STMicroelectronics , le leader mondial des semiconducteurs dont les clients couvrent toute la gamme des applications électroniques, annonce une nouvelle famille de capteurs de distance haute résolution basés sur la mesure du temps de vol (ToF). Cette famille va procurer aux smartphones et dispositifs d’électronique grand public des capacités avancées de vision 3D et de mesure de profondeur.
 
Le capteur VD55H1 est le premier membre de cette famille de capteurs 3D. Il cartographie les surfaces en trois dimensions avec une résolution de plus d’un demi-million de points, en mesurant la distance de chaque point par rapport au capteur.

Le VD55H1 convient idéalement aux applications de réalité augmentée et de réalité virtuelle en plein essor, telles que la cartographie de pièces en intérieur, les jeux vidéo et les avatars en 3D.
Dans les smartphones, ce capteur améliore les performances photographiques en offrant notamment les fonctionnalités suivantes : l’effet « Bokeh » (flou d'arrière-plan), la sélection automatique de la caméra et la segmentation vidéo.
 
La sécurité par authentification faciale est également rendue plus robuste grâce à une résolution supérieure et à une plus grande précision des images 3D, ce qui améliore les applications telles que le déverrouillage du téléphone, les paiements via smartphones, et plus généralement les transactions sécurisées ou le contrôle d’accès. Dans le domaine de la robotique, le capteur VD55H1 permet de cartographier des scènes 3D haute résolution à des distances variées, avec à la clé de nouvelles fonctionnalités encore plus puissantes.
 

 
Les capteurs de mesure indirecte du temps de vol (iToF) tels que le VD55H1 calculent la distance qui les séparent des objets en mesurant le décalage de phase entre le signal réfléchi et le signal émis. Cette technique complète la mesure directe du temps de vol (dToF), qui compte le temps nécessaire à un signal émis pour être renvoyé au capteur. Grâce à son vaste portefeuille de technologies avancées, ST conçoit des capteurs de mesure directe et indirecte du temps de vol, et propose des solutions optimisées en fonction des exigences de l’application.

Le Lidar (LIght Detection And Ranging) est une technique de mesure de distance utilisant les propriétés de la lumière. Embarqué dans un avion, un scanner émet vers le sol des impulsions lumineuses (dans le proche infrarouge) à très haute fréquence. Le Lidar détecte les ondes réfléchies, enregistre leur temps de parcours et en déduit la position des points impactés. Le Lidar génère ainsi rapidement des millions de points géoréférencés en 3D. 

Pour la première fois en France avec le programme Lidar HD, un projet national de couverture Lidar Haute Densité aura lieu afin de disposer d’une description 3D très précise de son territoire au service des politiques publiques, du développement économique et de la recherche scientifique, dans un contexte de changement climatique à forts enjeux.

L’IGN est à la manœuvre de ce projet titanesque : 5 ans de chantier d’acquisition, 7000 heures de vol estimées, de nombreux partenaires impliqués pour obtenir une couverture du territoire de 10 points par mètre carré en moyenne pour des millions de points géoréférencés en 3D, et des données produites et publiées progressivement d’ici à 2025, en open data 

Selon la communiqué de presse, le Lidar permet de réaliser des cartographies 3D denses et précises, indispensables à une connaissance fine du territoire (sol, sursol) et au suivi de ses évolutions. Il répond à des besoins d’observation et d’analyse dans de nombreux domaines : prévention des risques naturels, connaissance de la ressource forestière, suivi de la Politique agricole commune (PAC), transition énergétique, aménagement du territoire, développement urbain durable, navigation aérienne, sécurité intérieure, révélation de vestiges archéologiques.

Enjeux technologiques: 
 

En fournissant des nuages de points lidar classifiés et données dérivés, Le programme Lidar HD va proposer des modèles numériques de terrain (MNT), des modèles numériques de surface (MNS) et va permettre à la France de passer d’une couverture progressive du territoire avec une densité moyenne de nuages de points de 2 points au mètre carré, à une couverture de 10 points par mètre carré en moyenne sur l’ensemble du territoire métropolitain et les départements d’outre-mer, à l’exception de la Guyane qui fera l’objet de mesures spécifiques.

Le chantier de production s’annonce titanesque. Avec les technologies actuelles, le projet nécessite près de 7 000 heures de vol. Les données produites vont représenter un volume total de 3 peta-octets (3 millions de giga-octets…). Elles seront progressivement diffusées en open data.

Des partenaires sollicités :

Le programme bénéficie d’un soutien important de l’État. Il a été lauréat, dans la catégorie transition écologique, de l’appel à projets 2020 du Fonds pour la transformation de l’action publique (FTAP) pour un montant de 21,55 millions d’euros. 22 millions d’euros sont mobilisés dans le cadre du volet agriculture et forêt du plan de relance présenté par le Gouvernement en septembre 2020. La Direction générale de la prévention des risques (MTE) a par ailleurs octroyé un financement de 4 M€ pour répondre à l’enjeu prioritaire de départements de l’Arc méditerranéen. Des partenaires, parmi lesquels la Région Occitanie, vont également contribuer à son financement.
Pour la mise en œuvre du programme, l’IGN s’appuie sur les consortiums sélectionnés en 2020 via l’accord-cadre sur la prise de vue aérienne et le lidar : Avineon/APEI, Geofit/Geofly, Eurosense/SFS et Sintegra/Pixair/BlueSky.
Les plateformes régionales d’information géographique auront également un rôle à jouer dans l’animation des communautés d’usagers notamment pour favoriser la prise en main des données produites, tout comme certains établissements publics (ONF, Cerema…) pour accompagner des usages métiers particuliers. 

Pour l’année 2021, les levés Lidar prioritaires représentent 70 blocs de 50 km de côté, soit 2500 km² chacun (cf. carte ci-dessous). Ces priorités sont supérieures à la capacité de collecte dans l’année afin de laisser une marge d’adaptation agile selon les contraintes météorologiques ou les autorisations de vol accordées par la direction générale de l’aviation civile (DGAC). Le lancement des levés lidar en sous-traitance a débuté en avril 2021. L’IGN a reçu les premiers livrables qui nécessitent quelques reprises pour atteindre l’ambition haute en densité. Les acquisitions réalisées sont en cours de validation.