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RÉSUMÉ
La photogrammétrie, inventée il y a près de deux siècles, fait l'objet d'un renouveau considérable depuis le début du XXIe siècle, grâce à la suppression récente des verrous technologiques: caméras professionnelles numériques, appareils photo grand public, utilisation de drônes très faciles d'emploi, algorithmes d'extraction automatique des points de liaison, logiciels de plus en plus évolués, et puissance de calcul permettant des temps de traitement très acceptables pour un calcul entièrement automatisé. L'article présente les différentes phases du traitement des images, de leur acquisition jusqu'aux produits finaux, modèles numériques de surface, orthophotographies ou bases de données au format vecteur.
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Michel KASSER : Professeur de géodésie - Ancien directeur de l'ESGT et de l'ENSG - Haute École d'Ingénierie et de Gestion du canton de Vaud, Suisse
INTRODUCTION
La photogrammétrie est une technique de topométrie basée sur des mesures d'angles, figées lors des acquisitions d'images, et dont on se donne les moyens de reconstituer les valeurs en utilisant de façon très complète la connaissance de la géométrie exacte des images et des optiques employées pour les acquérir. En toute rigueur, l'exploitation de cette géométrie exige de gros moyens de calcul, mais pendant longtemps, ces calculs étaient effectués de façon optique et mécanique, ce qui rendait le matériel utilisé extrêmement onéreux, donc réservé à des entreprises hautement spécialisées.
L'utilisation des moyens de calcul de plus en plus puissants a permis progressivement de reconsidérer toutes les étapes de traitement des images, et plusieurs productions utilisant la photogrammétrie peuvent être entièrement automatiques : tout particulièrement les modèles numériques de surface (MNS) et les orthophotographies. Les acquisitions d'images ayant de leur côté, elles aussi beaucoup progressé sous l'impact du développement des appareils photo grand public et des drônes autopilotés, il restait à capitaliser tout le savoir photogrammétrique dans des logiciels, et toute une nouvelle génération de progiciels est arrivée sur le marché, ne venant pas des producteurs traditionnels de matériels photogrammétriques. Ces outils permettent à des techniciens très peu au fait de la photogrammétrie, voire même de la topométrie, de procéder à des traitements avec une bonne efficacité, démocratisant beaucoup cette technologie. Ainsi, alors que les scanners laser ont créé toute une clientèle pour des nuages de points, est apparue une autre manière d'obtenir des nuages de points largement concurrentielle, basée sur des matériels et des logiciels très peu coûteux. C'est donc tout un ensemble technologique entièrement rénové qui doit être analysé, en étudiant par la même occasion certaines avancées issues de la vision par ordinateur, tout à fait fondamentales pour comprendre la situation atteinte. Beaucoup de perspectives sont ouvertes maintenant que tous les verrous techniques ont disparu.
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MOTS-CLÉS
mesures 3D traitement géométrique des images Géomatique topométrie vision par ordinateur photogrammétrie
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Principe général de la photogrammétrie
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1. Historique : photogrammétrie et vision par ordinateur
1.1 Photogrammétrie
La photogrammétrie est une technique (§ 1.1 de ) qui a vu le jour très rapidement à la suite de l'invention de la photographie au XIX e siècle. Déjà au cours des siècles précédents, différents peintres avaient étudié la perspective en utilisant des dispositifs optiques simples : par exemple, Brunelleschi, Albert Dürer, etc. L'idée était déjà de fixer sur le papier une image aussi neutre, objective et conforme à la réalité que possible.
Par la suite, l'exploitation d'images pour mesurer les distances de différents objects ne fut qu'un simple réemploi de techniques de topographie, de type triangulation et intersection. Et comme les publications de ces techniques, dès le XVI e siècle, le montraient bien, les applications envisagées étaient d'abord de type militaire : comment ajuster le tir d'un canon, comment cartographier une place forte ennemie sans s'en approcher, etc.
C'est Aimé Laussédat, jeune militaire polytechnicien qui, le premier imagina la « metrophotographie », l'emploi de photographies (inventées peu de temps auparavant) prises depuis des sites différents pour effectuer des mesures à distance et cartographier ainsi un objet ou un site. Le prototype fut celui de la façade des Invalides à Paris en 1849 : les applications au domaine architectural furent donc les premières à voir le jour. Puis, dès que Nadar produisit les premières images aériennes depuis un aérostat, et surtout lors de l'invention de l'aviation quelques décennies plus tard, les applications militaires devinrent le moteur de la photogrammétrie naissante. Et dès la fin de la première guerre mondiale, cartographier rapidement à partir de vues aériennes fut la principale préoccupation de la photogrammétrie, et ce de façon de plus en plus industrielle.
Édouard-Gaston Deville, formé par Laussédat, devenu arpenteur en chef...
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Historique : photogrammétrie et vision par ordinateur
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KASSER (M.), EGELS (Y.) - Photogrammétrie numérique. - Hermès Sciences Publications, Paris, 379 p. (2001).
-
(2) - KASSER (M.), EGELS (Y.) - Digital photogrammetry. - Taylor & Francis, London, 351 p. (2002).
-
(3) - COMTE (J.), KASSER (M.) - Performances et limitations de la corrélation diachronique d'images pour les ouvrages d'art. - XYZ, n 140, p. 29-34, sept. 2014.
-
(4) - SEGUIN (M.) - Photogrammétrie numérique et architecture : apport et application de la corrélation épipolaire dense (CED) à l'archéologie du bâti. - Mémoire de Master, Archéologie et Histoire de l'Art, Spécialité Moyen- Âge, LA3M, Université Aix-Marseille (2012).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
MICMAC (IGN-France) logiciel en Open Source pour le calcul automatique de correspondances entre deux images semblables http://logiciels.ign.fr/?-Micmac,3-
PIX4D (Lausanne) logiciel commercial de photogrammétrie pour clientèle large http://pix4d.com/
PHOTOSCAN logiciel de photogrammétrie automatisée de la société Agisoft (St Petersbourg) http://www.agisoft.com/
BINGO progiciel de photogrammétrie pour professionnels http://www.geospatialexploitationproducts.com/content/products/ product-modules/bingo
IMAGINE Photogrammetry (précédemment LPS Leica Photogrammetry Suite) de BAE Systems, progiciel de photogrammétrie pour professionnels http://www.hexagongeospatial.com/products/photogrammetry/ imagine-photogrammetry-%28formerly-lps%29/overview
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Leica-Geosystems,...
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QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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