux
limites. • Remplissage par des patchs
surfaciques Bspline.
Modelage volumique • Créations de volumes
élémentaires. • Combinaison des volumes par
opérations booléennes.
Ø Etape n°1 indispensable avoir un « bon » maillage
