Difficultés rencontrées mais pertinence de la photogrammétrie

a Qualité des prises de vue

Nous avons pu nous apercevoir lors de notre première campagne sur le terrain qu’elle était primordiale pour réussir à obtenir un résultat final. Toutefois, placés en conditions réelles, nous avons rencontré les difficultés suivantes.

a.1 Objets mobiles

Il est indispensable que la géométrie ne soit pas modifiée entre les prises de vue, notamment par l’apparition de personnes ou de voitures, afin que le programme puisse se repérer lors du traitement des photographies. Ce n’est pas difficile à respecter pour les chapelles, souvent isolées, mais les églises sont souvent sur la place passante du village. Nous avons donc doublé chaque photo où un objet ou une personne était apparu pour pouvoir retirer de la photo les parties où il y avait du changement grâce à l’outil SaisieMasq, tout en conservant les informations de ces zones grâce aux photos supplémentaires.

a) b)

Fig. III.4 SaisieMasq et outil Elise : rectification des prises de vue, Saint-Nicolas, Combloux. a) Suppression des zones de végétation. b) Suppression des zones de ciel et des zones réfléchissantes.

a.2 Luminosité et conditions climatiques

Un fort ensoleillement crée des zones trop sombres et sur-exposées, où toutes information est perdue. De plus la lumière du jour varie au fil des heures, ce que ne peut pas gérer le logiciel si le phénomène est trop marqué. En effet si les ombres se sont déplacées entre deux photos à apparier, le logiciel ne pourra pas trouver les pixels homologues. D’autre part on doit nécessairement tourner autour du bâtiment pour relever toutes ses façades, engendrant nécessairement des photos à contre-jour. Enfin le relevé est presque impossible à réaliser s’il pleut car les gouttes bougent d’une photo à l’autre.

Le temps idéal est donc un temps nuageux avec une lumière diffuse. Dans notre cas, le temps a malheureusement été superbe, à l’exception de quelques jours de pluie, combinant les 2 problèmes. Toutefois, dans la mesure où notre objectif était géométrique et structurel, la qualité esthétique de la mosaïque pour les orthophotos importait peu. Nous avons donc obvié au mieux à ces difficultés en effectuant les relevés le plus tôt possible pour limiter la luminosité et le plus rapidement pour éviter de grandes variations sur les différentes photographies. Nous avons continué les relevés sous la bruine, en protégeant l’objectif, et tourné autour du bâtiment dans le sens permettant d’éviter au maximum les contre-jours compte tenu de la rotation du soleil.

a.3 Végétation

Elle est susceptible de bouger au cours de l’acquisition à cause du vent ce qui gêne la détection de points homologues lors des orientations. Même immobile, la végétation perturbe la création de nuages de points quand elle se situe entre l’appareil photo et l’objet puisqu’elle en cache une partie. Or les églises de Savoie sont très souvent abondamment fleuries. Nous avons donc utilisé la même technique que pour les objets mobiles grâce à l’outil SaisieMasq (Fig III.4a) et réduit au maximum les parties cachées en tournant autour et en nous rapprochant. Les trous restants dans les images constituent plus un problème d’esthétique que de fond dans notre cas.

a.4 Surfaces réfléchissantes

La luminosité des pixels des matériaux réfléchissants constituant les toits des églises varie selon la position de l’appareil photo. Il en résulte des erreurs d’interprétation qui aboutissent à des points visiblement mal placés, à des zones floues et déformées. Nous avons donc effectué un premier calcul du nuage de points en laissant ces surfaces afin de définir la ligne de faîtage par la méthode des moindres carrées appliquée aux pixels de la bonne couleur. Puis nous avons refait ce calcul sans les zones problématiques, ce qui nous a permis d’améliorer la qualité du reste

de l’orthophoto. Dans le cadre de ce travail nous n’avions pas besoin d’élévations esthétiques pour tous les bâtiments. Dans le cas contraire (ND de la Gorge ou Les Contamines), nous avons pris une photo du toit de l’église de loin puis utilisé Gimp, logiciel sous licence libre d’édition d’images, pour l’intégrer en la déformant à l’orthoimage obtenue grâce à PAM Gimp (2015).

a.5 Surfaces homogènes

Les surfaces trop homogènes comme le ciel ou les murs à l’enduit lisse, peuvent empêcher la détection de points homologues car elles contiennent très peu voire pas de variations radio-métriques, avec un résultat similaire à celui obtenu sur des surfaces réfléchissantes. Or l’une des recommandations des Acta était d’enduire la façade principale, souvent très lisse en dehors des ouvertures, sculptures et niches. Nous avons donc utilisé les mêmes techniques que pour les surfaces réfléchissantes. Dans le premier calcul nous avons supprimé systématiquement tout le ciel, ce qui allège aussi sensiblement les calculs. Les résultats nous permettent de déterminer les zones trop homogènes et de les supprimer dans un second calcul. Si l’on veut disposer d’une orthoimage sans trou, la même technique de post-traitement avec Gimp est possible.

b Adéquation de la photogrammétrie à nos objectifs

Nous avons expliqué combien les contraintes pour obtenir des photos utilisables étaient nom-breuses, notamment dans le cas de relevés à l’extérieur, et comment un post-traitement des images d’origines ou de l’image finale pouvait améliorer les résultats. Mais ces procédés sont coûteux en temps puisque le retraitement numérique du ciel par exemple nous contraint à ou-vrir chaque photo pour détourer le ciel, processus long pour un bâtiment décrit par plusieurs centaines de photos. Toutefois, intéressés par la géométrie et les fissures, nous avons toléré des résultats médiocres sur d’autres points comme la colorimétrie. Cette technique reste de toutes façons beaucoup plus rapide qu’un levé manuel. Deux heures suffisent pour prendre les trois séries de photos sur une église du panel et noter différentes informations nécessaires pour éven-tuellement compléter le relevé : heure de prise de vue, type de réglage. Elle est donc tout à fait utilisable à grande échelle.

Elle permet aussi d’obtenir des informations sur des zones inaccessibles sans nacelle, comme les élévations. Dans le but d’une étude structurelle, le plan et quelques hauteurs n’auraient pas suffi. La photogrammétrie nous a permis par exemple de placer correctement toutes les ouvertures dans le modèle numérique. Toutefois dans le cas de photogrammétrie manuelle, où toute les photos sont prises du sol, il reste des zones sans information car invisible du sol. Hallermann et al. (2015) en collaboration avec l’industriel Falcon proposent une solution à ce problème grâce à un appareil photo placé sur un système volant stabilisé. Leur système permet aussi d’optimiser la prise de vues et de raccourcir le temps nécessaire au relevé : une heure et demi pour la tour de Bad Frankenhausen.

D’autre part la photogrammétrie peut aussi être utilisée pour les relevés intérieurs. Il est alors possible, grâce à une mire et quelques points relevés au théodolite, de replacer le relevé intérieur dans le relevé extérieur. Nous ne l’avons pas fait faute de temps, mais cela permet d’obtenir une mesure exacte de l’épaisseur des murs en chaque point. Il suffit pour cela de couper dans le nuage de point perpendiculairement aux murs. Cette technique permettrait d’avoir des données bien plus fiables sur ce point que nous montrerons être très important au chapitre IV.

Enfin, la photogrammétrie par corrélation dense offre un niveau de détail identique partout et plus élevé que celui d’un relevé traditionnel, puisque même dans le cas de relevés rapides comme ici nous avons pu relever des fissures inférieures à 4mm dans le haut des murs. Cette technique serait donc aussi très utile, à grande échelle, pour surveiller l’état des ouvrages. La comparaison des relevés effectués à des dates successives permettraient de contrôler l’évolution d’éventuels dommages tels qu’ouvertures de fissures, déversement croissant des murs etc.