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Globes virtuels Nouveaux développement et applications

Prof. Dr. Stephan NebikerFHNW Fachhochschule NordwestschweizHochschule für Architektur, Bau und GeomatikInstitut Vermessung und Geoinformation

© 2010 FHNW / IVGI

stephan.nebiker@fhnw.ch

geo.3d: Innovations et développements des géodonnées 3D en SuisseHEIG-VD, Yverdon, 17 november 2010

Contenu

Introd ction / objectifsIntroduction / objectifs

Globe virtuel i3D

Actualité: recherche, développement et application

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Perspective: OpenGlobe SDK et i3D Open Source ?

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Globes virtuels Technologies actuelles– Google Earth– Microsoft Bing Maps 3DMicrosoft Bing Maps 3D– NASA World Wind– ESRI ArcGlobe– Leica TITAN– …

Seuils de performance marquants

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– streaming de très gros jeux de données– grandes quantitiés de POI & objets 3D– intégration des recherches Web

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Globes virtuels – les premières 10 années folles

1997/98 Fondation de Skyline Software 2004 Google achète KeyholeSystems & Viewtec

2000 Fondation de GEONOVA(FHNW) et Google

2001 "Flug durch die Schweiz" (GEONOVA): 1er visualisation d‘un pays entier basée sur le W b

NASA lance World Wind

2005 Lancement de Google EarthLeica lance Virtual ExplorerMicrosoft achète GeoTango

2006 Microsoft lance Virtual Earth (aujourd’hui: Bing Maps 3D). IGN (F ) l Gé P t il (3D)

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Web.Fondation de Keyhole

2002 Fondation de 3D GEO(HPI Potsdam) etGeoTango (York University)ESRI lance ArcGlobe (env.)

IGN (Fr) lance GéoPortail (3D)

2008 Autodesk reprend 3D GEO

2010 Apple achète Poly9

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Spectre d‘application des globes virtuels: hier une vision, aujourd‘hui la réalité

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Nebiker, 2003.GMT2003, Pontresina

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Introd ction / objectifsIntroduction / objectifs

Globe virtuel i3D

Actualité: recherche, développement et application

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Perspective: OpenGlobe SDK et i3D Open Source ?

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Motivation pour le propre globe virtuel i3D à la FHNW

Faiblesses des globes existants:g

– pas de contenus « streamable », dynamique ou en temps-réel

– intégration limitée de jeux de données spécifiques au client (p. ex. SwissImage)

– pas d’intégration de données alti. spécifiques au client (p. ex. MNT25, MNT-MO)

– extensibilité limitée (p.ex. langage de programmation libre etc.)

– Développement d’algorithmes/scripts de base impossible!

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Développement d algorithmes/scripts de base impossible!

– p.ex. superposition de vidéos (Augmented Reality/Mixed Reality)

– p.ex. streaming de nuages de points

– p.ex. applications côté-serveur

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Demo

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Particularités / caractéristiques

Globe virtuel de la FHNW

q

– moteur de géo-visualisation 3D de 3ème génération

– rendu ellipsoïdique sur l‘ellipsoïde WGS-84

– optimisé pour la nouvelle génération de GPUs et CPUs

– prévu pour l‘intégration de données temps-réel

Canaux de contenu en streaming

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Canaux de contenu en streaming

– pour des données altimétriques, images, POI et objets 3D, et nouvellement pour les

nuages de points.

– streaming par le réseau ou par des lecteurs locaux

– pré-traitement à l‘aide d‘algorithmes de parallélisation

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Bases géodésiques de i3D

Système de référence géodésique

– ellipsoïde WGS-84 et datum& modèle de géoïde mondial

– enregistrement et représentationde hauteurs orthométriques

– viewer: en WGS-84 géocentrique

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Partitionnement & indexage des données images et altimétriques– division lat-lon avec projection Mercator– limite de latitude env. ± 85°

(≈ jeu de données mondial quadratique)– index quadtree

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Streaming de géodonnées

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Données altimétriques dans les globes virtuels

Modèles raster/grille vs. TIN

grille TIN

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+ structure simple (≈ images)– régions lisses: redondance– triangles inutiles (visualisation)– inadapté pour du haut niveau de

détail

– structure de données complexe à traiter et manipuler

+ modélisation de terrain sans redondance+ extensible: surfaces 3D etc.

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Introd ction / objectifsIntroduction / objectifs

Globe virtuel i3D

Actualité: recherche, développement et application

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Perspective: OpenGlobe SDK et i3D Open Source ?

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Sujets de recherche et activités dans le domaine des globes virtuels

De la visualisation 3Dde paysage interactive…

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…à une plateformede géocollaboration 3Det d’informationen temps réel et de haute qualité

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Intégration de capteurs mobiles dans i3D via un framework de géocollaboration

intégration de données vidéo

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Virtual & Augmented Monitoring – projet CTI UAVision

Applications « 3D-Monitoring- & Rapid Mapping » basée sur des images de mini-drones (Mini UAS) en temps-réel

But du projetDatalink léger et sans-fil pour des capteurs image multi-usages

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Acquisition d’images et Mission-Management complet directement intégré dans le globe virtuelSupport de divers mini-drones (ailes fixes & hélicoptères)

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UAVision Software Suite – sur la base de i3D

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UAVision – Mission Management dans le globe virtuel i3D

Mission Planning

Mission Simulation

Mission Control

Virtual Piloting

Real-time Monitoring

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Real time Monitoring– Virtual Monitoring– Augmented Monitoring

Rapid Mapping

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Monitoring d‘objets réels dans un environnement de Mixed Reality

Superposition de vidéo issues de drones dans le globe virtuel

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Projet CTI UAVision – scénarios d‘application

Monitorage en temps réel et cartographie par mini-dronesMonitorage en temps réel et cartographie par mini drones

– Surveilleance / lutte contre les incendies de forêts et de brousse

– Inspection et surveillance de pipeline

– Cartographie rapide de catastrophes naturelles (tremblements de terre,

inondations)

– Surveillance et analyse du trafic

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Surveillance et analyse du trafic

– Applications de télédétection en agronomie, foresterie et environnement

– …

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Paradigmes alternatifs de modélisation 3D

pour des vues terrestres riches en détails

Approche de modélisation à partir d’images

Prises de vue panoramiques en véhicule– p. ex. Google Street View

Prises de vue perspectives– p. ex. Microsoft PhotoSynth

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Modélisation à partir de nuages de points

'Rich Point Clouds' issus de MLS

Rôle central des globes virtuels!

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Support de nuages de points 3D dans le globe virtuel i3D (Sparse Voxel Octree)

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Nuages de points 3D dans le globe virtuel (FHNW Campus Muttenz)

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Notion de temps dans les globes virtuels? (Solothurn 1830 in Google Earth)

Fernsehbeitrag SF Einstein& 3D-Szene Google Earth

www.fhnw.ch/habg/solothurn3d

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Temps (et sémantique) dans les globes virtuels – exemple de Soleure 1830

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Visualisation d’informations dans les globes virtuels

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Dissertation S. BleischBTh: Läderach (2007), Burkhard (2008), Cavegn (2009)

iPointer® OverviewiPointer®Toolbox

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Le globe virtuel comme ordinateur base pour les LBS 3D!

WWW

iPointer®1

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i3D-basedObject Identification

+Content Aggregator

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Introd ction / objectifsIntroduction / objectifs

Globe virtuel i3D

Actualité: recherche, développement et application

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Perspective: OpenGlobe SDK et i3D Open Source ?

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OpenGlobe SDK SDK multiplateforme pour les globes virtuels avec env. 300 fonctions

Support pour: C++, C#, Visual Basic, Python, Java …

Échelonable des smartphones jusqu’aux PC haut-de-gamme

Support des plateformes 32- et 64-bit

Réalisation simple d’applications « globes

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Réalisation simple d applications « globes virtuels » sur toutes les plateformes

Tourne dans les navigateurs Web avec WebGL (Firefox, Chrome, Safari, Opera) ou Plugin (IE).

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Production de sa propre application « globe virtuel »

Un globe virtuel en 4 lignes de code…

int window = ogCreateWindow(640,480,32,false);int globe = ogCreateVirtualGlobe(window);ogAddImageLayer(globe,"http://www.myglobe3d.com/images/world500");ogAddElevationLayer(globe, "http://www.myglobe3d.com/elevation/srtm");

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i3D comme projet Open Source

« Call for Expression of Interest » en cours– feedback positif

Planification temporelle– travaux préparatoires / consolidation OpenGlobe SDK: jusqu’à Q1/2011– démarrage prévu: Q2/2011

Intéressé?

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– e-mail à stephan.nebiker@fhnw.ch

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Résumé

Globes virtuels 3D

beaucoup plus que les solutions de visualisation Web 3D

Ra&D: temps réel, géocapteurs, collaboration, Mixed Reality, 3D LBS

globe virtuel comme capteur

nuages de points 3D (Rich Point Clouds)

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nuages de points 3D (Rich Point Clouds)nouveau paradigme pour la modélisation urbaine 3D (+ modèles à partir d’images)

i3D Open Source: alternative possible aux globes virtuels commerciaux

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Merci beaucoup pour votre attention!

Questions ? Contributeurs:

stephan.nebiker@fhnw.ch

– Martin Christen– Hannes Eugster– Kevin Flückiger– Robert Wüest– Susanne Bleisch– Andreas Barmettler

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EuroSDR Project on Virtual Globes, Final Project Report, www.eurosdr.net

– Lukas Läderach– Joel Burkhard– Stefan Cavegn– Jonas Schmid

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