FR2997492A1 - Procede d'etablissement d'un plan de recolement geolocalise, produit programme d'ordinateur et moyen de stockage correspondants - Google Patents

Abstract

Il est proposé un procédé d'établissement d'un plan de récolement d'un réseau, le réseau comprenant une pluralité de cibles de balisage disposées au voisinage d'un élément apparent dudit réseau, le procédé comprenant les étapes suivantes : - obtention (10) d'une pluralité d'images représentatives, sous différents angles de prise de vue, d'une scène d'inspection comprenant ledit élément ; traitement par photogrammétrie (20 à 60) de ladite pluralité d'images obtenues de façon à générer un modèle géométrique de référence tridimensionnel permettant une reconstruction tridimensionnelle de l'élément apparent (70) ; -établissement (80) d'un plan de récolement du réseau comprenant l'élément apparent modélisé et géo-référencé dans un système de coordonnées géographiques prédéterminé.

Description

Procédé d'établissement d'un plan de récolement géolocalisé, produit programme d'ordinateur et moyen de stockage correspondants 1. DOMAINE DE L'INVENTION Le domaine de l'invention est celui du génie civil.

Plus précisément, l'invention concerne une technique d'établissement d'un plan de récolement géolocalisé. On entend par récolement, une opération visant établir une représentation géographique de la configuration d'un réseau, tel qu'un réseau de conduite d'eau, de gaz, ou d'électricité par exemple.

L'invention s'applique tout particulièrement, mais non exclusivement, aux réseaux en fouilles ouvertes. 2. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE Traditionnellement, les opérations de récolement nécessitent une présence simultanée, sur le lieu des fouilles, de terrassiers et de géomètres (ou une action différée des géomètres sans fermeture de la tranchée), ce qui rend ces opérations complexes à organiser, puisqu'elles impliquent au moins deux corps de métier. En outre, la nécessaire présence des géomètres sur le lieu des fouilles pendant le temps qui leur est nécessaire pour réaliser leurs relevés, rend l'exécution de cette opération relativement coûteuse, compte-tenu du haut degré de qualification d'au moins une partie des intervenants. De plus, les fouilles doivent rester ouvertes tant que les géomètres n'ont pas terminé leurs relevés, ce qui peut causer une gène durable et donc importante pour des riverains et des usagers de la voirie dans laquelle les fouilles ont été pratiquées. Ce mode opératoire peut donc s'avérer particulièrement long, contraignant et relativement coûteux. Par conséquent, il apparaît particulièrement intéressant de pouvoir proposer une technique qui permette de simplifier et de rendre moins coûteuses les opérations de récolement en fouilles ouvertes. 3. OBJECTIFS DE L'INVENTION L'invention, dans au moins un mode de réalisation, a notamment pour objectif de pallier ces différents inconvénients de l'état de la technique.

Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir une technique qui permette de simplifier et de réduire le temps nécessaire aux opérations de récolement, et notamment d'accélérer la fermeture des fouilles ouvertes. En particulier, un autre objectif de l'invention est de fournir une technique qui ne nécessite pas l'intervention d'un géomètre sur le lieu des fouilles lors de sa mise en oeuvre. 4. EXPOSÉ DE L'INVENTION Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, il est proposé un procédé d'établissement d'un plan de récolement d'un réseau, le réseau comprenant une pluralité de cibles de balisage disposées au voisinage d'un élément apparent dudit réseau, le procédé comprenant les étapes suivantes : obtention d'une pluralité d'images représentatives, sous différents angles de prise de vue, d'une scène d'inspection comprenant ledit au moins un élément ; traitement par photogrammétrie de ladite pluralité d'images obtenues, consistant à: identifier les cibles de balisage dans chacune des images obtenues ; sélectionner, parmi ladite pluralité d'images obtenues, une paire d'images en fonction du nombre de cibles de balisage identifiées ; orienter les images de ladite paire relativement l'une par rapport à l'autre, en fonction de cibles de balisage homologues identifiées dans les images de ladite paire ; localiser et orienter, dans l'espace, chacune des images de ladite pluralité autres que les images de ladite paire, en fonction desdites images orientées de ladite paire ; obtenir un modèle géométrique tridimensionnel de référence à partir des images localisées et orientées de ladite pluralité d'images ; - reconstruction tridimensionnelle dudit au moins un élément apparent à partir du modèle géométrique tridimensionnel de référence obtenu ; établissement d'un plan de récolement du réseau comprenant ledit au moins un élément apparent reconstruit et géo-référencé dans un système de coordonnées géographiques prédéterminé.

Le principe général repose sur une reconstruction virtuelle, par photogrammétrie, d'une scène d'inspection d'un réseau comprenant au moins un élément apparent, en vue de réaliser un plan de récolement du réseau en trois dimensions dans un référentiel topographique donné (tel que par exemple le système de référence national). Grâce à l'invention, l'établissement du plan de récolement géo- localisé est entièrement automatique et peut se faire de façon asynchrone, c'est-à-dire éventuellement à distance de la scène d'inspection, et donc éventuellement après que celle-ci ait été rendue inaccessible après comblement des fouilles. On entend par photogrammétrie, une technique qui permet de déterminer la forme, les dimensions et la position d'un objet à partir d'images de cet objet enregistrées à l'aide d'un appareil de prise de vues. Le traitement par photogrammétrie selon l'invention permet de façon astucieuse à générer un modèle géométrique tridimensionnel de référence servant de base pour la reconstruction tridimensionnelle de l'élément apparent que l'on souhaite modéliser et représenter sur un plan de récolement géolocalisé. Selon une caractéristique avantageuse, l'étape d'identification comprend les étapes suivantes : détection et localisation, dans chacune des images de ladite pluralité d'images, des cibles de balisage, à partir d'informations graphiques supportées par les cibles ; identification, dans chacune des images de ladite pluralité d'images, des cibles de balisage, à partir d'informations alphanumériques supportées par les cibles. Ceci permet d'obtenir, pour chaque cible identifiée, les coordonnées bidimensionnelles de chacun des sommets de ladite cible. De manière avantageuse, ladite étape consistant à localiser et orienter les images dans l'espace comprend elle-même les étapes suivantes : obtention de coordonnées tridimensionnelles des cibles de balisage par triangulation de points homologues représentatifs des cibles de balisage dans les images orientées ; relèvement des images non orientées à partir des points homologues triangulés.

Ceci permet d'obtenir, pour chaque cible identifiée, les coordonnées tridimensionnelles de chacun des sommets de ladite cible.

Selon une caractéristique avantageuse, ladite étape d'établissement d'un plan de récolement comprend une étape consistant à déterminer, par géo-référencement, un positionnement absolu dudit au moins un élément apparent du réseau dans le système de coordonnées géographiques prédéterminé.

Ceci peut être effectué à l'aide d'un géomètre fournissant le positionnement dudit au moins un élément apparent du réseau dans le système de coordonnées géographiques approprié. Selon une variante de réalisation particulièrement avantageuse, ladite étape d'obtention d'une pluralité d'images est obtenue au moyen d'un système de géolocalisation permettant de géolocaliser les images de ladite pluralité, et ladite étape d'établissement d'un plan de récolement est réalisée en fonction desdites images géolocalisées. Ceci a pour effet que ledit au moins un élément apparent compris dans le plan de récolement est exprimé automatiquement dans ledit système de coordonnées géographiques approprié. Ainsi, il n'est pas nécessaire de faire appel à un géomètre pour mesurer un positionnement absolu de l'élément apparent du réseau dans le système de coordonnées géographiques prédéterminé, ce qui permet de simplifier et de réduire le temps nécessaire aux opérations de récolement. De plus, l'automatisation total du procédé permet d'accroître la précision des mesures de récolement puisque le risque du manque de précision liée à l'action du géomètre n'a plus lieu d'être. De manière avantageuse, le procédé comprend en outre une étape de sélection, sur chaque image capturée, d'un ensemble de points d'intérêt représentatif dudit au moins un élément apparent du réseau, et dans lequel le modèle géométrique tridimensionnel de référence prend en compte les points d'intérêt sélectionnés.

Cette étape de sélection peut être réalisée manuellement (par exemple par sélection via une interface graphique dédiée) ou automatiquement par analyse d'image (par exemple à l'aide d'une méthode de détection automatique de forme). Dans cette deuxième mise en oeuvre, l'établissement du plan de récolement géo-localisé est donc entièrement automatique.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, il est proposé un produit programme d'ordinateur qui comprend des instructions de code de programme pour la mise en oeuvre du procédé précité (dans l'un quelconque de ses différents modes de réalisation), lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, il est proposé un médium de stockage lisible par ordinateur et non transitoire, stockant un programme d'ordinateur comprenant un jeu d'instructions exécutables par un ordinateur pour mettre en oeuvre le procédé précité (dans l'un quelconque de ses différents modes de réalisation). 5. LISTE DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 présente un organigramme d'un mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention ; - la figure 2 présente un schéma simplifié de la structure d'un dispositif mettant en oeuvre le procédé d'établissement de plan de récolement selon l'invention dans le mode de réalisation particulier présenté en figure 1; - la figure 3 présente un exemple d'une scène d'inspection dont on veut obtenir un plan de récolement à l'aide du procédé conforme à l'invention ; - la figure 4 représente une représentation virtuelle du résultat de l'exécution d'une étape d'orientation d'images selon un mode de réalisation particulier de l'invention ; - la figure 5 représente la scène d'inspection superposée à une représentation virtuelle établie par mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, après que la position des éléments de réseau ait été déterminée ; - la figure 6 illustre la représentation virtuelle avec un référentiel 3D propre à la scène d'inspection obtenu après modélisation ; - la figure 7 illustre un plan de récolement tridimensionnel obtenu après qu'un élément de réseau ait été modélisé et géo-référencé dans un référentiel topographique (3D); - la figure 8 représente la scène d'inspection superposée avec le plan de récolement obtenu en figure 7, - la figure 9 représente schématiquement le principe d'un modèle de géométrie épipolaire pour un couple d'images donné, - la figure 10 illustre le principe de triangulation pour un couple d'images donné. 6. DESCRIPTION DÉTAILLÉE Sur toutes les figures du présent document, les éléments et étapes identiques sont désignés par une même référence numérique. Le principe général repose sur une reconstruction virtuelle, par photogrammétrie, d'une scène d'inspection d'un réseau comprenant au moins un élément apparent, en vue de réaliser un plan de récolement du réseau en trois dimensions dans un référentiel topographique donné (tel que par exemple le système de référence national). Grâce à l'invention, l'établissement du plan de récolement géolocalisé peut se faire de façon asynchrone, c'est-à-dire éventuellement à distance de la scène d'inspection, et donc éventuellement après que celle-ci ait été rendue inaccessible après comblement des fouilles.

La figure 1 présente un organigramme d'un mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention. Le procédé de l'invention vise à établir, de façon entièrement automatique, un plan de récolement d'un réseau géolocalisé. Il peut être décomposé en deux phases principales : une première de localisation des images, et une deuxième phase d'exploitation dimensionnelle des images. La première phase de localisation, référencée 110 (étapes 10 à 60), vise déterminer, l'aide d'une technique de photogrammétrie, les six degrés de liberté (c'est-à-dire la localisation et l'orientation dans l'espace) de l'appareil de prise de vue ayant servi à la capture des images de la scène d'inspection.

Un exemple d'une scène d'inspection 300 d'un réseau en fouilles ouvertes dont on souhaite obtenir un plan de récolement à l'aide du procédé conforme à l'invention est illustré en figure 3. La deuxième phase d'exploitation dimensionnelle, référencée 120 (étapes 70 et 80), vise à déterminer le positionnement absolu d'un ou plusieurs éléments apparents appartenant à un réseau enterré (tel que des canalisations, fourreaux ou une par exemple), positionnement dont les coordonnées sont exprimées dans un référentiel topographique au moyen d'une étape de géo-référencement. On détaille ci-après les principales étapes de l'algorithme d'établissement de plan de récolement décrit en figure 1.

On procède tout d'abord, dans une étape 10, à l'obtention d'un ensemble de n images (avec n = 10 par exemple) représentatives, sous différents angles de prise de vues, d'une scène d'inspection 300. Les dix images ont été capturées préalablement par un opérateur selon des prises de vues convergentes de la scène d'inspection 300 au moyen d'un appareil de prise de vues numérique classique. Plus le nombre d'images capturées est important et plus la précision des mesures après la phase de reconstitution photogrammétrie est grande. La configuration de la scène d'inspection 300 étant mémorisée, il est alors possible de combler les fouilles et de recouvrir l'élément de réseau (référencé NTE sur la figure 3) que l'on souhaite modéliser sur un plan de récolement géolocalisé, sa modélisation pouvant être, grâce à l'invention, réalisée ultérieurement (de façon asynchrone), par mise en oeuvre des étapes 10 à 80 de traitement photogrammétrique des images de la scène d'inspection 300 qui ont été capturées. On procède ensuite, dans une étape 20, à la détection et à la localisation, dans chacune des images obtenues à l'étape 10 précédente, de cibles de balisage présentes sur la scène d'inspection et dont le principe est illustré ci-après en relation avec la figure 3. La figure 3 représente une scène d'inspection 300 d'un réseau en fouilles ouvertes qui a été capturée sous différents angles de prises de vues et dont on souhaite obtenir un plan de récolement selon le procédé de l'invention. Le réseau comprend une pluralité de cibles de balisage DBi (pour i = 0 à 6) qui ont été disposées au voisinage d'un élément de réseau NTE apparent qu'on cherche à modéliser. Ce dernier est constitué ici de deux branches sensiblement parallèles et d'une boucle ouverte. Les cibles selon l'invention constituent des marqueurs spatiaux servant de repères (singularités) dans la scène d'inspection pour faciliter le traitement des images.

Chaque cible de balisage DBi est de forme tétraédrique, dont chacune des faces sert de support à des informations alphanumériques, consistant en un numéro Oi (pour i= 0 à 6) de cible, un numéro j (pour j = 0 à 2) de la face de ladite cible Oi. Chacune des faces de la cible sert de support à des informations graphiques ayant une couleur distincte des couleurs présentes en arrière-plan de la scène d'inspection, en l'occurrence un contour coloré de chaque face de couleur rouge ou bleue par exemple, destiné à permettre de mieux distinguer cette face de l'arrière-plan qui apparaîtra sur les images capturées où figurera la cible. Ainsi, dans l'étape 20 de la figure 1, la détection, dans chacune des dix images obtenues, des cibles de balisage est effectuée au moyen d'une analyse colorimétrique de ladite image. Pour cela, chacune des faces de chaque cible supporte des informations graphiques ayant une couleur de détection suffisamment repérable par rapport à l'environnement de la scène d'inspection. En d'autres termes, l'algorithme procède à une recherche, dans chaque image capturée, de triangles ayant une couleur prédéterminée (par exemple un triangle de détection de couleur rouge ou bleue). La localisation (ou positionnement) de la face de la cible dans chaque image est déterminée ensuite au moyen d'une détection de contour des informations graphiques (autrement dit par reconnaissance d'une figure géométrique prédéterminée (triangle de détection rouge par exemple)). Pour cela, l'algorithme détermine, pour chaque triangle détecté dans chaque image, les coordonnées (x, y) des sommets de ce triangle dans un repère orthonormé à deux dimensions (Ox, Oy). On obtient alors, pour chaque image et pour chaque triangle détecté dans cette image, un ensemble de trois points remarquables dont les coordonnées bidimensionnelles sont connues (x1, y1 ; x2, y2; x3, y3). On entend par « point(s) remarquable(s) », le(s) point(s) correspondant au(x) sommet(s) des triangles détectés dans les images. Ensuite, on procède, dans une étape 30, à l'identification de chaque cible par corrélation entre les informations alphanumériques et graphiques se trouvant à l'intérieur du (ou des) triangle(s) de détection et des informations de référence. Pour ce faire, les informations alphanumériques sont extraites, pour chaque image capturée, des triangles détectés et comparées à des informations de référence permettant d'identifier les cibles correspondantes (reconnaissance du numéro Oi (pour i= 0 à 6) de la cible). A l'issue de cette étape, chaque image capturée comprend une pluralité de triangles, chaque triangle ayant un numéro d'identification permettant d'identifier la cible de balisage à laquelle il appartient et comprenant trois points formant chacun un sommet dudit triangle, chaque point étant associé à un couple des coordonnées bidimensionnelles (x,y). A noter que les cibles de balisage étant de forme tétraédrique, il se peut que certains triangles détectés dans les images comprennent des sommets dont les coordonnées géométriques sont identiques, ces triangles correspondant aux différentes faces d'une même cible tétraédrique. Les étapes 10 à 30 constituent une première sous-phase de la phase de localisation des images, consistant en l'extraction, par traitement d'image (2D), des sommets des cibles tétraédriques identifiées dans chacune des images capturées. Les étapes 40 à 60 détaillées ci-dessous constituent une deuxième sous-phase de la phase de localisation des images visant en une reconstruction tridimensionnelle, dite reconstruction 3D, de la scène d'inspection 300. A l'issue de l'étape 30, on dispose ainsi d'un ensemble de dix images sur lesquelles des sommets appartenant aux cibles tétraédriques ont été identifiés et localisés (coordonnées (x,y) exprimées dans le référentiel image). L'étape 40 consiste à extraire de cet ensemble de dix images, un couple d'images présentant un nombre de points remarquables homologues maximal (autrement dit présentant un nombre de sommets identiques maximal sur deux images), en vue de déterminer l'orientation relative de l'image dite droite par rapport à l'image dite gauche. L'image gauche est considérée comme « fixe » (image de référence) et lui sera affectée une position arbitraire. Les cinq degrés de liberté de l'image droite sont calculés grâce à la résolution d'un système d'équations (non linéaires) de coplanéité décrivant un modèle de géométrie épipolaire prédéterminé. La figure 9 représente schématiquement le principe d'un modèle de géométrie épipolaire pour un couple d'images donné. Les équations de coplanéité sont définies de sorte qu'elles décrivent que les vecteurs T, V1 et V2 sont coplanaires. Le point 0 correspond au centre optique des images. Les points a et a' représentent les points remarquables homologues. Le plan épipolaire contient les deux centres de projection et le point objet A. Pour un point donné a, a' sur une image, le point en correspondance se trouve sur la droite épipolaire de l'autre image.

Une fois l'orientation relative du couple d'images déterminée, tous les points remarquables (sommets) utilisés pour cette orientation relative doivent être triangulés. C'est l'objet de l'étape 50. Trianguler un point signifie déterminer ses coordonnées tridimensionnelles (x,y,z) à partir des coordonnées bidimensionnelles des points remarquables des images et de la localisation des images (on rappelle que la localisation des images requière de connaître notamment les coordonnées du plan des images, leurs inclinaisons dans l'espace, la position du centre des images). Cette triangulation est basée sur la résolution d'un système d'équations (non linéaires) de colinéarité défini de sorte que le centre perspectif (centre de l'image représentée en perspective qui est représentatif de la position de l'appareil de prise de vues) de chaque image, le point remarquable bidimensionnel de chaque image et le point tridimensionnel (à déterminer) sont alignés. La figure 10 illustre ce principe de triangulation pour un couple d'images. Sur cette figure les points P' et P" (2D) sont les points remarquables à trianguler. 01 et 02 représentent le centre perspectif des images du couple dont la positon relative a été déterminée. Le point P(x,y,z) est le point dont on estime les coordonnées tridimensionnelles dans un repère à trois dimensions (Ox, Oy, Oz) à partir des coordonnées bidimensionnelles des points P' (x',y') et P" (x",y") et de la position du centre perspectif de chacune des deux images 01 et 02. Le point P(x,y,z) est déterminé de sorte que ses projections coupent les images aux points P' et P". Pour des raisons de simplification de la description, ce schéma illustre le principe de triangulation pour déterminer un point en 3D à partir de deux points homologues apparaissant sur deux images. Ce principe s'applique bien entendu mutadis mutandis pour tous les points homologues repérés dans les images.

On dispose ainsi d'un premier ensemble de points 3D, dont les coordonnées tridimensionnelles sont exprimées dans un référentiel image à trois dimensions (étape 50a). L'étape suivante (50b) consiste à localiser et orienter un maximum d'images parmi les n-2 images restantes, c'est-à-dire parmi les huit images non orientées. Pour localiser et orienter une image (autrement dit pour déterminer ses 6 degrés de libertés (trois paramètres de position et trois paramètres d'orientation)), on procède à un relèvement d'image. Comme pour le mécanisme de triangulation, ce mécanisme de relèvement s'appuie également sur un système d'équations (non linéaires) de colinéarité. Toutefois, la différence réside dans le fait que pour une triangulation, on détermine la localisation d'un point identifié à partir d'images localisées et orientées, alors que pour un relèvement, on procède de façon inversée : le système d'équations est défini de sorte qu'on détermine la localisation et l'orientation d'une image à partir de points identifiés et dont les coordonnées tridimensionnelles sont connues. Ce système d'équations est soumis à la condition suivante : pour permettre un relèvement d'une image, il est nécessaire qu'un ensemble d'au moins quatre points homologues dont les coordonnées 3D ont été déterminées préalablement soient repérés dans l'image. Pour chaque image relevée, on connaît donc la position et l'orientation de cette image dans le référentiel image à trois dimensions. A l'issue de cette étape, on obtient un ensemble d'images relevées (c'est-à-dire localisées et orientées) à partir des points triangulés calculés à l'issue de l'étape d'orientation relative de la paire d'images. Or, parmi cet ensemble d'images, il se peut que : un certain nombre d'images n'ont pas pu être relevées du fait que le nombre de points homologues repérés soit insuffisant ; un certain nombre de points ont été détectés et identifiés dans les images (obtention de coordonnées 2D) sans avoir été triangulés (obtention de coordonnées 3D). Il convient par conséquent de trianguler tous les points afin d'enrichir l'ensemble de points 3D. Les phases de triangulation (50a) et relèvement (50b) sont exécutées de manière itérative (ajout d'images et/ou de points) jusqu'à ce qu'il n'y ait plus aucun point à trianguler ni aucune image à localiser/orienter. On obtient à l'issue des phases 50a et 50b un modèle géométrique 3D de référence. Disposant maintenant des éléments nécessaires à la constitution du modèle géométrique de référence (localisation des dix images et de l'ensemble des cibles dans un référentiel image en trois dimensions), on procède dorénavant à un ajustement de faisceaux, qui consiste à déterminer un vecteur de paramètres à partir du système d'équations de colinéarité, qui prend en compte toutes les observations (coordonnées 2D des sommets sur les images). Ce vecteur de paramètres se décompose en trois sous-vecteurs qui sont à déterminer simultanément : - sous-vecteur des coordonnées tridimensionnelles (x, y, z) des points ; - sous-vecteur des 6 degrés de liberté des images ; - sous-vecteur des paramètres internes de l'appareil de prise de vues. Les paramètres internes d'un appareil photographique (ou d'une caméra vidéo) comprennent des paramètres optiques, tels que la distance focale, les caractéristiques du capteur (CCD/CMOS, taille, définition, etc.) et les paramètres de distorsion. La prise en compte simultanée de toutes les équations (très grande redondance du nombre d'équations au regard de la taille du vecteur de paramètres) permet de rejeter les erreurs de mesure et d'estimer la fiabilité des résultats obtenus. Néanmoins, à ce stade du procédé, le modèle géométrique de référence est toujours calculé à un facteur homothétique près. Il est donc nécessaire de mettre à l'échelle le modèle géométrique de référence. Cette étape, référencée 60 sur la figure, est effectuée en s'appuyant sur des distances connues entre points remarquables repérés dans les images. L'algorithme se base sur les distances inter-sommets des cibles tétraédriques, dont la géométrie est connue au préalable par fabrication. Dans l'exemple de la figure 3, on dispose de six cibles de forme tétraédrique, ce qui permet de disposer environ dix huit (6 x 3 arêtes) distances pour réaliser cette opération de mise l'échelle. Bien entendu, plus le nombre de distances calculables apparaissant sur les images est grand, plus le modèle géométrique de référence obtenu sera précis. Ce nombre important de distances permet de rejeter des distances qui utiliseraient des points images que l'on juge imprécis et de palier au fait que ces distances ne sont pas de mêmes ordres de grandeur que le volume de mesure. L'étape 60 permet ainsi d'obtenir un modèle géométrique de référence mis à l'échelle (comme illustré en figure 4, sous forme d'une représentation virtuelle), modèle géométrique sur lequel l'algorithme selon l'invention peut se baser pour réaliser une reconstruction 3D des éléments du réseau à modéliser.

On rappelle ici que l'objectif principal de ces étapes 10 à 60 est la détermination de la localisation des images lors des prises de vues et la maitrise des paramètres internes de l'appareil photographique numérique, dans le but d'exploiter ces images de façon à générer un modèle géométrique de référence dans lequel les éléments du réseau peuvent être positionnés et ainsi établir un plan de récolement tridimensionnel géolocalisé.

En outre, l'algorithme passe à la phase d'exploitation dimensionnelle (étapes 70 et 80). Le principe de mise en oeuvre de ces étapes est illustré également aux figures 6, 7 et 8. L'étape 70 consiste en une modélisation tridimensionnelle d'éléments apparents du réseau (câbles, fourreaux, tuyauteries, boitiers par exemple). A titre d'exemple illustratif, on prendra l'élément NTE apparaissant sur les figures 3, 5 et 7. Cette étape consiste à réaliser une reconstruction en trois dimensions de l'élément NTE à partir du modèle géométrique de référence obtenu. Pour ce faire, le procédé met en oeuvre une étape de sélection, dans chacune des images capturées, de points d'intérêt représentatifs de l'élément NTE à modéliser.

Selon un mode de réalisation particulier, cette étape de sélection est réalisée manuellement, via une interface utilisateur graphique. Cette étape peut être exécutée au préalable avant l'exécution de l'étape 20 du procédé. L'opérateur vient pour ce faire définir, sur chaque image capturée, un nuage de points d'intérêt de façon à ce que le procédé reconnaisse ce nuage de points comme étant représentatif de l'élément NTE à modéliser. Selon une variante de réalisation, cette étape de sélection est réalisée automatiquement selon une méthode de détection de forme connue de l'Homme du Métier. Les points d'intérêt sélectionnés dans chacune des images sont triangulés sur la base du mécanisme de triangulation qui a permis de générer le modèle géométrique de référence, de telle sorte le procédé reconstruit en trois dimensions l'élément NTE. L'étape 80 consiste à établir un plan de récolement géo-référencé. On entend par géo-référencement, le fait d'exprimer les éléments modélisés et les données qui y sont associées à leur position dans l'espace par rapport à un système de coordonnées géographiques, tel que par exemple le référentiel cartographique français Lambert. Il consiste en d'autres termes à affecter une référence spatiale, dans une projection géographique donnée, aux éléments modélisés qui n'en a pas. Avant géo-référencement, le modèle géométrique de référence est exprimé dans un référentiel de mesure « local » (référentiel image). Une fois géo-référencée, les coordonnées tridimensionnelles des éléments apparents du réseau ainsi modélisés dans le modèle géométrique sont traduites dans le référentiel cartographique français Lambert. On détermine la transformation (rigide ou non) qui permet de passer du référentiel de mesure local au référentiel cartographique français. Pour cela, on dispose de points objets mesurés sur le terrain dont on connait les coordonnées géographiques (fournies par un géomètre ou extraites de données existantes). Cette transformation utilise tout ou partie des coordonnées des points géographiques, afin de tenir compte tenu de la réalité topographique et ainsi, d'obtenir le meilleur résultat possible. Déterminer cette similitude en calculant également le facteur d'échelle (transformation non rigide) revient à mettre à l'échelle le modèle géométrique. La comparaison de la mise à l'échelle du géo-référencement avec celle réalisée avec les cibles tétraédriques constitue une excellente vérification de la qualité des données obtenues pour établir le plan de récolement, avant livraison de celui-ci. Dans ce mode de réalisation particulier, le géo-référencement dans le référentiel cartographique français des éléments NTE modélisés dans le référentiel de mesure local, nécessite une exploitation des données fournies par le géomètre (coordonnées géographiques de points extérieurs marqués sur la scène d'inspection). Le résultat obtenu et la précision de ce résultat sont toutefois liés à l'action du géomètre : - si aucune mesure n'est effectuée ou si les traces extérieures permettant le relevé de données ne sont pas ou plus visibles, le résultat ne peut pas être produit, - si la mesure de position de ces points objets n'est pas réalisée avec suffisamment de précision, la précision du plan de récolement en pâtie fortement. Dans une variante de réalisation, la capture d'images de la scène d'inspection 300 est réalisée au moyen d'un appareil de prise de vues équipé d'un système GPS (pour « Global Positioning System » en anglais). Ceci permet de réaliser une capture d'images géolocalisées et de positionner les éléments NTE du réseau dans un référentiel géographique en temps réel et de manière entièrement automatisée. En d'autres termes, lors de l'exécution de l'étape 80, les éléments NTE modélisés et positionnés dans le référentiel de mesure local sont automatiquement exprimés dans un référentiel cartographique, sans qu'un géomètre n'ait besoin d'intervenir sur le terrain. Ceci a pour effet de rendre le procédé entièrement automatique et d'accroitre la précision des mesures de récolement. A titre d'exemple illustratif, la capture d'images peut se faire au moyen d'une webcam d'une tablette PC équipée d'un système GPS lui-même relié par connexion réseau (par exemple UMTS - pour « Universal Mobile Telecommunications System » en anglais) à des serveurs de corrections de position en temps réel afin de produire des données avec une précision sub-décimétrique sur la position de la prise de vue des images capturées. Des senseurs embarqués sur la tablette PC permettraient d'accroître davantage la précision des mesures en fournissant avec une grande précision l'orientation de la tablette PC et donc l'orientation selon laquelle les images sont capturées. La figure 2 présente la structure simplifiée d'un dispositif mettant en oeuvre le procédé d'établissement de plan de récolement selon l'invention (par exemple le mode de réalisation particulier décrit ci-dessus en relation avec la figure 1). Ce dispositif comprend une mémoire RAM 23, une unité de traitement 21, équipée par exemple d'un processeur, et pilotée par un programme d'ordinateur stocké dans une mémoire ROM 22. A l'initialisation, les instructions de code du programme d'ordinateur sont par exemple chargées dans la mémoire RAM 23 avant d'être exécutées par le processeur de l'unité de traitement 21. L'unité de traitement 21 reçoit en entrée une pluralité d'images 20 représentant, sous différents angles, une scène d'inspection, les images ayant été capturées au moyen d'un appareil de prise de vues. Le processeur de l'unité de traitement 21 traite les images obtenues 20 et génère en sortie un plan de récolement 24 tridimensionnel et géolocalisé dans un référentiel topographique, selon les instructions du programme 22. Cette figure 2 illustre seulement une manière particulière, parmi plusieurs possibles, de réaliser l'algorithme détaillé ci-dessus, en relation avec la figure 1. En effet, la technique de l'invention se réalise indifféremment : - sur une machine de calcul reprogrammable (un ordinateur PC, un processeur DSP ou un microcontrôleur) exécutant un programme comprenant une séquence d'instructions, ou - sur une machine de calcul dédiée (par exemple un ensemble de portes logiques comme un FPGA ou un ASIC, ou tout autre module matériel). Dans le cas où l'invention est implantée sur une machine de calcul reprogrammable, le programme correspondant (c'est-à-dire la séquence d'instructions) pourra être stocké dans un médium de stockage amovible (tel que par exemple une disquette, un CD-ROM ou un DVD-ROM) ou non, ce médium de stockage étant lisible partiellement ou totalement par un ordinateur ou un processeur. La figure 4 est une représentation virtuelle illustrant le résultat de l'exécution d'une étape d'orientation (dont le principe est détaillé ci-dessus en relation avec l'étape 40 de la figure 1) d'un ensemble d'images dans un espace tridimensionnel (x, y, z). Au cours de cette étape d'orientation, des localisations POk (pour k=1 à 10) et des orientations de l'appareil de prise de vues ayant servi à la capture des images sont déterminées dans l'espace. Dans la représentation virtuelle en 3D ainsi établie, un ensemble de points particuliers (singularités) représentatifs de la position d'un élément apparent du réseau est ensuite déterminé, en vue d'une modélisation de cet élément de réseau, comme illustré sur les figures 5 et 6, brièvement décrites ci-après. La figure 5 représente la scène d'inspection superposée à la représentation virtuelle établie par mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, après que la position de l'élément de réseau ait été modélisée. On y observe en particulier une superposition parfaite entre les positions des sommets des cibles de balisage par exemple les sommets 501, 502 et 503 de la cible de balisage DBO et les points Nd1, Nd2 et Nd3 représentant respectivement ces sommets dans la représentation virtuelle de la scène d'inspection donnée en figure 6. On y observe également l'ensemble de points Pt1, Pt2, Pt3 et Pt4 que l'algorithme selon l'invention a détecté dans la représentation virtuelle comme étant représentatifs des éléments de réseau à modéliser.

La figure 7 illustre un plan de récolement tridimensionnel obtenu après qu'un élément de réseau NTE ait été modélisé et géo-référencé dans un référentiel topographique (3D). On entend par « géo-référencement », une étape au cours de laquelle est déterminé un positionnement absolu d'un élément de réseau dans un référentiel topographique donné (par exemple le système de référence national). Le résultat d'une telle étape apparaît en figure 6.

La figure 8 illustre, en superposition avec l'une des images de la scène d'inspection 300, une modélisation virtuelle de l'élément de réseau NTE résultant de la détermination de sa position vis-à-vis dudit référentiel 3D propre à la scène d'inspection. On observe que la superposition de l'élément modélisé NTE (illustré en figure 6) au moyen du procédé selon l'invention se superpose parfaitement avec l'élément de réseau se trouvant dans la scène d'inspection 300.15

Claims (8)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'établissement d'un plan de récolement d'un réseau, le réseau comprenant une pluralité de cibles de balisage disposées au voisinage d'au moins un élément apparent dudit réseau, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - obtention (10) d'une pluralité d'images représentatives, sous différents angles de prise de vue, d'une scène d'inspection comprenant ledit au moins un élément ; - traitement par photogrammétrie de ladite pluralité d'images obtenues, consistant a: identifier (30) les cibles de balisage dans chacune des images obtenues ; sélectionner, parmi ladite pluralité d'images obtenues, une paire d'images en fonction du nombre de cibles de balisage identifiées ; orienter (40) les images de ladite paire relativement l'une par rapport à l'autre, en fonction de cibles de balisage homologues identifiées dans les images de ladite paire ; localiser et orienter (50), dans l'espace, chacune des images de ladite pluralité autres que les images de ladite paire, en fonction desdites images orientées de ladite paire ; obtenir (60) un modèle géométrique tridimensionnel de référence à partir des images localisées et orientées de ladite pluralité d'images ; reconstruction tridimensionnelle (70) dudit au moins un élément apparent à partir du modèle géométrique tridimensionnel de référence obtenu ; établissement (80) d'un plan de récolement du réseau comprenant ledit au moins un élément apparent reconstruit et géo-référencé dans un système de coordonnées géographiques prédéterminé.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite étape d'identification comprend les étapes suivantes : - détection et localisation (20), dans chacune des images de ladite pluralité d'images, des cibles de balisage, à partir d'informations graphiques supportées par les cibles ;- identification (30), dans chacune des images de ladite pluralité d'images, des cibles de balisage, à partir d'informations alphanumériques et/ou graphiques supportées par les cibles.
3. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel ladite étape consistant à localiser et orienter les images dans l'espace comprend elle-même les étapes suivantes : - obtention (50a) de coordonnées tridimensionnelles des cibles de balisage par triangulation de points homologues représentatifs des cibles de balisage dans les images orientées ; - relèvement (50b) des images non orientées à partir des points homologues triangulés.
4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ladite étape d'établissement d'un plan de récolement comprend une étape consistant à déterminer, par géo-référencement, un positionnement absolu dudit au moins un élément apparent du réseau dans le système de coordonnées géographiques prédéterminé.
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ladite étape d'obtention d'une pluralité d'images est obtenue au moyen d'un système de géolocalisation permettant de géolocaliser chaque image de ladite pluralité, et dans lequel ladite étape d'établissement d'un plan de récolement est réalisée en fonction desdites images géolocalisées.
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant en outre une étape de sélection, sur chaque image capturée, d'un ensemble de points d'intérêt représentatif dudit au moins un élément apparent du réseau, et dans lequel le modèle géométrique tridimensionnel de référence prend en compte les points d'intérêt sélectionnés.
7. 7. Produit programme d'ordinateur, comprenant des instructions de code de programme pour la mise en oeuvre du procédé selon au moins une des revendications 1 à 6, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
8. 8. Médium de stockage lisible par ordinateur et non transitoire, stockant un programme d'ordinateur comprenant un jeu d'instructions exécutables par unordinateur ou un processeur pour mettre en oeuvre le procédé selon au moins une des revendications 1 à 6.