Qu’est-ce qu’un nuage de points ?

 

Si vous avez besoin de numériser les plans tels que construits de votre bâtiment à l’aide d’un scanner laser 3D, puis de les transformer en un modèle CAO 3D afin d’estimer, de détailler ou encore de rénover des projets de construction, vous vous demandez sûrement ce qu'est un nuage de points.

Afin de bien comprendre les nuages de points, il est nécessaire d’apprendre comment ceux-ci sont créés. 

Il suffit en fait de trois étapes pour générer un modèle de site en 3D. 

  • Numériser la zone avec un scanner laser 3D
  • Importer le nuage de points dans un logiciel de modélisation afin de visualiser la zone numérisée
  • Exporter le nuage de points et l’importer dans un système CAO/BIM

Premièrement, utilisez un scanner laser 3D pour numériser les mesures de votre site. Ensuite, importez le nuage de points créé par le scanner (et que vous ne pouvez pas encore voir) dans le logiciel de modélisation de nuages de points. Le logiciel permet de visualiser et de modéliser le nuage de points, qui à cette étape est une version numérique pixélisée de votre site. Enfin, exportez votre nuage de points depuis votre logiciel et importez-le dans un système CAO/BIM. 

Dans un article du blog Constructible, Aric Stott explique comment créer un modèle CAO 3D à partir d’un scanner laser 3D en prenant l’exemple d’une piscine olympique.

Les novices en matière de numérisation laser se posent souvent les questions suivantes : qu’est-ce qu’un nuage de points et à quoi sert l’étape intermédiaire (l’importation) ? En fait, les informations numérisées ne peuvent pas être importées directement dans le logiciel de CAO. Mais si vous le voulez bien, commençons par définir les nuages de points.

Qu’est-ce qu’un nuage de points ?

Lorsque vous numérisez un site, le scanner laser enregistre un très grand nombre de points de données provenant des surfaces numérisées. Il peut s’agir de murs, de fenêtres, de conduits, de tuyaux, de structures en acier, etc. Dans le cas de la piscine olympique, l’équipe de Stott a numérisé les points de données en incluant même les drapeaux suspendus au-dessus de la piscine et les flotteurs en plastique utilisés pour délimiter les couloirs de nage.

nuage de points piscine

La numérisation du projet d’Aric Stott, qui comprend la piscine et les drapeaux

Les points de données existent généralement le long des axes x, y et z de l’espace 3D numérisé.

Du ciel à l’art et de l’art aux logiciels : quelques éclaircies entre les nuages de points

Un nuage est une masse 3D composée de gouttelettes, de cristaux, d’eau et de nombreux autres éléments chimiques. De la même manière, un nuage de points est en trois dimensions et comprend un très grand nombre de minuscules points de données. Si l’on pouvait extraire ces points du scanner, ceux-ci formeraient un nuage dans lequel il serait possible de se promener.

La vidéo suivante en est un exemple. Voilà ce qu’on ressent lorsqu’on traverse un nuage de points.

Le nuage de points capturé par le scanner laser est donc une représentation précise de l’objet ou de l’espace scanné. Il est enregistré sous la forme d’un très grand nombre de points recouvrant la surface des objets. Un nuage de points définit un espace en enregistrant les points qui recouvrent les différentes surfaces de l’espace numérisé.

Et si ce n’est toujours pas assez clair, imaginez que le nuage de points est une œuvre peinte par pointillisme, une technique consistant à appliquer de petites touches de couleur (pas plus épaisses que la pointe d’un pinceau) sur une toile afin de créer une image. Vous connaissez certainement au moins une œuvre de ce type : « Un dimanche après-midi à l’Île de la Grande Jatte », peint par Georges Pierre-Seurat en 1884. Le tableau représente des hommes et des femmes de l’époque (chapeaux, tournures et ombrelles compris) se reposant sur une rive de la Seine alors que des voiliers naviguent en arrière-plan.

Peinture Pierre-Seurat

Un dimanche après-midi à l’Île de la Grande Jatte, Georges Pierre-Seurat, 1884

Si vous observez ce tableau de plus près, vous verrez chacun des points qui composent cette œuvre « pointilliste ». Le même principe s’applique aux nuages de points.

Peinture Pierre-Seurat aggrandi

De nombreux petits points constituent un ensemble, comme vous pouvez le voir sur le nuage de points de la piscine numérisée par Stott. L’image se compose de plusieurs points individuels, mais il est possible de reconnaître les objets qui entourent la piscine ainsi que de deviner l’échelle de la pièce.

Afin d’obtenir le nuage de points de la piscine, Stott et son équipe ont numérisé la pièce à partir de six différents emplacements puis importé les fichiers numérisés dans Trimble RealWorks, logiciel de modélisation de nuages de points. Le logiciel génère alors une représentation graphique du nuage de points.

Plusieurs nuages pour former un ensemble

Étant donné que le scanner ne peut pas obtenir de points pour des surfaces qu’il ne « voit » pas, il est parfois nécessaire d’effectuer plusieurs numérisations à différents emplacements afin d’obtenir une vue complète du site. Grâce à Trimble RealWorks, l’équipe de Stott a pu relier automatiquement les six nuages de points issus des six numérisations réalisées à différents emplacements afin de générer une représentation graphique du nuage de points de la piscine.

Une fois importé dans le logiciel, le nuage de points peut être traité, manipulé et modifié en fonction des besoins de l’utilisateur. Le logiciel permet également la gestion, l’analyse et la modélisation avancée des données de nuages de points.

Afin de pouvoir travailler avec les données numérisées dans un modèle CAO, vous devrez exporter le nuage de points depuis votre logiciel et l’importer dans un logiciel de modélisation CAO dans lequel les données seront transformées en objets et surfaces 3D. Pour ce faire, vous pouvez par exemple utiliser Trimble RealWorks. 

Dans le passé, les nuages de points étaient trop grands pour être importés directement dans un logiciel de modélisation 3D. Mais les logiciels de CAO d’aujourd’hui peuvent gérer de très larges ensembles de données.

Si les entreprises de construction semblent avoir compris l’utilité des scanners laser 3D pour la création de modèles CAO ou Revit , les employés peuvent parfois ne pas réaliser l’importance de la deuxième étape permettant de passer de la numérisation au modèle : le nuage de points. Mais la prochaine fois qu’ils créeront le devis d’un projet pour lequel il n’existe aucun blueprint, ils pourront remercier les nuages... et pas ceux qui se trouvent au-dessus de leur tête !

Evolution scanners