Le logiciel de post-traitement NavVis et la qualité du nuage de points

La précision est souvent considérée comme le summum de la qualité. Mais des mesures correctes n’équivalent pas à un nuage de points de haute qualité.

Nous avons passé les cinq dernières années à sans cesse peaufiner, affiner et améliorer notre logiciel de post-traitement. Aujourd'hui, cet outil utilise une variété de techniques intelligentes pour filtrer le bruit et reconstruire les surfaces avec un niveau de détail inégalé ainsi que des couleurs et des textures réalistes. En bref, il produit des nuages de points de haute qualité, à tous égards.

Pour illustrer le fonctionnement du logiciel et ce qui le rend différent, examinons les six façons dont l'outil traite vos données brutes pour générer un nuage de points de qualité ultime.

1. Il supprime les objets dynamiques

Lorsque vous importez vos données brutes dans le logiciel de post-traitement NavVis, l'outil commence par appliquer des traitements à chaque point individuel en fonction de propriétés telles que l'angle, l'intensité du signal, et ainsi de suite. Le traitement le plus évident, et celui qui a un impact considérable sur la qualité de vos données, est le filtre de suppression des objets dynamiques.

Le filtre supprime les objets qui se sont déplacés dans votre champ de vision pendant la capture, par exemple les piétons, les véhicules ou les portes qui se sont ouvertes ou fermées. Comme ces objets ne font pas partie de l'environnement que vous essayez de capturer, leur présence dans le nuage de points n'est rien d'autre que du bruit : gênant et distrayant.

Le traitement NavVis corrige ce problème en exploitant l'un des principaux principes de fonctionnement de la numérisation mobile : Cette technologie exige que vous vous déplaciez dans la pièce pendant la capture.

Cela signifie que le cartographe capture chaque objet sous plusieurs angles. L'outil de post-traitement NavVis utilise ces informations pour « observer » chaque point de votre nuage de points, puis il calcule la probabilité qu'il soit dynamique ou statique.

Voici une explication très simplifiée :

• Quand un point reste au même endroit: Le filtre conclut que le point a de fortes chances de faire partie d'un objet statique, tel qu'un mur. Le logiciel NavVis conserve ses données.
• Lorsqu' un point ne reste pas au même endroit: Le filtre conclut que le point est susceptible de faire partie d'un objet dynamique, tel qu'un piéton. Le logiciel NavVis supprime ses données.

Comme le logiciel utilise un filtre intelligent qui vérifie chaque point individuellement, il ne supprimera pas de gros blocs de données que vous souhaitez conserver dans le nuage de points. NavVis a réglé le filtre pour qu’il ne supprime que les objets qui ont une très forte probabilité d'être dynamiques. Même avec cette approche prudente, l'outil élimine une bonne partie du bruit indésirable du nuage de points et simplifie considérablement votre flux de travail.

2. Il supprime les artefacts et les mauvais points

Le logiciel NavVis applique une série d'autres filtres qui suppriment les points aberrants et erronés de votre nuage de points. Il y a trop de filtres pour les aborder individuellement. Voici donc quelques exemples rapides d'artefacts qui ont de forte chances de disparaître de votre nuage de points :

• Bruit autour du bord d'un objet: Connu également sous le nom de « frange » ou de « pixels mélangés », ce problème se produit lorsqu'une mesure laser est divisée, touchant à la fois le bord d'un objet et l'arrière-plan derrière lui. Comme le scanner peut voir ce bord sous plusieurs angles, le logiciel peut facilement filtrer le bruit.
• Réfléchissements: Il s'agit des points errants que l’on peut enregistrer lorsque le laser scanne un miroir, une fenêtre réfléchissante ou du métal, et qu'il considère la réflexion comme un objet réel.
• La présence de l’opérateur: Comme un scanner mobile utilise plusieurs capteurs qui se chevauchent pour capturer les données, l'opérateur peut parfois apparaître dans les données brutes avant le post-traitement. Le logiciel NavVis s’occupe également de ce problème.

3. Il reconstruit des surfaces avec peu de bruit et un haut niveau de détail

« À la fin de ce processus de filtrage sophistiqué, » plaisante Stefan Romberg, Responsable de la Numérisation et de la Perception chez NavVis, « le logiciel a supprimé tous les mauvais points et conservé les bons. » L'outil entame alors l'étape suivante du traitement : supprimer le bruit du capteur tout en conservant des hauts niveaux de détail.

L’affaire est plus délicate qu’elle ne semble. Il y a à peine trois ans, le logiciel NavVis utilisait un filtrage et un lissage puissants pour construire des surfaces avec le moins de bruit possible. Mais nous avons rapidement constaté qu'en réduisant le bruit de manière aussi agressive, les détails devenaient flous ou étaient éliminés complètement. Ceci était rédhibitoire pour les clients qui voulaient voir les petits objets comme les interrupteurs, les arroseurs d’incendie et les poignées dans leurs données.

C’est pour ça que nous nous efforçons en permanence de trouver un équilibre entre la réduction du bruit et la présence des détails. (Nous avons en fait doublé nos efforts dans ce domaine à partir de 2020). Aujourd'hui, les techniques de reconstruction de surfaces de NavVis admettent un certain niveau de bruit (mais pas trop) afin que vous puissiez voir tous les détails que vous recherchez dans votre nuage de points.

Un exemple concret de suppression d’objets dynamiques.

4. Il génère des nuages de points « fins » pour faciliter l'utilisation

Après le post-traitement et le filtrage, les données sont presque au bout du pipeline. Dans son état actuel, le nuage de points n'est pas coloré et les murs, les sols, les plafonds et d'autres surfaces apparaissent sous forme de tranches fines et séparées.

Il y a plusieurs avantages à ce nuage de points « fin » :

• Comme le bruit des données non traitées a été réduit, la ligne « fine » de chaque surface est une représentation plus précise de la surface réelle.
• Cela signifie que vous pouvez prendre des mesures très précises entre les surfaces, bien plus précises que celles que vous pourriez obtenir avec des données non-traitées.
• Le nuage de points « fin » réduit considérablement le nombre de points tout en ayant pratiquement les mêmes informations que les données non-traitées.
• Le fichier est considérablement plus petit et occupe moins d'espace de stockage. Il se charge beaucoup plus rapidement dans vos autres applications.
• Il facilite également la modélisation. Si vous dessinez des sols manuellement, par exemple, il est plus facile de voir où vous devez commencer à tracer la ligne. Si vous utilisez un outil de modélisation automatique, ce nuage de points rend son utilisation beaucoup plus rapide et facile.

Il est important de noter que le nuage de points « fin » ne comprend pas de surfaces « peintes » ou « inventées ». Les données de votre nuage de points final sont toutes générées à partir de mesures réelles, et un grand soin est apporté au maintien d'un haut niveau de précision. En d'autres termes, le nuage de points présente votre bien plus ou moins tel qu'il a été mesuré par le scanner ; il est simplement filtré pour conserver les points que vous voulez et supprimer ceux que vous ne voulez pas.

Pour ceux qui veulent se passer des filtres pour réduire le bruit du capteur, le logiciel NavVis produit également un nuage de points pour vous. Si cette idée vous intéresse, gardez la en tête, nous y reviendrons au point six.

5. Il applique des couleurs et des textures réalistes

Une fois les données filtrées, le logiciel de post-traitement applique les couleurs et les textures du monde réel à votre nuage de points.

Le logiciel projette les images RVB capturées pendant la numérisation sur les données non colorées du nuage de points. Cela permet d'encoder des informations qui ne sont pas purement géométriques dans les données capturées. Cet encodage peut faciliter le repérage d'une porte, la présence d'un panneau sur un mur, etc. Étant donné la valeur de cette texturisation, le processus est appliqué à la fois au nuage de points que vous pouvez télécharger pour l'utiliser dans des outils de CAO, de SIG, de BIM et d'autres outils d'utilisateur final et aux données que vous explorerez dans NavVis IVION.

La texturisation des données est un défi plus important que vous ne le pensez, car elle nécessite une précision dans des domaines tels que la conception du matériel, l'étalonnage et le post-traitement. Voici un bref aperçu de ce qu'il faut faire pour obtenir des textures réalistes dans un ensemble de données final :

• Une compensation de l'exposition efficace: Les caméras du système de numérisation étant orientées dans différentes directions, elles capturent souvent la même scène avec des expositions différentes. (Imaginez que vous êtes dans un couloir : La caméra de gauche fait face à une pièce sombre, tandis que la caméra de droite fait dace à une fenêtre lumineuse.) Pour corriger cela, le logiciel de post-traitement doit ajuster l'exposition de chaque image, afin que les couleurs et les textures correspondent parfaitement.
• SLAM précis: L'outil de post-traitement a besoin d'une estimation précise de l'endroit où se trouvait le scanner et de son orientation, lors de sa capture de chaque image individuelle. Ceci est nécessaire pour projeter les images sur les points de mesure.
• Très bons algorithmes de texturisation: Les meilleurs résultats exigent des niveaux de précision et d'exactitude au pixel près.

En fait, une bonne texturisation est un bon indicateur de la qualité générale du système de numérisation mobile. Si l'outil produit un nuage de points net et précis, clairement texturé et coloré, c'est le signe que le matériel et le logiciel de la solution ont été conçus et réalisés avec soin et précision.

6. Il offre un nuage de points final « brut », si vous le souhaitez

Comme nous l'avons déjà mentionné, le nuage de points « fin », coloré et texturé que nous avons décrit ci-dessus ne convient pas à toutes les utilisations.

C'est pourquoi le logiciel de NavVis offre aux utilisateurs un nuage de points final sans aucun filtrage appliqué sur le bruit du capteur. Lorsque vous sélectionnez cette option, l'outil supprime tous les objets dynamiques, les artefacts et autres valeurs aberrantes dans vos données brutes, mais il ne filtre pas les mesures individuelles : vous obtenez donc exactement ce que le système a capturé.

Ce nuage de points final n'est ni texturé ni coloré. Il est rendu sous forme de données d'intensité, qui indiquent la force du laser à son retour vers le scanner. Étant donné que chaque surface modifie l'intensité du laser en fonction de sa couleur ou de son matériau, cette information peut être utile pour déterminer la composition de l'environnement que vous scannez. Ces nuages de points sont également préférables dans les cas où vous numérisez des environnements sombres, comme un sous-sol non éclairé.

Pour certains projets de modélisation, ces données peuvent également faciliter la recherche de coins et accélérer le flux de travail.

Conclusion

Les solutions de NavVis sont conçues pour produire des données aussi précises que possible, mais elles ne s'arrêtent pas là. Notre outil de post-traitement utilise une vaste gamme de techniques sophistiquées pour générer des nuages de points de la plus haute qualité à tous égards. Ce logiciel supprime les mesures fausses et les points erronés, applique des filtres intelligents pour réduire le bruit du capteur tout en conservant les détails importants, et applique des couleurs et des textures réalistes.

Grâce au post-traitement de NavVis, vous pouvez être certain que le nuage de points n'est pas seulement précis, mais qu'il reflète fidèlement et fiablement le monde réel.