Reconstruction intérieur/extérieur de bâtiments – BIOM

Le projet Modelisation Intérieur/Extérieur de Bâtiments (BIOM) vise à la modélisation automatique et simultanée de l'intérieur et de l'extérieur de bâtiments à partir de données d'acquisition image et Lidar (nuages de points denses). L'objectif est d'atteindre une représentation 3D complète, précise, sémantisée et simple du bâtiments et des objets fixes qui en font partie (portes, fenêtres, balcons, tuyaux, radiateurs, ...) dans une représentation BIM (Building Information Model) qui permet de gérer tout le cycle de vie du bâtiment. La modélisation intérieur/extérieur est vue comme un processus conjoint où les deux aspect collaborent pour tirer partie de leurs complémentarités sémantiques et géométriques. Cette approche globale permettra une reconstruction plus complète, correcte, précise et cohérente des bâtiments.
La première ambition du projet BIOM est d’intégrer des sources de données hétérogènes car la modélisation complète d’un bâtiment requiert des acquisition intérieures et extérieures aériennes et au niveau du sol. Le projet vise aussi à exploiter la complémentarité image/LiDAR et à gérer les occultations dues au mobilier intérieur et urbain. Enfin, une large variété de styles architecturaux, d’arrangements intérieurs et de nombreux types d’objets devront être gérés.
Les approches de l’état de l’art traitent en général soit de l’extérieur, soit de l’intérieur et en se limitant alors souvent à une seule pièce, au mieux un seul étage, et souvent en utilisant des a priori très forts de parallélisme et d’orthogonalité qui ne sont pas nécessairement vérifiés. De notre point de vue, aucune méthode n’a proposé une modélisation conjointe intérieur/extérieur dans le cadre d’un formalisme unifié.
Après une analyse séparée des données acquises à l’intérieur et l’extérieur, nous proposons de formaliser les a priori complexes sur la structure des bâtiments et des objets inclus de manière probabiliste. Un problème ouvert crucial dans la modélisation probabiliste à partir de nuages de points est la prise en compte de la granularité des objet et la topologie de larges scènes partiellement occultées. De ce point de vue, nos recherches chercheront le meilleur compromis entre les approches de modélisation générative ou procédurales et la reconstruction par généralisation ou à partir de primitives. De plus, un compromis entre les approches non supervisées rapides et supervisées expressives et détaillées pour la reconnaissance d’objets sera recherché.
Le projet BIOM s’intéressera à des cas d’application multi-échelles et à leurs besoins en modélisation et développera des méthodologies opérationelles pour produire des modèles BIM prêts à l’usage dans les formats IFC et CityGML standards. Des preuves de concept couvrant différentes phases et aspects d’un projet urbain seront expérimentées sur deux sites et industrialisées au travers de services web. Le développement de nouvelles méthodologies et services (simulations, optimisations,...) basées sur des clones virtuels de bâtiments ne peuvent s’appliquer qu’au sous ensemble très limité de bâtiments qui disposent de ces clones. Le projet BIOM proposera comme solution une méthodologie de référence robuste et exhaustive de modélisation BIM à partir de données d’acquisition pour adresser un large champs d’applications: inventaire et études urbaines, gestion du chantier et du cycle de vie, phase d’occupation, consultation et communication des informations urbaines. Le projet a un potentiel applicatif important pour des produits industriels. L’IGN et le CSTB travailleront avec des partenaires industriels et les authorités publiques sur la valorisation des références produites. Un appel à initiatives ouvert à partir de ces références sera proposé aux PMEs et start-ups pour susciter l’intérêt de nouveaux acteurs du domaine et générer des services innovants.