TENEVIA FLOWSNAP^®
Solution de jaugeage par analyse d'images

Le principe de jaugeage par analyse d’images proposé par FlowSnap repose sur l’identification du mouvement de singularités à la surface de l’eau comme par exemple de petits flottants (branches, feuilles, bulles, …) ou des mouvements de structure de l’eau.

Afin d’obtenir des mesures de vitesse d’écoulement sur la section choisie par l’utilisateur, la mise en œuvre de la solution se décompose en deux étapes :

• La calibration : Cette étape peut être effectuée qu’une seule fois avant ou après l’acquisition d’une vidéo de mesure.
• La Mesure : Acquisition et traitement de séquences vidéo prises depuis une localisation voisine de celle choisie pour la calibration.

Ces deux étapes se matérialisent concrètement par des actions à réaliser sur le terrain et des traitements manuels et/ou automatiques effectués dans le logiciel.

Cette étape consiste à mettre en correspondance des points dont les cordonnées topographiques ont été relevées sur le terrain avec leur positon dans une image de calibration. Ces points peuvent être des repères fixes et temporaires, matérialisés uniquement lors de la calibration. Le matériel conseillé pour cette étape est le laser Leica S910 disponible dans la rubrique Matériel de FlowSnap. Cette calibration permet alors de convertir les vitesses mesurées en pixel seconde dans une unité métrique (ou anglosaxonne) quel que soit le niveau d’eau.

Grâce aux dernières fonctionnalités déployées au sein de FlowSnap, la distorsion des objectifs grand angle est corrigée. De plus, la mise en correspondance de points GRP (Ground Reference Points)  fixes et temporaires, est possible sans utilisation d’autres données. Lors de cette étape de calibration, il est également possible d’importer un profil en travers. L’interface du logiciel permet une fusion simple des données topographiques et bathymétriques.

Par ailleurs, le logiciel offre la possibilité de visualiser en 2D les interactions horizontales et verticales avec les différents points de calibration.

L’action de prise d’images consiste à réaliser une ou plusieurs vidéos ou séquences d’images (Time Lapse) du cours d’eau, correspondant au moment où le jaugeage doit être effectué.

La prise d’images doit être réalisée depuis un dispositif installé sur pied pour que la vidéo ou la séquence d’images ne soit pas perturbée par de mouvement de l’appareil.

La prise d’images correspond donc à la « partie terrain » d’une campagne de jaugeages dans FlowSnap.

La mesure est effectuée par traitement des images dans le logiciel FlowSnap. Une fois les vidéos ou séquences d’images réalisés sur le site, il suffit de suivre quelques étapes pour obtenir les mesures de vitesses.

1. Chargement des images ou de la vidéo (extraction des images)
2. Choix de la calibration
3. Spécification de la hauteur du plan d’eau au moment de la prise d’images
4. Recalage entre les images de mesure et l’image de calibration
5. Traitement des vitesses sur les couples d’images sélectionnés

La conception du logiciel favorise également la bancarisation et la gestion des différentes campagnes de mesures effectuées sur un même site, permettant ainsi de constituer un historique de mesure pour l’élaboration d’une courbe de tarage.

Le traitement des vitesses (5) peut être effectué de manière automatique par le logiciel et manuellement par l’utilisateur. Ce traitement permet d’obtenir un très grand nombre de vecteurs de vitesses sur la section (plusieurs centaines à plusieurs milliers), contrôlables visuellement sur une « image résultat ». La conception du logiciel favorise également la bancarisation et la gestion des différentes campagnes de mesures effectuées sur un même site, permettant ainsi de constituer un historique de mesures pour l’élaboration d’une courbe de tarage.

OBJECTIFS DE LA FORMATION

Cette formation a pour objectif de présenter les principes généraux permettant de passer de l’image (information en pixel) à une valeur réelle (information métrique) à partir de mesures effectuées sur le terrain. La formation vise également à fournir des conseils d’utilisation afin de réaliser des prises d’images exploitables et ainsi assurer une meilleure précision de la mesure. La formation s’adresse aux professionnels ou utilisateurs de la mesure en rivière, sans pré-requis particulier.

PROGRAMME

• Introduction à la technique d’analyse d’image (en salle) [connaissance théorique]
• Assistance à l’utilisation du matériel sur un site test [mise en pratique]
• Présentation du logiciel TENEVIA FlowSnap® [manipulation du logiciel]

Processeur : Processeur Intel® ou AMD avec prise en charge 64 bits, 2 cœurs ; Processeur 2 GHz ou plus
Système d’exploitation : Microsoft Windows 10 (64 bits)
Mémoire vive : Au moins 4 Go de RAM (8 Go recommandé)
Espace disque : Au moins 2 Go de disque pour l’installation. Prévoir de l’espace supplémentaire pour les calibrations et les images prises par l’utilisateur.
Connexion : Connexion Internet requise pour l’activation du logiciel

Au-delà des caractéristiques hydrologiques du site, le choix d’une section adaptée doit valider les points suivants :

• l’accessibilité en sécurité du site lors des crues
• la présence de points fixes pérennes visible sur les images (nécessaires pour le recalage)
• l’existence d’un référentiel limnimétrique ou d’un point fixe hors d’eau quelles que soient les conditions d’écoulement afin de déterminer la hauteur d’eau
• un courant de surface perceptible à l’oeil
• le positionnent au centre de l’image de la zone de mesure des vitesses de surface
• la visibilité des deux berges sur l’image

Par ailleurs, il est important d’anticiper la croissance de la végétation qui peut présenter un obstacle à des prises de vues futures.

Le temps moyen d’une calibration est de l’ordre d’une heure. Cela comprend acquisition des données terrain sur site et leur traitement sur ordinateur. La calibration n’est cependant à réaliser qu’une seule fois par site, préalablement ou postérieurement à la première prise d’images.

Le temps de traitement d’une séquence d’images peut varier fortement en fonction de l’expérience de l’utilisateur et de la taille du site. Le temps moyen observé pour un traitement optimal d’une séquence d’images est d’environ dix minutes. Le temps d’acquisition d’une prise d’images sur site peut se limiter à deux minutes.

Le matériel proposé par TENEVIA dans le PACK PHOTO est un appareil tropicalisé. Il offre l’avantage de résister aux projections d’eau et permet de réaliser des images de très bonne qualité (vidéo 4K). Une bonne résolution d’images permet en effet une meilleure utilisation de l’approche FlowSnap.

Toutefois, l’utilisation d’un autre appareil photo ou système de prise d’images (smartphone, caméra) est tout à fait possible.

• Mode « rafale photos »
  Pour une utilisation en mode  »rafale photos », il est nécessaire que l’appareil enregistre dans le fichier image des métadonnées exif .  Celles-ci doivent comporter un horodatage avec une précis. Il est également recommandé que le délai maximum entre deux images soit au maximum de 100ms.
• Mode « vidéo »
  Pour une utilisation en mode  »vidéo », il est recommandé d’utiliser une fréquence de prise d’images d’au moins 10 images par secondes.

Conseil : L’utilisation d’un trépied lors de la prise d’images est vivement recommandée afin d’éviter les mouvements parasites au sein d’une séquence d’images.

Oui, TENEVIA FlowSnap® permet d’importer des relevés topométriques sous la forme de fichiers CSV comprenant les coordonnées XYZ des points mesurés.

L’avantage du matériel recommandé par TENEVIA dans le PACK TOPO est d’associer à chaque point topographique mesuré une vignette photo. Cela facilite la mise en correspondance avec les points de l’image de calibration.

En cas d’utilisation d’un autre équipement de relevé topographique,  il est nécessaire de rigoureusement noter l’ordre de relevé des points pour être en mesure de les identifier avec certitude dans l’image de calibration.

La précision des mesures dépend de la résolution de l’image utilisée et de la précision de la calibration. Le respect strict du protocole terrain permet d’optimiser les mesures réalisées et leur exploitation. Une aide à la validation de la pertinence de la matrice géographique créée par l’utilisateur est incorporée au logiciel FlowSnap.

Non, la phase de calibration n’est à réaliser qu’une seule fois par site. Cette étape peut être réalisée préalablement ou postérieurement à la prise d’images.

Une calibration doit comporter une dizaine de points topographiques environ, répartis sur les deux berges de la rivière. Une partie de ces points doivent être des points fixes, toujours identifiables dans l’image. L’autre partie peut consister en des repères temporaires placés sur le site le jour du relevé de calibration.

Oui, FlowSnap peut être installé sur ordinateur portable. Cela permet par exemple de valider directement sur site les points relevés pour l’étape de calibration. Son ergonomie permet son utilisation sur le terrain.

La licence FlowSnap est délivré pour un poste. Une commande de plusieurs licences peut néanmoins être effectuée.