Chapitre I : La restitution architecturale au service du patrimoine
9.5 Logiciels utilisés pour le traitement par photogrammétrie ou lasergrammétrie :
Aujourd’hui de plus en plus de logiciels accessibles et parfois professionnels, permettent aux amateurs comme aux spécialistes de modéliser des sites du patrimoine de façon assez simple : il est inconcevable de nos jours de ne pas travailler avec un logiciel de modélisation 3D. Et permettent ainsi leurs emplois non seulement dans le domaine de la cartographie et de l’industrie, mais également dans l’architecture, l’archéologie, le génie civil et la criminalistique. Les logiciels de manipulation de « nuages de points » comportent généralement un outil de maillage (ou polygonisation). Des algorithmes construisent des faces entre les différents points du nuage par triangulation et par des calculs d’approximation des moindres carrés. Les logiciels qui permettent de créer des modèles en 3D sont nombreux, parfois gratuits, ce qui rend le choix de l’outil adapté pour un projet compliqué. Dans le tableau ci-dessous une synthèse de quelques logiciels professionnels, les plus répandus, les plus utilisés et ceux consacrés au bâtiment, est présentée. Ces types de logiciels ont été divisés en 3 familles : ceux consacrés à la photogrammétrie, ceux consacrés à la lasergrammétrie, et ceux consacrés au travail de l’infographiste uniquement (Tab.2) :
142 MAUMONT, Michel. L’espace 3D : de la photogrammétrie à la lasergrammétrie. Op cite. p5.
54 Nom du logiciel Utilisation Coût Format
d'importation
Format d'exportation Caractéristiques
Ph otogr am m étr ie Agisoft Photoscan (aujourd’hui Metashape) Traitement de nuage de points dense+ maillage+ texturage.
payant photos Images (JPEG,
geoTIFF…), objet3D.obj, 3DS, PLY, STL, DXF, PDF…
Permet le contrôle des résultats, utilisation basique, permet la modélisation de cas complexes, permet de transférer les données générées dans des SIG ou logiciels de CAO/DAO, fonctionne également avec des drones. Autodesk 123D Catch Traitement de nuage de points + maillage + texturage.
(123D Catch n’est plus distribué depuis au moins 1 an).
gratuit photos objet 3D.obj, DWX, FBX, Mesh.obj…
Le produit final ne peut être modifié par l'utilisateur, destiné au grand public, facilité d'installation et d'utilisation, permet de créer des visites virtuelles.
3D reshaper
Traitement de nuages de points + maillage+ texturage
payant photos DXF DWG, objet 3D.obj, STL, VRML…
Permet des sections planaires,
plusieurs modes de représentation. Autodesk Recap Traitement de nuages de points + segmentation +maillage+ texturage.
payant photos E57, PTS, RCS, FBX, objet 3D.obj, geoTIFF, STL…
Permet l'extraction d'une géométrie 2D à partir d'un nuage de points coupé, de modifier la densité d'un nuage de points, de délimiter les nuages de points.
Geomagic Traitement de nuages de
points +maillage
+texturage.
payant photos STL… compatibles avec les logiciels
CAO, fonctionne sur des objets avec des détails importants.
55 Meshlab Traitement de maillage
3D.
gratuit photos 3DS, objet3D.obj, PLY, DXF, VRML…
Nettoyage du nuage, colorisation, limité en maillage, pas de texturage.
Photomodeler
Traitement nuage de points dense.
payant photos Image (JPEG, geoTIFF, BMP…), Photoshop, 3DS, FBX, objet 3D.obj…
Permet le contrôle des résultats par l'utilisateur, la modélisation de cas complexes, le calcul à partir d'un grand nombre de photos.
Pix4D Traitement de nuages de points + maillage+ texturage.
payant photos DXF DWG, objet 3D.obj, FBX, geoTIFF, HTML, 3D PDF, PLY…
Travaille depuis l'import de fichiers de données terrestres ou aériens (ou les deux), ortho rectification.
CloudCompare
Visualisation de nuages de points + segmentation +visualisation de maillage
gratuit PLY, E57, PTX, objet3D.obj,
STL, DXF, FBX…
geoTIFF, MA, E57, 3D Mesh, DXF, Image, PLY, XYZ…
Permet d'effectuer des comparaisons entre deux nuages de points denses, ou entre un nuage et un maillage, traite de très gros nuage de points. 3DF Zephyr Traitement de nuages de points +maillage+ texturage. gratuit/ payant selon les éditions
photos Mesh, geoTIFF… La version gratuite ne permet pas l'utilisation de plus de 50 photos.
MicMac Traitement de nuages de points + modèle surfacique
gratuit photos Permet la création de modèle
56 L ase rgr am m étr ie As-Built Autodesk Revit Traitement de nuage de points +maillage+ texturage. payant RCP, RCS, DWG, DXF, Sketchup, DWG, DXF, ODBC, Images (JPEG, geoTIFF…), HTML, 3DS Max…
N'insère que des fichiers de projet de nuages de points indexé, permet d'insérer des éléments dans le nuage de points, l'extraction et l'alignement de murs architecturaux, la création de types de familles tels que des portes, des fenêtres, la détection des plans et la production d'ortho-images à l'échelle
3D reshaper Traitement de nuages de points +maillage + +texturage.
payant Scanner Leica, DXF DWG, objet 3D.obj, STL, VRML…
Permet des sections planaires,
plusieurs modes de représentation, Autodesk Recap Traitement de nuages de points +segmentation +maillage + texturage.
payant XYZ, E57, PTS, PTX, RCS, JPEG, scanner Faro, DXF, DWG…
E57, PTS, RCS, FBX, objet 3D.obj, geoTIFF, DWG, DXF…
Permet l'extraction d'une géométrie 2D à partir d'un nuage de points coupé, de modifier la densité d'un nuage de points, de délimiter les nuages de points.
CloudCompare
Visualisation de nuages de points + segmentation +visualisation de maillage
gratuit PLY, E57, PTX, objet3D.obj,
STL, DXF, FBX…
geoTIFF, MA, E57, 3D Mesh, DXF, Image, PLY, XYZ…
Permet d'effectuer des comparaisons entre deux nuages de points denses, ou entre un nuage et un maillage, traite de très gros nuage de points.
Faro Scene
Traitement de nuages de points+ maillage+ texturage.
payant scanner Faro, XYZ,
DXF, PTS, PTX, VRML, objet3D.obj, RCS, E57, STL…
Utilisation pour les scanners terrestres et les scanners à main, permet une exportation vers les logiciels de
57
CAD/DAO, un traitement flexible des données.
Geomagic Traitement de nuages de
points +maillage +texturage. payant objet3D.obj, XYZ, scanner Faro et Leica, DXF, STL, 3DS, DXF, PLY, objet3D.obj…
compatibles avec les logiciels CAO, fonctionne sur des objets avec des détails importants.
Leica cyclone manipuler les nuages de points
payant scanner Leica, Faro, Riegl et
autres
DXF DWG, PTX, PTS…
Meshlab
Traitement de maillage 3D gratuit PLY, 3DS, PTS, PTX, XYZ, VRML…
PLY, STL, 3DS,
VRML…
Nettoyage du nuage, colorisation, limité en maillage, pas de texturage.
PointCab
traitement de nuages de
points +maillage
+texturage.
payant scanner Faro, Leica et Trimble, XYZ,
E57, PTS
DWG, DXF, Sketchup, Archicad, Revit…
présente une simplicité d'utilisation, permet la création de vues et de plans de bâtiments, compatible avec les systèmes CAO… Trimble Real Works traitement de nuages de points+ maillage+ texturage. payant Scanner Trimble TX8 ou TX6, XYZ, E57, Scanner Faro, PTS, PTX, DXF, DWG, E57, PTS, FBX, PTX, objet 3D.obj…
Utilisation très simple, rendu ajustable des couleurs réelles.
VisionLidar
traitement de nuages de points
payant Scanner Faro, PTS,
E57, PTS, DXF, AVI, HTML, JPEG, PNG, geoTIFF…
fonctionne sur un nuage de points balayés par air, terre et/ou mobile, permet une exportation aux fichiers
CAO/DAO, permet la
58 3DF Zephyr traitement de nuages de points+ maillage+ modélisation. gratuit/ payant selon les éditions
PTX, E57… Mesh, geoTIFF, la version gratuite ne permet pas l'utilisation de plus de 50 photos. M od éli sation Sketchup modélisation 3D+animation+cartographi e+rendu3D. gratuit/ payant selon les éditions Autocad (DWG DXF), 3D Mesh…
fichiers Image, 3D Mesh, windows Bitmap…
problème de gestion de nuages de points volumineux, se caractérise par des outils simples (rotation, extrusion, déplacement, etc.), permet l'impression 3D. Blender 3d Modélisaton +animation+ production d'images de synthése+rendu3D. gratuit 3D Mesh, Objets 3D…
blend, Objet 3D.obj, 3D Mesh…
multiplier les angles de vue, intégration de textures réalistes, le montage vidéo, la sculpture 3D.
Cinema 4D
Modélisation +texturage +animation+ rendu d'objets 3D. payant Adobe Illustrator en fichiers vectoriels, photos, Autocad (DWG DXF), Blender, Sketchup, Photoshop… Cinema 4D, Photoshop, fichiers images et vidéos…
facilité d’utilisation, rapidité d’exécution. Autodesk 3ds max Modélisation +animation+ rendu 3d. payant Autocad (DWG DXF), Sketchup,3D Mesh,Objet 3D…
3ds Max, objet 3D.obj, fichiers images…
permet de modéliser et d'animer des modules et formes plus ou moins complexes, permet le texturage.
59
BITMAP format d'images matricielles
E57 format de stockage de nuages de points, d'images en 3D LIDAR
FBX format Filmbox
FLS format nuage de points Faro GeoTIFF format d'images géoréférencées MA format de fichier Maya
Objet3D.obj format de fichier contenant la description d'une géométrie 3D
ODBC Open DataBase Connectivity PLY format de fichiers de polygones PNG format d'images numériques PTC PTX format nuage de points Leica
PTS utilisé par PRO TOOLS, format contenant des informations audio
RCP format de fichier qui rassemble plusieurs fichiers de numérisation RCS
RCS format propriétaire de nuages de points RECAP
STL format de Stéréolithographie pour prototypage VRML The Virtual Reality Modeling Language
Tableau 3: Liste des acronymes. Source auteur
10 La photo modélisation architecturale :
C’est la technique permettant de modéliser un site ou un monument grâce aux photographies, dans un but d’archivage, de valorisation, et de diffusion au grand public. La technique consiste donc à extraire les données nécessaires obtenues de la phase d’acquisition des données, pour une restitution en trois dimensions d’objets patrimoniaux : On entre en fait dans le domaine de la photogrammétrie.
Photo 7: Photo-modélisation d'un château à Carcassonne. Source DE LUCA143
60
Dans son ouvrage sur la photo modélisation De Luca, expose toute la théorie et la méthodologie de la technique, avec des exemples concrets144.
11 Expérimentations :
Quelques exemples de cas d’études vont être présentés dans le volet qui suit, utilisant des méthodes d’acquisition de données différentes mais aussi avec des objectifs différents. Nous soulignons également que seulement les modèles numériques de bâtiments et non de sites ou fouilles archéologiques ont été abordés.
A l’échelle internationale plusieurs sites sont numérisés, modélisés de nos jours, et représentés à l’aide d’images de synthèse dans des lieux d’exposition. Parmi les nombreux projets de numérisation et de restitution, il y en a ceux qui sont initiés par des projets de recherche et des laboratoires afin de faciliter les démarches de recherche et de proposition d’hypothèses. Et quelques projets dont l’objectif final est avant tout la valorisation et la vulgarisation auprès du grand public.
Dans notre cas et en relation avec notre cas d’étude on s’est penché sur les projets de modélisation à caractère scientifique et pédagogique un peu partout dans le monde et en relation avec les techniques exposées auparavant. Ils sont présentés en synthèse en sous forme de fiches techniques comme suit :