Réalité Augmentée Mobile dans un contexte de géo-ingénierie : défis et perspectives

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Le génie civil, la maintenance d’ouvrages urbains, le contrôle d’infrastructures souterraines sont quelques exemples de domaines où les professionnels doivent prendre des décisions critiques. Ceux-ci requièrent des outils de haute précision pour les assister dans leurs tâches quotidiennes. La Réalité Augmentée (RA) présente un excellent potentiel pour ces professionnels en leur facilitant l’association des plans 2D/3D représentatifs des ouvrages sur lesquels ils doivent intervenir, avec leur perception de ces ouvrages dans la réalité. Ces nouvelles solutions de visualisation offrent également des mécanismes de comparaison entre l’état passé et l’état présent des ouvrages d’un grand intérêt dans le cadre du suivi de chantier ou de la détection de changement. Les applications de réalité augmentée notamment mobiles ont connu un essor remarquable depuis les deux dernières années. Plusieurs solutions commerciales sont maintenant disponibles et accessibles au grand public. Cependant, si la plupart de ces solutions sont adéquates pour des applications ludiques ou d’exploration de l’environnement réel (i.e. world browser), les contraintes relatives à ces contextes professionnels (i.e. précision, robustesse, fiabilité, sécurité, …) ne permettent pas de les exploiter. La communication proposée s’intéresse aux principaux défis relatifs à la mise en œuvre de solution de réalité augmentée mobile dans un contexte professionnel de géo-ingénierie. Les problématiques relatives à la haute précision, à la prise en compte de l’environnement extérieur et à la présentation des informations à l’utilisateur y seront abordées. Un exemple d’application pris dans le domaine industriel (i.e. maintenance de services) sera décrit afin d’illustrer ces différents éléments. Des perspectives quant à l’avenir des solutions de réalité augmentée mobile pour les professionnels du domaine géospatial seront également proposées.

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  • Toronto perdrait environ 8 % de son eau potable avant qu’elle ne parvienne aux robinets. À Vancouver, le gaspillage atteindrait 15 %. Certaines villes du Québec en perdraient jusqu’à 30 % !
  • Détection d’écart entre la planification et la constructionÉcart en temps, en distance, en conformité
  • Lecture de plans : association de données 2d avec des espaces 3d: charge mentalePlateforme portable, mobile: pas de géoréférencement, mise à jour de donnéesSIG mobile
  • Caractéristiques de base selon Azuma:- Combine images réelles et virtuelles (les 2 peuvent être vues en même temps) Interactive en temps réel (possibilité d’interagir avec le contenu virtuel) Recalage / appariement du réel avec le virtuel en 3D (les objets virtuels apparaissent fixes dans l’espace)
  • La plupart des applications mobiles de RA actuelles ne propose que de la visualisation, pas d’interaction;Pas de recalage 3D.
  • It could also be used to support decisions.Ex: We need to drill a hole to insert wires into a wall; we need to avoid drilling through the beams and electric network.That’s what we call AR.Superposition directe as planned / réalité
  • SIG avec RACaméra arrière pour augmenter vue avec méta-informationsOutils de vision + interaction géoréférencés (saisie de données associées aux bons objets et directement géoréférencées).
  • 1: Au contraire de l’informatique omniprésente ou les systèmes d’information mobiles2: Au contraire des services basés sur la localisation3: Au contraire des approches de vision numériques intégrées dans les systèmes automatisés
  • iPhone 3Gs: A-GPS: 8 m error; WiFi: 74 mIn GIScience on July 15, 2009 at 8:11 pm By Paul A ZandbergenTransactions in GIS, Volume 13 Issue s1, Pages 5 - 25 error; CellTowerPositioning: 600 m errorPlateforme limitation: Batterie, résolution graphique, Capacité de calcul, Small memory / slow memory, qualité moyenne de la caméraCommunication: (accès / échange de données): connexion interrompue; faible vitesse d’échange (bande passante); problème d’interopérabilité (ex. twitter)Environnement extérieur: espace large et généralement non connu pour lequel les algos de CV habituel ne fonctionne plus (ex. SLAM); occlusionEnvironnement dynamique (éclairage, surbrillance et écran, ombrage, piétons et véhicules, météo)
  • Gestion de la profondeur de champ; gestion de l’échelle, variable avec le déplacement; interactions ergonomiques; comment représenter les informations dans l’espace, à quel endroit sur le display; quelle nouvelle gestuelle?
  • Services ferroviaires autrichien: visualisation d’infrastructure souterraine (services) et planification de barrière contre le bruitStandard GE Smallworld™geodatabase in productive day-to-day use @ utility companiesGenerating Underground 3D Models; tracking avec la caméra
  • - vision based tracking, matching with 4D model (orientation)- combined with GPS and map information (position)- Interactive, hybrid and other tracking methods as required- wireless 4D BIM model interaction methods, client / server solutions- retrieval and feedback of model data, inclusion of image data
  • En se déplaçant autour du pavillon avec un iPad permet de visualiser la structure du bâtiment.
  • Construction précise et fiable, sans erreurDurabilité: anticiper les changements ou les adaptions à l’environnementDisposer d’outils efficaces pour répondre aux requêtes de productivité croissante tout en garantissant la sécurité des personnelsDurabilité au sens de développement durable
  • Réalité Augmentée Mobile dans un contexte de géo-ingénierie : défis et perspectives

    1. 1. Géomatique 2011 12-13 octobre - MontréalRéalité augmentée mobile dansun contexte de géo-ingénierie:défis et perspectivesSylvie Daniel, ing. jr., Ph.D.
    2. 2. La maintenance des infrastructures … un sujet (toujours) d’actualité « Une douzaine de ponts, viaducs et tunnels de Montréal sont si détériorés que les ingénieurs de la Ville qualifient leur état de «critique», révèlent des rapports dinspection rendus publics hier. » Journal de Montréal – 15/09/2011 « Au Canada et au Québec, les réseaux d’aqueduc et d’égouts ne semblent pas en meilleur état que les infrastructures routières. » Journal des alternatives – 26/09/2007 2
    3. 3. Des besoins spécifiques … Maintenance des Nouvelles infrastructures infrastructuresMise en évidence des Suivi et gestion desdégradations travauxDétection de problème Mise en évidenceIntervention sur site des délais et des écarts 3
    4. 4. Des contraintes fortes … Plusieurs Déplacementplusieurs points de vue Accès Voir ce annoter, le terrain jour Documenter, qui estet mettrelimités dimensions, surinvisible à aux données outils 4
    5. 5. Les solutions actuelles 5
    6. 6. Des solutions adaptées …• Mobiles• Précises, robustes, fiables, sécuritaires• De manipulation ergonomique• Avec des connexions Internet à distance• Permettant de saisir des informations relatives au chantier• Permettant de voir facilement des représentations 2D ou 3D sous différents angles de vue Des solutions de Réalité Augmentée Mobile 6
    7. 7. Potentiel de la Réalité Augmentée Mobile Ce qu’est la RA Superposition d’éléments graphiques ou textuels sur notre vision du monde réel ARhrrrr Zombie, 2009 7
    8. 8. Potentiel de la Réalité Augmentée Mobile Ce qui n’est pas de la RA Layar – www.layar.com 8
    9. 9. Potentiel de la Réalité Augmentée Mobile Beams Electricity http://www.hoardedordinaries.com/lori/images/2005-04-27.jpg 9© Renaud Gervais – M.Sc.
    10. 10. QCSL-1550 Last inspection: 15 nov 2010 Status: Offline QCTD- 6440P Status: OK 10© Renaud Gervais – M.Sc.
    11. 11. Défis de la RA mobile• La RA mobile requiert: 1. Un mode opératoire strictement en temps réel (30Hz) 2. Une très haute précision spatiale (1cm, 1 degré) 3. Une robustesse aux opérations effectuées par des utilisateurs 4. Le même niveau de performance que la RA sur ordinateur de bureau 5. Aucune supposition irréaliste sur le monde environnant 11
    12. 12. Défis de la RA mobilePositionnement: 5 à 100m;fréquence: 1 hz Champ de vue: limité Accéléromètre: dérive; compas: >30º erreur Plateforme Communication Environnement 12
    13. 13. Défis de la RA mobile … en lien avec la géo-ingénierie Contraintes de précision,robustesse, fiabilité, sécurité Précision requise: 1 pixel Si objet à 2m: Précision en angle: 0.09º Précision de la position: 3.6mm 13
    14. 14. Défis de la RA mobile … en lien avec la géo-ingénierie Présentation des données à l’utilisateur de manière efficace et informative 14
    15. 15. Quelques exemples Subsurface Mobile Augmented Reality Technology (SMART) Vidente (TU Graz) 15
    16. 16. Quelques exemples AR4BC: Augmented Reality for Building Construction (VTT Finlande) 16
    17. 17. Quelques exemples Maintenance de services à l’intérieur des bâtiments (G. Rivas – TEC de Monterrey, Campus Guadalajara, Mexique S. Daniel – Université Laval) 17
    18. 18. Perspectives• Progrès de la RA et des technologies • Reste néanmoins difficile en extérieur • Envisageable à moyen terme à l’échelle du bâtiment ou du voisinage • A plus long terme, à l’échelle de la ville • De nouvelles plateformes spécifiquement dédiées à la RA (ce n’est pas le cas actuellement)• D’ici là, … 18
    19. 19. Perspectives• Possibilité de compromis pour un contexte plus favorable • Points d’intérêt (cf. présentation précédente) • Panorama (3DOF) (cf. présentation pré-précédente) • Simulation augmentée (B. Duinat – M.Sc.) 19
    20. 20. Perspectives Pavillon Kruger Hall et voisinage, Campus de l’Université Laval 20
    21. 21. - Questions ?? - Intéressé par la RA mobile?? Pour en savoir plus: sylvie.daniel@scg.ulaval.ca http://www.syldan.wordpress.comBusiness Community Lecture – February 3rd, 2010 21 21
    22. 22. Le développement d’infrastructures urbaines …comment allier productivité et durabilité 22

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