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Cartographie, Photographie

Créez un StreetView alternatif simplement avec votre smartphone et Mapillary !

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J’ai parlé à plusieurs reprises de systèmes de prises de vues immersives (Google Street View, earthmine) ou de plateformes pour les consulter (Google StreetView, Mappy, mode chaussée chez Here, etc.) . Ces solutions sont très souvent commerciales et les données ne sont pas libres. En outre, certaines zones du monde ne sont pas couvertes par ces services.

L’idée, à l’instar d’OpenStreetMap, c’est de concevoir un StreetView libre. Quelques tentatives ont été menées, comme OpenStreetView (devenu OpenPathView) mais elles sont restées assez infructueuses.
La problématique venait aussi du matériel : difficile de réaliser des panoramas 360° géoréférencés et correctement orientés à la chaine. Quelques prototypes ont été produits, mais sans être largement diffusés pour du crowdsourcing en raison du coût.

Deux problématiques donc :

  • la plateforme, qui doit être capable de stocker un grand nombre de données, les gérer, les assembler, etc.
  • le matériel, qui doit permettre de prendre instantanément un panorama de 360° par 180° en haute résolution, avec des données de géoréférencement (capteur GNSS) et d’orientation (boussole).

Le matériel

Aujourd’hui, beaucoup de monde dispose d’un appareil photo numérique, qu’il soit une simple DSLR, un reflex, un capteur photo embarqué dans un smartphone, une caméra, etc.
Demain, c’est un nouveau type de caméra qui viendra côtoyer les fameuses caméras d’action. Il s’agit des caméras à plusieurs optiques, permettant de réaliser des photos sphériques (panoramas complets) ou des vidéos à 360*180°
Certaines sont déjà commercialisées :
– la caméra Ricoh Theta M15
– la caméra Kodak sp360

d’autres sont en passe de l’être :
– la Giroptic 360cam
– la Bublcam
– quelque chose en préparation chez GoPro depuis le rachat du français Kolor, spécialiste des assemblages de panoramas … ?

La 360cam de Giroptic
La 360cam de Giroptic

La plus prometteuse pour l’instant reste la caméra française, la 360cam de Giroptic (racheté par la marque Géonaute de Décathlon ?) puisqu’elle intègrera une connexion wifi,  un capteur GNSS (GPS) et un gyroscope. Le tout pour moins de 500€, ce qui reste abordable pour un particulier passionné ou une association voulant promouvoir les données libres par exemple. Embarquée sur un marcheur, sur le casque d’un cycliste ou le toit de votre voiture, elle permet de disposer d’un équivalent low-cost aux systèmes professionnels de mobile mapping.
L’export dans Youtube 360 ou Google StreetView sera immédiat.

Il n’en reste pas moins que produire des données en masse c’est bien beau, mais il faut les trier, les stocker et les rendre accessibles. C’est là que Mapillary vient à notre aide.

La plateforme Mapillary

Mapillary est un service de stockage, de traitement automatique et de diffusion des images géolocalisées créé par une startup du même nom à Malmö en Suède en 2014. Cette startup est notamment financée par le groupe Sequoia, avec un apport de fonds de 1,5 million de dollars en janvier 2015.
Comme il s’agit de crowdsourcing, les données brutes sont sous licence Creative Commons. Le projet est intimement lié à OpenStreetMap.
La startup entend fonctionner en commercialisant l’usage commercial des données traitées.

Acquisition des données

Afin d’être rapidement alimentée en données, une application gratuite a été portée pour les OS de smartphones/tablettes sur les plus grands marketplaces : sur l’App Store pour iOS, sur Google Play, sur Amazon Apps et Windows Store.
En effet, en attendant l’avènement des caméras sphériques, les photos de  simples smartphones sont déjà intéressantes. Elles sont acquises via l’application Mapillary manuellement ou automatiquement (pour une acquisition à vélo ou en voiture) avec les informations de localisation et d’orientation.

J’ai réalisé le test en voiture, en plaçant le smartphone derrière mon pare-brise . Il est assez difficile de produire des images de qualité :
– présence d’éléments du tableau de bord dans le champ
– présence de reflets
– images floues en raison de vibrations sur routes dégradées
– contrejours mal gérés

Mapillary
Ma première séquence sur Brive, avec un mauvais cadrage, la ventouse du support et des reflets dans le pare-brise

Envoi et traitement

Depuis l’application, l’envoi vers les serveurs se fait automatiquement dès qu’une connexion wifi est disponible.
Si l’acquisition des images est effectuée depuis un appareil photo ou autre caméra (comme la caméra Ricoh Theta M15) l’envoi des données se fait sur le site web de Mapillary.

Mapillary s’appuie sur les données d’OpenStreetMap. En retour, elle met ses services à disposition pour par exemple, mettre facilement à jour la signalisation routière dans JOSM.

À réception des données, un floutage des visages et plaques d’immatriculation est automatiquement effectué. Il y a également une reconnaissance automatique des panneaux de signalisation basiques. Il est possible de revenir dessus en floutant d’autres éléments ou en enlevant le flou sur des éléments mal reconnus, ou en corrigeant les éléments erronés.

La seconde étape du traitement est intéressante et pleine de promesses.

En premier lieu, lorsque les images sont de bonne qualité, on remarque un effet de fondu-enchainé lorsque l’on passe d’une image à une autre. Les détails homologues entre images sont appairés pour générer cet effet de fondu.

En second lieu, au fur et à mesure des passages par les contributeurs, notamment dans les zones très fréquentées, les images s’accumulent. Sur les zones où les images sont surabondantes, il devient possible d’effectuer un traitement photogrammétrique. Résultat : on peut commencer à modéliser les rues en 3D ! C’est le projet qui est en cours de développement.

A short view of the new edit capabilities in Mapillary from Mapillary on Vimeo.

Rendu

Voici le rendu de mon premier test sur la plateforme.

Limites

Pour l’instant, il faut bien avouer que ce système ne remplacera pas le fameux Google SteetView pour le grand public, sans commune mesure en termes de qualité et de couverture. Mais à l’instar d’OpenStreetMap dans certains pays, Mapillary pourrait offrir une couverture là où Google est absent, notamment en raison de la législation ou des problèmes politiques.

N’oublions pas que Google StreetView est toujours interdit en Allemagne, ou que des autorisations ou déclarations sont nécessaires dans certains pays …

Photographie

Jenny Odell collectionne des bouts d’images satellite

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Images satellite, mobile mapping … La technique ça va bien un moment. Mais sans tomber dans le hors sujet, je vous présente Jenny Odell. C’est une jeune artiste de San Francisco qui utilise la richesse de l’immense quantité d’images produites/achetées par Google pour en faire des oeuvres – pour le moins originales.

Son premier projet, le plus célèbre, s’appelle Satellite Collections.

Le principe : repérer une catégorie d’objets sur les photos satellite de Google Earth, les capturer, les découper et les coller méthodiquement, tel cet amas de champs circulaires :

Mosaïque "wastewater" de Jenny Odell
Mosaïque « wastewater » de Jenny Odell

Elle fait ce travail depuis 2009 et elle continue toujours à amasser les objets.

Le second projet que j’ai retenu est Re-enactments. Il date de 2009.

L’idée, c’est repérer des gens pris en photo sur le vif par les Google Cars, de retourner sur le lieu de la prise de vue et de reprendre la même pause. L’effet comique est garanti.

Une image de la série Re-enactments de Jenny Odell
Une image de la série Re-enactments de Jenny Odell

Elle a travaillé et travaille sur d’autres projets, allez donc faire un tour sur son site.

Cartographie, Photographie

Drones : outils du futur pour les géomètres ?

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Ils font l’actualité dans de multiples domaines : opérations militaires, prises de vue pour la réalisation de films, loisirs … Ils sont en train de faire une incursion de plus en plus remarquée dans le domaine de la géomatique : ce sont les drones.

Ces appareils sont constitués d’une plate-forme (structure, motorisation, système de guidage, systèmes de contrôle, capteurs, etc.) et d’une charge utile. Cette charge utile, dans le cas d’appareils légers, se limite à un appareil photo. Plus la charge utile est lourde, plus la plate-forme doit être dimensionnée en conséquence, notamment pour garder assez d’agilité dans le pilotage du drone.

Dans cet article, nous nous intéresserons aux drones pour des applications en géomatique.

Inventaire des solutions

Deux types principaux de solutions existent :

  • les quadricoptères : la portance du drone est assurée par les rotors. Ils sont au nombre de quatre, mais certains drones en ont six (hexacoptère) ou plus … On parle de solution à voilure tournante.
  • les ailes volantes : la portance est assurée par les ailes, un ou deux moteurs assurent la propulsion. On parle de solution à voilure fixe.

Les quadricoptères

Le quadricoptère le plus connu du grand public est l’AR Drone (actuellement produit dans sa deuxième version par la société française Parrot, commercialisé 300 €.) Il se pilote avec une application pour smartphone/tablette via une liaison wifi. Cette solution n’est pas vraiment adaptée pour le monde professionnel (faible autonomie, aucune charge de plus de 100 g ne peut être embarquée sans risque.) Cependant, une application en photogrammétrie a déjà été réalisée par Charles Dunk :

Sa solution peut être améliorée avec un boitier supplémentaire qui sera commercialisé par Parrot (GPS et enregistreur) et qui permettra le vol autonome du drone en ayant préalablement défini un plan de vol.

Il existe des solutions professionnelles, beaucoup plus chères mais qui permettent de réaliser des prises de vues sur de plus grandes emprises et ce avec des appareils photos performants. L’entreprise française Delta Drone, basée à Grenoble, commercialise une solution à voilure tournante (Delta-H) mais également fixe (Delta-Y). ERDF (entreprise en charge de la distribution d’électricité en France) a récemment conclu un marché pour surveiller ses lignes et transformateurs avec des quadricoptères. Plus d’informations ici.

Les ailes volantes

En Europe, deux grands fabricants produisent des ailes volantes à destination des professionnels de la géomatique. La première, GateWing, est une société belge récemment rachetée par Trimble. Elle commercialise l’aile volante X100 à 40 k€.

Gatewing X100 official product video (2012) from Fries Porteman on Vimeo.

Son principal concurrent est la société suisse SenseFly. Elle a été récemment rachetée par le groupe français Parrot (qui produit déjà l’AR Drone.) Leur drone vedette est le eBee. C’est une solution qui ne nécessite pas de catapulte contrairement à la solution de GateWing. Le drone est vendu avec un logiciel qui permet de calculer un plan de vol et de piloter l’aile volante à distance via une radio qui porte à 3 km en champ libre. Le drone est également vendu avec une suite logiciel permettant le traitement afin de produire facilement des nuages de points 3D et des orthophotos. Cette solution est commercialisée à moins de 20 k€.

Quelle solution retenir ?

Tout dépendra de l’usage. Il faut comprendre que ce qui est habituellement réalisé par un avion sera réalisé à petite échelle par une aile volante. Et ce qui est réalisé avec un hélicoptère le sera aisément à petite échelle avec un quadricoptère. Un quadricoptère a l’avantage de sa maniabilité et du vol stationnaire mais il utilise une grande partie de son autonomie pour rester en sustentation. Il a aussi l’inconvénient d’être plus lourd et plus fragile qu’une aile volante.

Par exemple, on choisira un quadricoptère pour faire de la surveillance d’ouvrages d’art alors qu’une aile volante sera plus adaptée à la production d’orthophotos ou de restitution photogrammétrique sur de grandes emprises.

Importance du post-traitement

Une fois le vol terminé, il reste à exploiter les photos. Le but est d’obtenir un nuage de points 3D, un modèle numérique de terrain, ou des orthophotos. Une solution gratuite, mais très limitée sera d’utiliser le logiciel 123D Catch d’Autodesk. C’est ce qu’à utilisé Charles Dunk dans l’exemple de la première video de cette page.

Le drone eBee de SenseFly est fourni avec une solution de Pix4D, le drone X100 de GateWing avec une solution développée par Trimble.

Autrement, il faudra se rabattre sur les solutions de photogrammétrie classiques (Agisoft PhotoScan, PhotoModeler, etc.)

La législation française

Il n’est pas possible de faire voler un drone sans ignorer la loi. La législation à ce sujet est en constante évolution. Pour simplifier, la loi a prévu plusieurs scenari de vol (4 principaux , fonction de la hauteur de vol, du peuplement de la zone, du poids du drone, de la visibilité, etc … Certaines sont contraignantes, et hélas, ce sont celles qui vont s’appliquer la plupart du temps pour des travaux photogrammétriques.

Conclusion

Dans le futur, pourquoi ne pas imaginer un drone emportant pour charge utile un scanner laser, une centrale inertielle, ou un récepteur GNSS ? Un premier pas a déjà été franchi, nous en parlions dans cet article où un quadricoptère réalise un levé d’intérieur en temps réél avec un scanner laser. Avec la miniaturisation des composants (prenons l’évolution de la taille du premier récepteur GPS avec un R10 par exemple), les perspectives à l’échéance de quelques années sont très encourageantes !

Astronomie, Photographie

Pratiquer la technique du time-lapse

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Le time-lapse est une technique cinématographique consistant à diffuser une série d’images plus vite que son rythme d’acquisition.

Exemple : je prends des photos toutes les 10 secondes puis je les monte en video pour les faire défiler à un rythme de 25 images/seconde. On visualise donc un phénomène 250 fois plus vite que son rythme réel.

C’est une technique idéale pour visualiser un phénomène trop lent, imperceptible à l’oeil nu. Par exemple, l’évolution de la marée, la construction d’un bâtiment, ou même … la rotation de la Terre ! Ou des étoiles plutôt. Enfin, ça revient au même finalement 😉

C’est justement d’étoiles dont il va s’agir.

En voici un exemple ici : Time-lapse sur le trio Vénus-Jupiter-Lune

Comment fait-on ?

Il faut un minimum de matériel et de connaissances en photo :

  • un appareil photo numérique (réflex de préférence)
  • un intervalomètre (s’il n’est pas intégré dans l’appareil)
  • un trépied ou un dispositif pour que l’appareil ne bouge pas
  • un objectif grand champ de préférence
  • une carte mémoire avec une bonne capacité
On va choisir un réglage manuel : il faut que l’exposition, le temps d’obturation, l’ouverture et la balance des blancs restent constants. (Nous verrons pourquoi.) Typiquement pour la nuit, 1000 ISO, 10 secondes, F5. On prend du jpeg plutôt que du RAW pour gagner de la place et une résolution moyenne, sachant que la video produite n’a pas besoin de dépasser le full HD (1080×1920).
On prend une image toutes les 15 secondes. Ce qui donne 240 images par heure. Donc en une heure d’acquisitions, on produit environ 10 secondes de film. Ouais, j’ai fait maths sup et maths spé :p
Le problème, c’est que ce réglage fixe est optimal pour la nuit noire, mais ne permet pas de prendre d’images au crépuscule, car avec 10 secondes de pose, les images seront surexposées. Et si l’on modifie les réglages durant l’acquisition, on risque de faire bouger l’appareil et de manquer des clichés.
Ok, j’ai mes photos, j’en fait quoi ?
Il faut les assembler. J’ai utilisé time-lapse assembler sur Mac. Il suffit d’indiquer le répertoire où se trouvent les images
Sur Windows, on peut utiliser Movie Maker.

Un second time-lapse a été réalisé en intérieur dans une véranda (on élimine le vent mais on ajoute des reflets) et en choisissant le mode semi-automatique priorité vitesse. L’appareil va donc jouer sur l’ouverture. Cela permet de prendre des clichés dès le coucher du soleil jusqu’à la nuit et de faire autre chose que de poireauter derrière l’appareil. L’inconvénient, c’est les sauts d’exposition qui, même s’ils sont légers, font scintiller la video. Il faut alors traiter les photos par lot avec un programme d’anti-flickering. Ca ne résout pas tout, il faut que je perfectionne les images dès la prise de vue. (Mesure de lumière matricielle VS. spot VS. pondérée ?)

Time-lapse depuis le centre de Visker from Alexandre Cazaux on Vimeo.