Scanning statique, dynamique et SLAM : qu'est-ce que c'est ? Avantages et inconvénients

La cartographie et la modélisation sont des domaines qui ont beaucoup évolué, notamment sur les technologies de scanning, ces dernières années. Dans cet article nous allons explorer les atouts et les limites du scanning statique et dynamique en nous penchant sur la technologie SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) de scanning dynamique.

LA TECHNOLOGIE DE SCANNING STATIQUE

La technologie de scanning statique fait référence à l’utilisation de scanners fixes pour collecter des données sur un environnement intérieur ou extérieur. Ces scanners sont installés en un ou plusieurs emplacements à la suite pour capturer des images ou des données d’une zone.

Les atouts du scan statique :

  • La précision : Les scanners statiques offrent une résolution et une précision élevées.
  • La qualité des données : Ils fournissent des données détaillées et de haute qualité, permettant une analyse en profondeur et la création de modèles 3D très précis.
  • La fiabilité : Ils sont moins susceptibles d’être affectés par des variables environnementales, ces scanners produisent des résultats cohérents.

Les limites du scan statique :

  • L’immobilité : Les scanners statiques nécessitent de multiples déplacements et recalibrations pour couvrir de grandes zones, ce qui peut être chronophage.
  • Le manque de polyvalence : Du fait de son immobilité, ce type de technologie ne peut pas être utilisée sur des vecteurs mobiles ou dans des environnements très contraint

LA TECHNOLOGIE DE SCANNING DYNAMIQUE

Contrairement au scanner statique, le scanner dynamique est utilisé en mouvement, que ce soit porté par des personnes ou embarqué sur différents vecteurs comme des véhicules (hélicoptère, voiture, quad, etc;) ou des drones (aériens, terrestres, marins).

Les avantages du scan dynamique : 

  • La flexibilité : Grâce à sa capacité à être transporté très facilement sur un très grand nombre de vecteur, on pourra l’utiliser dans des typologies de cas plus variées. 
  • La rapidité de collecte : Ils fournissent des données détaillées et de haute qualité en très peu de temps, minimisant le temps passé sur site.
Les limites du scan dynamique :
  • Compromis sur la précision : La méthode de captation mobile implique le sacrifice d’une partie de la précision par rapport à des méthodes statiques.

TECHNOLOGIE SLAM

SLAM est l’acronyme de Simultaneous Localization and Mapping, une technique avancée utilisée principalement en robotique autonome. Elle permet de construire ou de mettre à jour une carte d’un environnement inconnu tout en se localisant simultanément à l’intérieur de cette carte en temps réel. Cet algorithme va donc permettre une modélisation en se référant non plus à une position GNSS mais à un objet. On pourra donc envoyer un robot équipé d’un scanner dynamique SLAM pour cartographier des zones complexes, vastes ou encore confinées sans risques pour le matériel.

L'Hovermap ST-X par Emesent

L’HoverMap ST-X a été conçu par la société australienne Emesent dans le but de numériser de manière rapide différents types d’environnement. L’Hovermap peut être facilement monté sur un drone, robot, un véhicule ou par une personne à la main ou via un sac à dos. Grâce à sa polyvalence, on retrouvera le même type de performances d’acquisition dans des environnements intérieurs ou extérieurs, en surface ou en sous-sol pour une cartographie qualitative.
Plus d’infos.

Cas d'usages

Utilisation à la main en zone confinée (Fourvière) :

Nous sommes intervenus pour un cas d’usage sur la Basilique de Fourvière en mélangeant capteurs aériens et terrestres.
Le but de la captation était de combiner différentes technologies pour le scan intérieur et extérieur du bâtiment. Nous avons utilisé le scanner dynamique LiDAR SLAM HoverMap ST pour la partie intérieure et les alentours extérieurs de la Basilique ainsi que le Mavic 3 Enterprise RTK pour les extérieurs
Nous avons scanné la basilique en 2h environ avec un nuage constitué de 1 milliard de points.

Utilisation sur un bateau drone

Le LiDAR Slam peut également être monté sur différents types de vecteur et notamment notre drone marin de bathymétrie Vasco. Dans cet exemple on peut voir la numérisation du dessous d’un pont et également des berges tout en captant les données de profondeur avec la sonde bathymétrique.

Utilisation sur le Matrice 300

La société Emesent propose différents types de licences logicielles qui rendent accessibles plusieurs niveaux d’autonomie dans la captation. Dans cet exemple, on retrouve l’HoverMap ST avec la version logiciel Autonomy monté sur le Matrice 300 RTK.
Ce combo permet au drone d’évoluer en totale autonomie. Il est en effet capable de naviguer dans le nuage de point constitué en temps réel et donc d’éviter des obstacles en les contournant (si possible).
Ici, on demande au drone d’évoluer dans un tunnel dans le but d’en numériser l’intérieur afin d’éviter d’y envoyer un technicien.

EN CONCLUSION

La sélection de la technologie de scanning va fortement dépendre de l’application, du but et du niveau de qualité recherché, au même titre que le choix des vecteurs de captation. Les technologies statiques et dynamiques offrent des avantages différents, mais le SLAM se distingue par sa capacité à améliorer l’autonomie et l’efficacité des machines dans des environnements complexes et inconnus. Ces technologies sont en évolution constante et permettent de capter des données qualitatives dans des zones de plus en plus contraintes. Combinées à l’utilisation de drones ou ROV, elles permettent encore une fois de gagner en efficacité tout en limitant le risque humain.

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