Comment traiter les données LiDAR et photogrammétriques d’un smartphone dans Agisoft Metashape ?

Ces dernières années, les smartphones modernes sont passés du statut de simples appareils photographiques à celui de puissants outils de numérisation 3D. Plusieurs appareils mobiles haut de gamme, dont les modèles iPhone Pro d’Apple et certaines tablettes avancées, intègrent désormais des capteurs LiDAR capables de capturer des informations sur la profondeur en temps réel.

Si les scans LiDAR des smartphones permettent à eux seuls de générer rapidement des modèles 3D, leur précision géométrique et la qualité de leur texture sont souvent limitées par rapport à la photogrammétrie traditionnelle. Cependant, en combinant les données LiDAR avec des images haute résolution traitées dans Agisoft Metashape, les professionnels peuvent créer des modèles 3D détaillés et précis adaptés à la visualisation, à la documentation et même à certains flux de travail de mesure.

Ce flux de travail hybride – combinant le balayage LiDAR et la photogrammétrie – offre une approche puissante pour capturer des environnements complexes tels que les intérieurs, les sites patrimoniaux, les zones de construction et les installations industrielles.

Comprendre la technologie LiDAR pour smartphone

LiDAR, qui signifie Light Detection and Ranging, est une technologie de télédétection qui mesure les distances en émettant des impulsions laser et en calculant le temps nécessaire à la lumière réfléchie pour revenir au capteur.

Dans les smartphones, les capteurs LiDAR sont principalement conçus pour améliorer les applications de réalité augmentée et la perception de la profondeur pour la photographie. Ils émettent une lumière infrarouge et mesurent la distance par rapport aux surfaces environnantes, générant ainsi une carte de profondeur de l’environnement.

Bien que les capteurs LiDAR des smartphones soient plus petits et moins puissants que les scanners LiDAR professionnels, ils sont toujours capables de capturer des données spatiales étonnamment utiles.

Les capacités LiDAR typiques d’un smartphone sont les suivantes

• Capture de la profondeur jusqu’à environ 5 mètres
• Analyse de l’environnement en temps réel
• Génération de nuages de points ou de maillages de base
• Intégration avec les applications de RA et de numérisation

De nombreuses applications mobiles telles que Polycam, SiteScape et Scaniverse permettent aux utilisateurs d’exporter des scans LiDAR sous forme de nuages de points ou de modèles de maillage qui peuvent être traités ultérieurement dans des logiciels professionnels.

Pourquoi combiner LiDAR et photogrammétrie ?

La photogrammétrie et le balayage LiDAR ont tous deux des atouts et des limites qui leur sont propres.

La photogrammétrie excelle dans la capture de textures à haute résolution et de détails de surface fins à l’aide de photographies. Cependant, elle peut rencontrer des difficultés dans les zones à faible contraste visuel, les surfaces réfléchissantes ou les motifs répétitifs.

Le LiDAR, quant à lui, mesure directement les distances géométriques et peut capturer la structure spatiale même dans des zones où la photogrammétrie pourrait échouer.

En combinant ces deux techniques, il est possible de bénéficier des avantages des deux technologies.

Les principaux avantages d’un flux de travail hybride sont les suivants

• Amélioration de la stabilité géométrique
• Meilleure reconstruction des structures complexes
• Textures de meilleure qualité à partir de photographies
• Alignement plus rapide des ensembles d’images
• Meilleure couverture des surfaces à faible texture

L’approche combinée est donc particulièrement utile pour les environnements intérieurs, la documentation architecturale et la création rapide de jumeaux numériques.

Aperçu d’un flux de travail typique

Le flux de travail hybride LiDAR et photogrammétrie comprend généralement trois étapes principales.

1. Capturez des données LiDAR à l’aide d’une application de numérisation pour smartphone
2. Prendre des photos haute résolution de l’environnement
3. Combinez et traitez les ensembles de données dans Agisoft Metashape

Le balayage LiDAR fournit une référence géométrique initiale, tandis que les photographies sont utilisées pour reconstruire la géométrie détaillée et les textures.

Capturer des données LiDAR avec un smartphone

La première étape du processus consiste à capturer des données LiDAR à l’aide d’un smartphone compatible.

Plusieurs applications sont capables d’exporter des scans LiDAR en tant qu’ensembles de données 3D. Les choix les plus courants sont les suivants :

• Polycam
• Scaniverse
• SiteScape
• Scanner 3D

Lors de la capture de données LiDAR, il est important de se déplacer lentement dans l’environnement et de s’assurer que toutes les surfaces pertinentes sont scannées.

Les bonnes pratiques en matière de numérisation sont les suivantes

• Maintenir un mouvement régulier de la caméra
• Assurer un chevauchement suffisant entre les zones de balayage
• Éviter les mouvements brusques
• Balayage sous plusieurs angles

Après la numérisation, exportez le jeu de données sous l’une des formes suivantes :

• Nuage de points (LAS ou PLY)
• Modèle de maillage (OBJ ou GLB)

Ces formats peuvent ensuite être importés dans Metashape.

Capture d’images photogrammétriques

Après la collecte des données LiDAR, l’étape suivante consiste à prendre des photos pour le traitement photogrammétrique.

Pour obtenir les meilleurs résultats, utilisez un appareil photo capable de produire des images en haute résolution. Même les appareils photo des smartphones peuvent donner de bons résultats si les conditions d’éclairage sont bonnes.

Les pratiques recommandées en matière de capture d’images sont les suivantes :

• Chevauchement important des images (70-80%)
• Paramètres d’exposition cohérents
• Éviter le flou de bougé
• Capturer des images à partir de plusieurs points de vue

Ces images seront ensuite traitées dans Metashape pour générer la reconstruction 3D finale.

Importation de données dans Agisoft Metashape

Une fois les deux ensembles de données capturés, l’étape suivante consiste à les importer dans Agisoft Metashape.

Le flux de travail typique consiste d’abord à importer les images photogrammétriques.

1. Créez un nouveau projet Metashape
2. Ajouter les photos capturées
3. Lancer l’alignement des photos

Metashape détectera automatiquement les caractéristiques communes aux images et estimera la position de la caméra.

Une fois l’alignement terminé, le jeu de données LiDAR peut être importé comme référence supplémentaire.

Utilisez la fonction Importer un nuage de points pour charger le nuage de points LiDAR dans le projet.

Alignement des données LiDAR avec la photogrammétrie

Pour combiner efficacement les deux ensembles de données, le nuage de points LiDAR doit être aligné sur le modèle photogrammétrique.

Ce processus peut être réalisé à l’aide de points de contrôle ou d’outils d’alignement manuels.

Une approche commune consiste à identifier plusieurs caractéristiques reconnaissables qui existent dans les deux ensembles de données. Il peut s’agir d’angles, d’éléments structurels ou d’objets distinctifs.

Une fois ces points mis en correspondance, le balayage LiDAR peut être aligné sur la reconstruction photogrammétrique.

Après l’alignement, les données LiDAR peuvent servir de référence géométrique pour la suite du traitement.

Génération du nuage de points dense

Après l’alignement des images et l’intégration LiDAR, l’étape suivante consiste à construire un nuage de points dense.

Cette étape permet de reconstruire la géométrie détaillée en triangulant les pixels correspondants sur l’ensemble de l’image.

Les paramètres recommandés sont les suivants :

• Qualité : élevée
• Filtrage en profondeur : Léger

Le nuage dense qui en résulte représente la géométrie reconstruite finale.

Dans de nombreux cas, les données LiDAR peuvent contribuer à améliorer la stabilité de la reconstruction et à réduire le bruit dans les zones à faible texture.

Construction du modèle 3D final

Une fois le nuage dense généré, l’étape suivante consiste à créer le modèle de maillage.

Le maillage convertit le nuage de points en une surface 3D continue.

Les paramètres typiques de génération de maillage sont les suivants :

• Type de surface : Arbitraire
• Données de base : Nuage dense
• Nombre de visages : Élevé

Enfin, les textures sont générées en projetant les photographies originales sur la surface du maillage.

Cette étape permet d’obtenir un modèle 3D très réaliste avec un aspect visuel détaillé.

Applications des flux de travail hybrides LiDAR et photogrammétrie

L’intégration de la technologie LiDAR et de la photogrammétrie des smartphones ouvre de nouvelles perspectives pour la capture rapide de données en 3D.

Ce flux de travail est particulièrement utile pour :

• Jumeaux numériques intérieurs
• Documentation architecturale
• Suivi de la construction
• Préservation du patrimoine culturel
• Gestion des installations
• Inspections industrielles

La numérisation LiDAR par smartphone étant rapide et portable, elle permet de collecter rapidement des données, même dans des environnements complexes.

Limites à prendre en compte

Malgré ses avantages, la technologie LiDAR pour smartphone présente encore plusieurs limites.

Les principales limitations sont les suivantes :

• Portée de balayage inférieure à celle des scanners LiDAR professionnels
• Densité limitée du nuage de points
• Bruit potentiel dans les données de profondeur
• Précision réduite dans les environnements étendus

Pour les tâches topographiques de haute précision, les systèmes LiDAR professionnels ou les caméras de photogrammétrie spécialisées restent les outils privilégiés.

Cependant, pour la capture rapide de l’environnement et la documentation numérique, l’approche hybride LiDAR et photogrammétrie peut produire d’excellents résultats.

Conclusion

La combinaison de la numérisation LiDAR et de la photogrammétrie sur smartphone représente une nouvelle orientation passionnante dans la capture de la réalité en 3D.

En intégrant la géométrie LiDAR aux textures photographiques haute résolution dans Agisoft Metashape, les professionnels peuvent créer des modèles 3D détaillés de manière efficace et avec un minimum d’équipement.

Au fur et à mesure que les capteurs des smartphones s’améliorent, ce flux de travail hybride deviendra probablement un outil de plus en plus précieux pour les architectes, les géomètres, les chercheurs et les professionnels du patrimoine numérique.

Pour les utilisateurs qui souhaitent expérimenter des flux de travail photogrammétriques innovants, la combinaison du LiDAR sur smartphone et d’Agisoft Metashape constitue une solution puissante et accessible.