Environnement de réalité augmentée pour la conception, la gestion et la maintenance d’ouvrages et de mobiliers urbains

par Emeric Baldisser

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Pascal Guitton et de Jean-Marc Cieutat.

Le président du jury était Jean-Pierre Jessel.

Le jury était composé de Christophe Bagieu, Sylvain De Feo.

Les rapporteurs étaient Bruno Arnaldi, Samir Otmane.


  • Résumé

    Les travaux de géolocalisation et d’étude des ouvrages urbains font intervenirdes opérateurs de lever qui doivent manipuler des instruments de topographie, descartographies et des notions métiers complexes. Les erreurs de géolocalisation et deconception d’ouvrages sont fréquentes lorsque les méthodologies de travail ne sont pasrespectées. Ces travaux de thèse CIFRE, réalisés au sein de la société SIG-IMAGE,identifient dans un premier temps les sources d’erreurs lors des phases d’étude puisproposent un processus de lever topographique optimisé, pour réduire ces erreurs. Ilsmettent en évidence l’intérêt de la Réalité Augmentée pour diminuer les erreurs d’édition etd’interprétation de cartographie d’ouvrages. Un prototype est proposé, évalué et critiqué. Ilcouple un dispositif tactile de RA monoculaire géoréférencé avec un laser de topographie. Ilpermet de dessiner et de consulter des plans techniques sur une représentation 2D tempsréel du chantier. Les expérimentations démontrent que ce couplage n’est valide, au regardde la réglementation française, que pour la consultation de données SIG, ainsi que demodèles CAO dans un environnement très proche. Une autre approche est proposée, elleconsiste à recaler les nuages de points denses issus de scanners de topographie, avec lareprésentation orthoscopique 2D temps réel du chantier. Une synthèse des techniques derecalage image-nuage de points est proposée, et nos travaux s’orientent vers l’exploitationdu recalage 2D-2D. Les interactions dans l’environnement augmenté du chantier dépendentalors de son nuage de points. Elles sont géolocalisées et suivent les paradigmes du Picking-Outlining-Annotating.

  • Titre traduit

    Augmented reality for design, management and maintenance of urban networks and facilities


  • Résumé

    In the public construction field, surveyors have to manipulate sophisticatedinstruments and maps to design CAD and GIS sketches describing geolocated facilities tobuild on worksite. Geolocation and design inaccuracies happen during these steps and leadto false technical maps. This Ph.D. thesis explains our research works made on behalf ofSIG-IMAGE Company. We first identify origins of inaccuracies during survey, then wepropose a new and optimized survey method that improves CAD and GIS accuracy on field.We explain to what extend Augmented Reality is able to improve technical mapsinterpretation and edition. We present, evaluate and criticize a prototype that couples atangible AR environment with a laser range finder. It allows one to draw technical sketcheson a 2D tangible real time view of worksites. Experiments have proven that it does not satisfyFrench regulation in terms of accuracy when editing maps. However it is accurate enough todisplay and edit GIS information, as well as CAD maps in a very close area. We then exploreanother approach consisting of matching the scanner’s dense point cloud with the real time2D view of the worksite. We propose a synthesis of alignment practices between point cloudsand images of a same scene. Finally we have chosen to explore 2D-2D registration so thatinteractions in our AR system would be based on the point cloud pre-processed discreterepresentation of the worksite. These interactions will be geolocated and will follow thePicking-Outlining-Annotating paradigm.


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