Vous avez déjà entendu parler de la Photogrammétrie mais tout cela vous parait abstrait. Vous souhaiteriez en savoir plus sur cette technique de plus en plus démocratisée dans de nombreux domaines ? A la fin de cet article, son utilité et ses avantages n’auront plus aucun secret pour vous.
Comment ça fonctionne ?
Si vous êtes non-initié, la photogrammétrie peut paraître difficile d’accès.
Pourtant, en s’y intéressant quelques minutes, on s’aperçoit vite que ce procédé reste assez simple « dans la théorie ». Souvent méconnue, cette technique apporte bons nombres de bénéfices, que vous ne devez pas ignorer.
Commençons par une définition de la photogrammétrie
C’est une technique de scan 3D par photographie.
Datant de 1849, ce procédé a véritablement pris son envol dans l’industrie ces dernières années grâce aux évolutions technologiques.
La photogrammétrie permet de retranscrire des objets ou des environnements réels de façon virtuelle. Par le biais de nombreuses photographies, des algorithmes vont se baser sur les pixels communs de toutes les images pour reconnaître la géométrie de l’espace.
Il est donc possible de représenter numériquement une ville entière, une montagne ou bien encore un stylo. Toutes les possibilités sont envisageables.
Contrairement à la technologie du scanner laser, la photogrammétrie nécessite un investissement bien moins important. Un appareil photo suffit dans la plupart des cas. Pour les endroits les plus inaccessibles, vous pourrez opter pour l’utilisation d’un drone.
Mais concrètement, comment fait-on ?
Définissons les 5 étapes clés du processus de photogrammétrie.
La prise de photo
La première étape consiste à photographier l’objet à scanner sous tous les angles possibles. Selon les besoins et la taille, le nombre de clichés peut varier facilement entre 50 et plus de 2000 prises.
La correspondance des images
Ensuite, de puissants algorithmes présents dans les logiciels de photogrammétrie retrouvent les pixels communs de chaque photo. Ainsi, le logiciel analyse et retrouve les points caractéristiques de chaque image lui permettant de mettre en relation les différentes prises de vues.
Le nuage de points
Une fois tous les pixels communs retrouvés, l’ordinateur analyse les images pixel par pixel pour déduire leur position dans un espace virtuelle. Ce qui génère un nuage de points partiellement représentatif de l’objet ou l’environnement original.
Le maillage
Cette étape consiste à relier tous les points entre eux afin de former des triangles (on appelle ça la triangulation). Cela permet de créer la surface de l’objet et d’obtenir un résultat déjà plus concret.
La texture
Une fois le maillage réalisé, il est possible de réutiliser les différentes photos et ainsi les plaquer sur l’objet 3D. Ce choix permet une reconstitution fidèle et réaliste puisqu’il reprend parfaitement les éléments de vos prises de vues comme les couleurs ou les matières.
L’usage de la Retopologie
La retopologie est une technique de réorganisation de l’agencement du maillage 3D.
Plus simplement, c’est un terme désignant la reproduction de votre modèle 3D afin de le simplifier et de le rendre exploitable pour tout type d’utilisation.
Lorsque vous utilisez la photogrammétrie, l’objet rendu en 3D rend un résultat fidèle. L’algorithme génère un maillage extrêmement dense, parfois chaotique et inexploitable
C’est ici qu’intervient la retopologie !
A tout moment, avec ce maillage cohérent et simplifié, il est possible de venir modifier l’objet 3D pour d’éventuelles corrections de sa géométrie (symétrie, défaut, proportion…).
Une fois réalisée, l’utilisation de notre objet 3D est envisageable pour de l’impression 3D, de l’industrialisation ou encore de l’animation dans des films… Tout est permis 😉
Les variables de la photogrammétrie
Nous avons découvert ensemble toutes les étapes nécessaires à une bonne photogrammétrie. Cependant, son usage demande un sérieux irréprochable pour obtenir un travail de qualité.
L’utilisation d’un bon appareil photo
Comme évoqué plus haut, la photogrammétrie demande un investissement peu conséquent par rapport au scan laser. Cependant, restituer au mieux l’objet ou l’espace que vous souhaitez demande l’utilisation d’un très bon appareil photo. Il existe de nombreuses applications mobiles pour réaliser de la photogrammétrie. Cependant, les smartphones ne permettent pas, aujourd’hui, d’avoir le rendu nécessaire à une exploitation professionnelle.
Il existe donc trois notions à prendre en compte.
La résolution
Plus il y’a de pixels, mieux c’est. La photogrammétrie demande une grande précision. Il faut donc privilégier les appareils délivrant, au grand minimum, 8 à 10 mégapixels.
Le format
Privilégiez toujours des formats non compressés afin d’éviter la perte de pixels et de données si cruciales à la bonne reproduction 3D.
La prise de vue
Dernier critère très important. Votre appareil photo doit pouvoir réaliser des photos en grand angle. Attention cependant au Fisheye (Un objectif ayant un angle de vue allant jusqu’à 180°) qui aura tendance à déformer vos photos.
Les zooms trop prononcés sont également à éviter. Ils réduiront la perspective et rendra difficile le traitement des images.
La luminosité
Comme toute photo, et plus particulièrement quand vous avez besoin de photogrammétrie, la lumière joue un rôle important.
En extérieur, comme en intérieur, veillez toujours à ce que votre objet ou environnement soit bien éclairé. Dans le cas contraire, il sera difficile d’en récupérer les bonnes informations et de procéder au traitement.
Les drones
Pour réaliser des scans 3D de grandes envergures, optez pour des prises de vues aériennes. Il y’a quelques années, cette tâche était réalisée à l’aide d’hélicoptères ou d’avions. Aujourd’hui, les drones se sont démocratisés et nous facilitent grandement la tâche.
En ce qui concerne le studio, lorsque nous avons besoin d’une prise de vue par drone, nous passons par notre partenaire professionnel DroneContrast.
Les problématiques de choix restent inchangées par rapport à l’appareil photo. Il faudra donc prêter une attention toute particulière à l’objectif, à l’angle et la prise de vue.
Cependant, il sera nécessaire de vérifier certains critères additionnels. L’autonomie et la stabilité joueront un rôle clé lors des prises de vues aériennes par drone.
Les domaines d’utilisation
La photogrammétrie est aujourd’hui utilisée dans de nombreux secteurs d’activités. Sa grande souplesse lui permet de répondre à différents types de problématiques.
Alors qu’une entreprise d’urbanisme recourt à la photogrammétrie pour cartographier un terrain, un architecte en a besoin pour réaliser, par exemple, un scan 3d de bâtiment afin d’en extraire les surfaces et volumes.
Le cinéma utilise aussi cette technologie. La plupart du temps dans le but de reproduire des acteurs ou des décors. Idéal pour de l’animation 3D.
Nous aurions pu évoquer de nombreux domaines comme l’industrie, le BTP ou encore la chirurgie, mais la liste serait conséquente.
Vous l’aurez compris, les possibilités qu’offre la photogrammétrie sont diverses et variées.
Les avantages de la photogrammétrie
Les avantages d’utiliser un tel procédé sont nombreux.
Vous pouvez scanner à toute échelle
Toutes les restitutions virtuelles sont possibles.
Cependant, les moyens déployés ne seront pas forcément toujours les mêmes selon la demande.
Alors qu’un appareil photo numérique seul suffira pour les objets et environnements à tailles humaines, un drone sera nécessaire pour survoler de grands espaces.
Avec un peu d’organisation et du matériel, il est donc possible de scanner absolument tout. Du mobilier, un véhicule, une maison, une ville entière, des pièces techniques…
Un faible coût
Contrairement au scan laser qui voit son investissement se chiffrer à plusieurs dizaines de milliers d’euros, la photogrammétrie offre un résultat optimisé pour un coût bien moins élevé. Ceci s’explique notamment par les moyens matériels utilisés. Ils se limitent à l’utilisation d’un appareil photo, un ordinateur et de moyens humains pour réaliser la post-production.
Une reproduction parfaite
Alors que sa mise en place reste assez simple, la photogrammétrie permet une grande qualité de reproduction des pièces. Absolument toutes les formes, textures et surfaces sont récupérées jusque dans les moindres détails.
Les inconvénients de la photogrammétrie
Malgré ses nombreux avantages indéniables, vous pouvez être confronté à quelques problématiques propres à la photogrammétrie.
La difficulté de scanner des objets non statiques
Pour reproduire parfaitement un élément, la photogrammétrie a besoin de se repérer dans l’espace afin de retrouver tous les points concordants entre eux.
Dus aux mouvements potentiellement engendrés, réaliser le scan 3D d’un animal ou encore d’un être humain peut alors se révéler compliqué si celui-ci est mobile.
En plus de rendre la tâche plus difficile et coûteuse, cela nécessitera l’ajout de différents appareils photos avec une vue synchronisée.
Difficulté à reproduire des objets transparents ou réfléchissants
Parfois, vous pourriez avoir besoin de reproduire un objet avec de telles caractéristiques. Bien que dans l’immédiat, cela soit relativement complexe techniquement, il est possible notamment d’utiliser certains types de peintures pour contourner ce problème.
Dépendance à la lumière
Comme expliqué précédemment, la photogrammétrie nécessite un très bon éclairage. Par exemple, un mauvais temps peut vous rendre la tâche difficile en altérant les lumières ou en accentuant les ombres.
Heureusement, aujourd’hui, il existe de nombreux luminaires qui permettent de répondre à cette problématique. Et si vous êtes en intérieur, le problème est plus simple.
Une grande force de calcul
Un des derniers inconvénients de la photogrammétrie reste dans l’exploitation des prises de vues.
L’analyse de toutes les photos et la reproduction virtuelle qui en découle demande une énorme puissance de calculs.
Pour réaliser cette tâche en un temps réduit, il est nécessaire d’investir dans plusieurs ordinateurs possédant de puissants processeurs afin de réaliser tous les calculs nécessaires. Sans cela, il est fort possible que vos rendus 3D puissent vous prendre plusieurs jours en vous laissant dans l’incapacité de travailler. Quand les capacités de l’ordinateur ne sont pas suffisantes, cette tâche se voit impossible à réaliser.
Voilà, vous savez tout !
Dorénavant la photogrammétrie n’a plus de secret pour vous. Que vous soyez un architecte, un chef de chantier, un chirurgien ou encore un artiste, vous savez maintenant comment cette technique peut vous aider.
Si vous avez des projets nécessitant des compétences en photogrammétrie et que vous souhaitez un accompagnement, contactez-nous.