Bien que les produits de la géomatique se démocratisent, ce domaine disciplinaire est encore bien méconnu du grand public. Dans ce contexte, la sensibilisation des jeunes adolescents à l’omniprésence de la géomatique dans leurs activités quotidiennes constitue un aspect promotionnel à développer. Pour être efficace, cette sensibilisation devrait idéalement s’arrimer aux activités éducatives et ludiques de ce jeune public “zappeur” et nomade. Les jeux en Réalité Augmentée (RA) mobile présentent les caractéristiques requises pour explorer de manière immersive, réactive et interactive les diverses exploitations faites de la géomatique dans des environnements réels. En particulier, des modèles 3D sont nécessaires dans ce type d’application à des fins de positionnement, de visualisation, ou bien encore en tant qu’éléments du jeu ou pour fournir des informations contextuelles aux joueurs. Cependant, la disponibilité des modèles 3D permettant de jouer partout est limitée. Les techniques classiques d’acquisition de données 1D-3D (i.e. arpentage/géomatique) et de traitement ultérieurs présentent des contraintes fortes en coût et en temps et elles sont jugées plus ou moins adaptées pour produire rapidement les modèles 3D nécessaires aux jeux en RA mobile dans un environnement qui n’est pas préparé d’avance. Notre présentation explique d’abord ce nouveau contexte applicatif de la géomatique que sont les jeux en RA mobilité. Puis, nous décrirons plus spécifiquement une chaîne de production de modèles 3D adaptée pour ce contexte, exploitant à la fois des techniques de vision numérique et de photogrammétrie. Un exemple de mise en œuvre de la chaîne de production préliminaire sera finalement présenté, impliquant l’exploitation de l’iPhone et de ses nombreuses composantes associées (i.e. caméra, accéléromètres, GPS).

1. La modélisation 3D à des fins de réalité
augmentée mobile : Une première
expérimentation avec l’iPhone
Vincent Thomas – Candidat MSc.
Direction Dre. Sylvie Daniel
Co-direction Dre. Jacynthe Pouliot
Département des sciences géomatiques
Université Laval – Québec - Canada

2. Plan de la présentation
■ Réalité augmentée (RA) mobile
■ Nécessité des modèles 3D sd2
■ Environnement non-préparé
■ Défis à relever
■ Solution proposée
■ Conclusion sd1
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3. Diapositive 2
sd1 Essayer de choisir des termes moins académiques en ce qui à trait à la problématique, objectif et solution.
Par ex.: Défis à relever; difficultés à résoudre; Besoins....
Solution proposée....
sylvie daniel; 2009-10-16
sd2 Raccourcir le point: Nécessité des modèles 3D
sylvie daniel; 2009-10-16

4. Réalité augmentée mobile
■ Augmentation de l’environnement réel
avec des éléments graphiques virtuels
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5. Contextes d’application
Architecture / urbanisme
Génie civil Jeu
http://graphics.cs.columbia.e
du
Epidemic Menace ‐ http://iperg.fit.fraunhofer.de/
Graz University of Technology underground infrastructure ISMAR '08
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6. Réalité augmentée mobile
■ Progrès technologique
http://farm4.static.flickr.com/3128/2756996849_b15b
ARQUAKE ‐ http://wearables.unisa.edu.au/arquake/
b86dac.jpg
Colloque Géomatique 2009 – 21-22 Octobre 2009 5

7. Nécessité des modèles 3D
■ Utilisation de modèle 3D de
l’environnement réel afin d’enrichir
davantage l’augmentation
◘ Visualisation cohérente (occlusions)
◘ Positionnement
◘ Rôle dans l’API
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8. Gestion des occlusions
Élément graphique
virtuel
Élément
graphique
virtuel
Occlusion
Occlusion
Vincent Lepetit ‐ http://www.loria.fr/%7Eberger/lepetit/Occlusions/index.html
Colloque Géomatique 2009 – 21-22 Octobre 2009 7

9. Environnement non-préparé
■ Pour des applications de RA
permettant de riches interactions il faut
sd3
des modèles 3D
■ Cependant … sd4
◘ Les modèles 3D ne sont pas toujours disponibles partout
◘ Aucun modèle 3D disponible pour notre environnement?
• Nous sommes dans un contexte d’environnement non-préparé
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10. Diapositive 8
sd4 Il ne sont pas rares maisl il ne sont pas forcément disponibles partout, ni tout le temps en fonctiond e l'endroit où l'on se trouve.
A nouveau, pour le point suivant, reste général, ne mentionne pas le contexte applicatif du jeu.
sylvie daniel; 2009-10-16
sd3 Reste général et pas forcément relatif au contexte du jeu. Pour des applications de RA permettant de riches interactions il faut des
modèle 3D.
sylvie daniel; 2009-10-16

11. Défis à relever
sd5
■ Environnement non-préparé
◘ Approches d'acquisition disponibles à des fins de
modélisation 3D
Colloque Géomatique 2009 – 21-22 Octobre 2009 9

12. Diapositive 9
sd5 Indique plutôt: approches d'acquisition disponibles à des fins de modélisation 3D.
sylvie daniel; 2009-10-16

13. Solution proposée
■ Développer une solution peu coûteuse,
rapide et facile de modélisation 3D en
utilisant un appareil mobile afin de
pouvoir déployer des applications de
RA mobile n’importe où et n’importe
quand
sd6
■ Solution : iModelAR
Colloque Géomatique 2009 – 21-22 Octobre 2009 10

14. Diapositive 10
sd6 Afin de pouvoir déployer des applcations de RA mobile n'importe où et n'importe quand
sylvie daniel; 2009-10-16

15. Principe de fonctionnement
Intérêt actuel: bâtiments
■ Calcul des coordonnées 3D du toit
d’un bâtiment en utilisant plusieurs
composantes d’un appareil portable;
■ Modélisation 3D par extrusion de la
trace du bâtiment au sol jusqu’à
l’altitude moyenne du toit;
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16. Notre appareil mobile :
Colloque Géomatique 2009 – 21-22 Octobre 2009 12

17. Pourquoi ?
GPS Google Maps
Accéleromètres
Y
X
Caméra
Z
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18. 1‐ En utilisant Google
Maps, ajouter des
Position du marqueurs aux coins
joueur
du bâtiment
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19. 2‐ Relever avec la vue
photographique les
Relever!
coins au niveau du toit
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20. 3 – Calcul de la
distance entre
l’utilisateur
Position de
l’utilisateur (position par GPS)
d
et le marqueur à
relever (position
par Google Maps)
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21. 4 – Calcul de l’altitude du bâtiment
à l’aide de la distance et de
l’inclinaison verticale de l’iPhone
dh Altitude du
bâtiment
dz
d dh = d • tan(dz)
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22. 5 – Extrusion de la trace du
bâtiment jusqu’à l’altitude
moyenne du toit
h
0
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23. 6 – Encodage automatique et
visualisation du modèle 3D
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24. Précision
■ Écart moyen par rapport à la vérité
terrain
◘ 2 mètres en horizontal;
◘ 4 mètres en vertical;
■ Source principale d’erreur: récepteur
GPS de l’iPhone
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25. Travaux actuels
■ Insertion d’objets
graphiques dans le
flux vidéo exploitant le
modèle 3D construit
■ Gestion des
occlusions et des
mouvements de
l’utilisateur
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26. Conclusion
■ Nouvelle solution de modélisation 3D
sd7
rapide et intuitive
◘ avantages: portable; adaptée à tout utilisateur;
■ Potentiel de pouvoir augmenter la
réalité n’importe où et n’importe
quand;sd8
■ Intérêts?
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27. Diapositive 22
sd7 Cela tombe un peu à plat comme conclusion, surtout le 1er point. Mettre quelque chose de plus relevé telle:
Nouvelle solution de modélisation 3D rapide et intuitive
avantages: portable; adaptée à tout utilisateur; ...
sylvie daniel; 2009-10-16
sd8 Ajoute un 3ème point qui met de l'avant l'intérêt de la RA n'importe où, n'importe quand (ses perspectives)
sylvie daniel; 2009-10-16

28. Questions ?
Pour en savoir plus:
vincent.thomas.1@ulaval.ca
www.geoeduc3d.scg.ulaval.ca
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29. Déjà quelques résultats …
« iModelAR »:
application sur iPhone
pour la création simple
et rapide de modèles
3D
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