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Géomatique 2011
                                 12-13 octobre - Montréal

Réalité augmentée mobile dans
un contexte de géo-ingénierie:
défis et perspectives
Sylvie Daniel, ing. jr., Ph.D.
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
              d'inspection 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
Des besoins spécifiques …


 Maintenance des                Nouvelles
  infrastructures            infrastructures


Mise en évidence des        Suivi et gestion des
dégradations                travaux
Détection de problème       Mise en évidence
Intervention sur site       des délais et des
                            écarts

                                               3
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
Les solutions actuelles




                          5
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
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   Des solutions de Réalité Augmentée Mobile

                                                         6
Potentiel de la Réalité Augmentée Mobile


               Ce qu’est la RA

           Superposition d’éléments
          graphiques ou textuels sur
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Potentiel de la Réalité Augmentée Mobile
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                                 http://www.hoardedordinaries.com/lori/images/2005-04-27.jpg



                                                                                               9
© Renaud Gervais – M.Sc.
QCSL-1550
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                    15 nov 2010
          Status: Offline

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                                    6440P
                                  Status: OK




                                               10
© Renaud Gervais – M.Sc.
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
Défis de la RA mobile



Positionnement: 5 à 100m;
fréquence: 1 hz
                                                       Champ de vue: limité
                            Accéléromètre: dérive;
                            compas: >30º erreur




         Plateforme
                                       Communication
                                                                Environnement


                                                                              12
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
Défis de la RA mobile … en lien avec la géo-
ingénierie


            Présentation des données à
        l’utilisateur de manière efficace et
                      informative




                                               14
Quelques exemples
     Subsurface Mobile Augmented Reality Technology (SMART)
     Vidente (TU Graz)




                                                              15
Quelques exemples
     AR4BC: Augmented Reality for Building Construction
     (VTT Finlande)




                                                          16
Quelques exemples
     Maintenance de services à l’intérieur des bâtiments
     (G. Rivas – TEC de Monterrey, Campus Guadalajara, Mexique
     S. Daniel – Université Laval)




                                                                 17
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
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
Perspectives




   Pavillon Kruger Hall et voisinage, Campus de l’Université Laval


                                                                     20
- Questions ??
                          - Intéressé par la RA
                                 mobile??
                                        Pour en savoir plus:

                                   sylvie.daniel@scg.ulaval.ca

                              http://www.syldan.wordpress.com




Business Community Lecture – February 3rd, 2010                  21
                                                                 21
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Réalité Augmentée Mobile dans un contexte de géo-ingénierie : défis et perspectives

  • 1. Géomatique 2011 12-13 octobre - Montréal Réalité augmentée mobile dans un contexte de géo-ingénierie: défis et perspectives Sylvie Daniel, ing. jr., Ph.D.
  • 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 d'inspection 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. Des besoins spécifiques … Maintenance des Nouvelles infrastructures infrastructures Mise en évidence des Suivi et gestion des dégradations travaux Détection de problème Mise en évidence Intervention sur site des délais et des écarts 3
  • 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
  • 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. 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. Potentiel de la Réalité Augmentée Mobile Ce qui n’est pas de la RA Layar – www.layar.com 8
  • 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. QCSL-1550 Last inspection: 15 nov 2010 Status: Offline QCTD- 6440P Status: OK 10 © Renaud Gervais – M.Sc.
  • 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. Défis de la RA mobile Positionnement: 5 à 100m; fréquence: 1 hz Champ de vue: limité Accéléromètre: dérive; compas: >30º erreur Plateforme Communication Environnement 12
  • 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. Défis de la RA mobile … en lien avec la géo- ingénierie Présentation des données à l’utilisateur de manière efficace et informative 14
  • 15. Quelques exemples Subsurface Mobile Augmented Reality Technology (SMART) Vidente (TU Graz) 15
  • 16. Quelques exemples AR4BC: Augmented Reality for Building Construction (VTT Finlande) 16
  • 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. 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. 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. Perspectives Pavillon Kruger Hall et voisinage, Campus de l’Université Laval 20
  • 21. - Questions ?? - Intéressé par la RA mobile?? Pour en savoir plus: sylvie.daniel@scg.ulaval.ca http://www.syldan.wordpress.com Business Community Lecture – February 3rd, 2010 21 21
  • 22. Le développement d’infrastructures urbaines … comment allier productivité et durabilité 22

Editor's Notes

  1. 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 % !
  2. Détection d’écart entre la planification et la constructionÉcart en temps, en distance, en conformité
  3. Lecture de plans : association de données 2d avec des espaces 3d: charge mentalePlateforme portable, mobile: pas de géoréférencement, mise à jour de donnéesSIG mobile
  4. 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)
  5. La plupart des applications mobiles de RA actuelles ne propose que de la visualisation, pas d’interaction;Pas de recalage 3D.
  6. 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
  7. SIG avec RACaméra arrière pour augmenter vue avec méta-informationsOutils de vision + interaction géoréférencés (saisie de données associées aux bons objets et directement géoréférencées).
  8. 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
  9. 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)
  10. 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?
  11. 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
  12. - 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
  13. En se déplaçant autour du pavillon avec un iPad permet de visualiser la structure du bâtiment.
  14. 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