Description:

 La photogrammétrie est une technique qui consiste à effectuer des mesures dans une scène, en utilisant l’incidence du changement de position de l’observateur sur l’observation d’un objet.

Actuellement, elle se fait avec des calculs de corrélation entre des images numériques. Cette technique repose entièrement sur une modélisation rigoureuse de la géométrie des images et de leur acquisition afin de reconstituer une copie 3D exacte de la réalité.

Dans ce tuto je ne vais pas développer entièrement le traitement des images, mais simplement vous faire découvrir ce domaine, car le traitement demande beaucoup de temps et je ne suis qu’un modeste débutant, mon but est de vous faire découvrir les grandes lignes de la modélisation 3D.

Les domaines d’utilisation :

La topographie, la cartographie, les SIG (Système d'Information Géographique), l’architecture, les investigations de police, la géologie, l’archéologie

Ci-dessous un aperçu du résultat final (pour réduire fermez la fenêtre)

Quelques logiciels :

 Photoscan d’Agisoft, outil impressionnant mais qui n’est pas donné.

Le logiciel 123D Catch d’Autodesk. l’avantage est qu’il propose des applications gratuites pour smartphone ou directement sur internet.

Pix4d, 3Dflow, vous en trouverez bien d’autres sur internet

La prise de vue et le traitement de l’image

• Choix de l’appareil: la qualité de l’image est très importante pour ce type de traitement, il faut éviter les petits capteurs de préférence un bridge, un compact expert, ou un réflex feront l’affaire.
• Cadrage vertical ou horizontal: il faut cadrer au mieux votre objet, ce qui permet de réduire les éléments parasites. Ensuite surtout ne plus changer par la suite et désactiver le cadrage automatique sur votre appareil.
• L’éclairage: il faut utiliser la lumière naturelle ou travailler en studio. Ne pas utiliser de flash
• Choix de la focale: Vous devez utiliser la même focale pour toutes vos vues il faut éviter les zooms car à la moindre variation de focale les calculs deviennent longs voir impossibles. Il faut éviter les focales très courtes genre fish-eye car la déformation est trop importante ce qui rend les calculs impossibles. Il est préférable d’utiliser une focale fixe qui en général offre une meilleure qualité optique. Les focales les plus courantes vont de 24 à 100mm.
• La prise de vue :Il s’agit de prendre une série de photos de votre sujet sur tous les angles de manière à saisir toutes les faces de celui-ci. L’avantage des drone pour l’architecture est de pouvoir photographier un monument sous tous ses angles.
• Le format photo :Utiliser le format 4/3, qui est plus facile à traiter
• L’ouverture : elle doit être faible de manière à augmenter la profondeur de champ, l’hyperfocale doit être utilisée pour obtenir une bonne netteté sur tout votre sujet.
• La résolution : Il faut des images en haute résolution, le jpg (fin) fonctionne bien, mais le RAW est préférable.
• Mode de prise de vue : Le mode manuel est préférable, mais le mode AF convient également, il faut éviter le mode automatique.
• La balance des blancs : Il faut désactiver la balance des blancs automatique et choisir celle qui se rapproche au mieux. Cette valeur doit être la même pour toutes les vues . Vous pourrez par la suite retravailler cela au post traitement.
• La sensibilité: il faut travailler en iso faible quitte à prendre un pied.
• Nombre de photo par rotation : si votre sujet est peu structuré il faut augmente le nombre de vues soit environ 25 photos par rotation autour de votre sujet. Pour un sujet coloré et très structuré vous pouvez utiliser 12 photos par rotation, par exemple cette chouette.
  

Ci dessous un aperçu de la prise de vue avec un nombre réduit de photos

(pour agrandir cliquer sur l'image pour réduire cliquer sur Echap)

 Les sujets incompatibles

•  Les objets non statiques tels que les personnes ou les animaux, la photogrammétrie a besoin de se repérer dans l’espace afin de retrouver tous les points concordants entre eux. Par contre si votre sujet est en mouvement, réaliser son scan en 3D devient compliqué voire impossible. En plus de rendre la tâche difficile et coûteuse, cela nécessitera l’ajout d’un nombre important d’appareils photos tous synchronisés entre eux.

• Difficulté à reproduire des objets transparents ou réfléchissants, il est parfois nécessaire d’utiliser des peintures pour résoudre ce problème.
• Dépendance à la lumière : 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. Vous pouvez utiliser le rendu HDR mais cela prendra plus de temps à la prise de vue. Si vous travaillez en studio le problème d’éclairage est plus simple.

 Traitement des images

• Commencez par supprimer toutes les photos floues
• Il faut supprimer les doublons de prise de vue de manière à alléger les calculs
• Il faut utiliser le même traitement pour toutes les images.
• Il faut éviter de faire des modifications différentes pour chaque photo, par exemple le contraste doit être régler de la même façon sur toutes les photos.
• Ne pas corriger la déformation des objectifs
• Il est recommandé de ne pas recadrer vos images, mais de le faire dans votre logiciel de traitement 3D. J’ai tout de même fait des essais en recadrant au plus près cela fonctionne très bien .
• Il est préférable de sortir au format Tiff, éventuellement en jpg haute résolution.

Le traitement de vos photos par un logiciel 3D

Après un premier traitement: retouche des blancs, redimensionnement, etc nous allons passer à la conception du volume en 3D. Ce traitement peut varier d’un logiciel à un autre.

Dans cet exemple ce volume de chouette en 3D est réalisé à partir de 35 photos, soit un total de 279Mo.

Sur les deux chouettes ci-dessous le relief est identique, celle de gauche possède une couleur unie ce qui lui donne une apparence terne sans vie, par contre sur celle de droite a été ajouté la texture du départ, ce qui change complètement l’aspect final.

L’avantage de cette méthode est de permettre l’ajout de n’importe quelle texture (pierre, bois, acier, marbre etc) sur un même volume.

Ci-dessous quelques exemples de textures plaquées sur cette chouette en 3D.

 Exportation de vos volumes

Pour utiliser ces volumes dans des logiciels 3D ou pour créer une animation internet il faut les exporter sous divers formats afin qu’ils soient reconnus par ces logiciels.

Quelques formats : PDF 3D, STL, OBJ, SKP, PLY, 3DS, AC3D, DXF, IGES, etc...

Certains formats permettent de sauvegarder la texture avec le fichier, mais vous pouvez envoyer cette texture à part.

La grande mode actuelle est l’imprimante 3D qui peut gérer ce type de fichiers

La mise en ligne de votre volume

Pour que ce volume puisse être examiné par tous il faut l’exporter sur des plateformes qui vont transformer ce volume en animation HTML ou Flash. Il existe des logiciels spécifiques mais le plus simple est d’utiliser les sites spécialisés ce qui permet à tout le monde de visionner vos créations, de plus pour les petits volumes, ils sont gratuits mais pour de très gros fichiers, l’hébergement est payant.

Ce tuto est un résumé du travail à réaliser mais cela n’est pas trop compliqué, je vous souhaite de tester cette technique et vous souhaite bon courage ou bon amusement...