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Aujourd’hui utilisée dans de nombreux domaines tels que la topographie, la cartographie, les SIG, l’architecture, l’industrie, la géologie, l’archéologie ou encore dans la Défense, la photogrammétrie a connu des progrès spectaculaires ces dernières années et a littéralement investit le champ des applications de la mesure 3D.  Véritable alternative aux systèmes à balayage laser dont elle semble menacer les investissements existants, la photogrammétrie permet la modélisation en 3D d’environnements complexes à partir d’images orientées tout en permettant de relativiser les coûts.

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Si la photogrammétrie connaît un tel succès, c’est avant tout parce que son emploi ne nécessite aujourd’hui qu’une quantité de matériel réduite et des connaissances basiques pour obtenir un résultat probant. L’utilisation d’un appareil photo numérique ainsi que d’un logiciel dédié (comme il en existe beaucoup aujourd’hui) est à la portée de tous et suffit pour créer des rendus 3D de qualité. La flexibilité de la photogrammétrie change véritablement la donne et permet de couvrir un large champ d’applications allant de la réalisation de modèles numériques de surface (MNS) à la modélisation intérieure ou extérieure d’environnements en 3D.

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Le renouveau d’une discipline

Inventée il y a près de 150 ans, la photogrammétrie connaît une nouvelle jeunesse depuis le tournant du millénaire grâce à l’évolution des technologies numériques. Auparavant réservé à des opérateurs qualifiés possédant du matériel spécialisé, l’essor de l’informatique et des capteurs numérique a permit de lever certaines barrières technologiques et propulser la photogrammétrie au-devant de la scène géospatiale pour la production de données 3D.

 

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L’utilisation de moyens de calcul informatisés de plus en plus puissants a permis de reconsidérer progressivement toutes les étapes de traitement des images pour offrir une meilleure prise en compte des aberrations optiques des caméras et réaliser des calculs de corrélation entre les images. La chaîne de production 3D peut être aujourd’hui entièrement automatisée pour un coût modéré, rendant la photogrammétrie accessible à un plus large public.

 

Dans une autre mesure, la multiplication des capteurs, appuyée notamment par l’émergence des drones ces dernières années a fortement contribué au renouveau et à la démocratisation de cette discipline.

Principe de la photogrammétrie

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Le principe général de la photogrammétrie se base sur la perception humaine du relief par observation stéréoscopique. C’est ce que nous faisons quotidiennement grâce à nos yeux. A partir de deux clichés, il est possible de reconstituer le même processus. La détermination de l’objet est alors basée sur la mesure des coordonnées, dans l’espace image.

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La photogrammétrie aérienne consiste à effectuer deux prises de vues d’une même zone depuis deux positions différentes en vol. L’élément fondamental de cette mesure est la parallaxe horizontale à partir de laquelle peut être calculé la distance à l’objet. Par corrélation automatique, on effectue une identification précise de chacun des pixels de la première image d’un couple stéréoscopique dans la seconde, les points homologues. Tout écart entre altitude vrai et altitude à priori génère une parallaxe proportionnelle à l’angle stéréoscopique.

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Le traitement numérique des images utilise une méthode de corrélation d’images en multi stéréoscopie en se basant sur différentes résolutions. Cette approche multi-résolution, est à la fois rapide et robuste, elle consiste à effectuer successivement l’appariement pour différents niveaux de résolution. La corrélation est effectuée de manière successive sur une pyramide d’images jusqu’à l’obtention d’un modèle 3D très résolu.

 

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Les prises de vue aériennes.

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Les prises de vues aériennes verticales ou obliques permettent généralement d’obtenir des produits 3D mieux résolus et plus précis qu’avec l’imagerie spatiale mais sur des étendues souvent plus restreintes, ce dernier facteur dépend bien sûr du système employé pour l’acquisition des prises de vues.

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Depuis quelques années maintenant, ce secteur a vu émerger en masse les drones légers dont l’utilisation apparaît comme une véritable révolution pour l’acquisition d’images aériennes. Ce moyen de collecte présente un certain nombre d’avantages liés notamment à sa résolution spatiale, son coût raisonnable ainsi qu’à sa capacité à embarquer du matériel photographique pouvant être issu du grand public.

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La flexibilité d’emploi des drones est leur véritable atout, elle leur permet de répondre à une variété de besoins opérationnels allant de la simple reconnaissance à la collecte de renseignement. Les drones sont en train de devenir un outil de premier plan dans le civil et le potentiel que réserve leur exploitation est croissant.

Internet, une ressource prometteuse

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Un exemple particulièrement éloquent a été la restitution 3D du château de Fakhr-al-Din al-Maani de Palmyre (Syrie) en 2016 par la société DronesImaging (partenaire de DRONES IMAGES), un bureau d’études spécialisé en photogrammétrie, modélisation 3D et géomatique situé en région parisienne. Pour réaliser ce travail, la société a exclusivement utilisé des données issues de sources ouvertes et s’est basé sur plusieurs sources d’images et vidéos aériennes dont une prise de vue capturée depuis un parapente. La collecte, le tri et l’exploitation de l’ensemble de ces données a permis de construire un modèle 3D précis du château sans mobiliser le moindre moyen technique ou humain sur zone.

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Cette approche offre des perspectives très intéressantes et démontre les nombreuses possibilités offertes par la complémentarité des données issues de différentes origines pour modéliser des environnements ou objectifs en 3D avec la photogrammétrie.