Search
Cas d'étude

Etude sanitaire de la courtine de Villers

La courtine de Villers est l’un des derniers vestiges de la 1ère enceinte de Bruxelles, un patrimoine unique construit dans le courant du 13ème siècle. La numérisation 3D a été utilisée afin d’identifier et de cartographier précisément les altérations.

overview

Capture

Traitement

Livrables

Introduction

La numérisation de la courtine de Villers a été réalisée dans le cadre d’une étude sanitaire réalisée en 2022 pour la Ville de Bruxelles. Le relevé devait permettre d’étudier la géométrie des vestiges mais aussi l’état des matériaux qui les composent.

Afin d’obtenir des données précises et un bon rendu des textures, il a été décidé d’effectuer un relevé numérique combinant scanner par lasergrammétrie et photogrammétrie.

01

Capture

SCAN PAR LASERGRAMMÉTRIE

L’ensemble du monument a été scannés à l’aide d’un scan laser Leica RTC360.  Le relevé sur site a duré une journée et a permis de réaliser 78 stations. Pour chaque station, un relevé laser et une capture d’image à 360° ont été réalisés. Afin de pouvoir relever l’ensemble sur une journée, la technique d’alignement cloud to cloud a été utilisée, ce qui a permis d’éviter l’installation des cibles. 

Les données ont été acquises en résolution médium ce qui permet d’obtenir une densité de point de 6mm à 10m.

Pour chaque scan réalisé, une image panoramique est également capturée par le scanner RTC 360 afin de pouvoir coloriser les points du relevé et de permettre l’alignement des scans avec les photos lors de la phase de photogrammétrie.

Le scanner Leica RTC 360 a été utilisé avec l’application mobile Cyclone Field 360 qui permet de réaliser un préalignement des scans sur site et d’assurer la bonne continuité et le bon recalage des différents scans.

PHOTOGRAMMÉTRIE

Les prises de vue ont été réalisée avec un boîtier Sony alpha 7II équipé d’un objectif 14mm. Afin de pouvoir relever les parties hautes, l’appareils a été fixé sur un mat carbone de 10 mètre de hauteur. 1.142 prises de vue ont été réalisées. Les données ont été acquises en résolution médium ce qui permet d’obtenir une densité de point de 6mm à 10m.

 

  • Capteur: Full frame
  • Image résolution: 6000×4000 (24 MP)
  • Format: RAW

02

Traitement

PHASE 1

Les données capturées à l’aide du scanner laser ont été préassemblées sur site durant la phase de relevé . Un fois l’ensemble des scans préaligné dans Cyclone Field, le projet a été exporté vers l’application Leica Cyclone Register 360 afin de consolider l’assemblage des différentes stations.

Le choix de scanner RTC360 et des applications Cyclone Field 360 et Cyclone Register 360 a été motivé par le fait qu’ils permettent un alignement « cloud to cloud » des différents scans. L’utilisation de cibles peut donc être évitée car le programme utilise les points relevés pour recaler les différents scans entre eux.

A l’issue du traitement, un nuage de points haute définition a été exporté au format E57. Ce format permet d’exporter, en plus des points et de leur couleur, les données images sous forme d’une cubemap. Cette cubemap est essentielle afin de pouvoir aligner le nuage de point avec les données issues du reportage photographique lors de la phase de photogrammétrie.

Le fichier E57 haute résolution a par la suite été traité grâce à l’application CloudCompare afin d’effectuer une réduction du nombre de point (1 point tous les 5mm) et de réduire la taille du fichier. L’outil utilisé dans le logiciel Cloud Compare est le spatial subsampling. Cette phase de traitement des données 3D a été réalisée en mode ligne de commande car la taille du fichier ne permet pas son ouverture dans le logiciel Cloud Compare.

A l’issue de cette seconde phase de travail, on obtient un nuage de point précis et dense mais celui-ci ne permet pas d’obtenir une haute résolution au niveau du rendu des matériaux car il s’agit d’un nuage de point. Pour améliorer la qualité du relevé 3D, les données du nuage de point doivent être complétées par une relevé photogrammétrique. 

PHASE 2

Une campagne de relevé photographique a donc été réalisée pour chaque vestiges de la première enceinte. Les prises de vue intérieures et extérieures ont été prises à l’aide de deux appareils :

Le premier appareil est un reflex plein format avec capteur stabilisé de type Sony Alpha 7 II (ILCE-7M2) équipé d’un objectif 12mm. Cet appareil permet d’obtenir des photos de qualité même dans des conditions de faible éclairage grâce à sa focale fixe et au capteur plein format stabilisé. Sa faible longueur focale permet également de réaliser des photos des vestiges malgré un recul relativement faible.

Pour les prises de vue dans les parties hautes, les appareils ont été montés sur un mat en carbone télescopique pouvant atteindre 13 mètres de hauteur.

Dans les zones avec un faible recul, un appareil compact Sony RX100M7 a été utilisé afin de limiter le balancement en tête de mat induit par l’important bras de levier. La communication avec l’appareil a été réalisé à l’aide d’un système de transmission d’image DJI RavenEye piloté à l’aide d’une tablette.

Le Sony RX100M7 est muni d’un capteur CMOS 1’’ et d’un objectif 24-200mm.

Dans les zones avec un recul suffisant, l’appareil plein format a également été utilisé pour les prises de vue dans les parties hautes.

Toutes les images ont été capturée au format RAW. Résolution 6000×4000 pour le Sony Alpha et 5472 x 3648 pour le Sony RX100M7.

Il est important de noter que l’utilisation de drone était interdite pour cette mission.

PHASE 3

Préalablement à la création du modèle 3D par photogrammétrie, les images capturées au format RAW ont été traitées dans l’application Adobe Lightroom afin d’optimiser la qualité des images dans les zones d’ombre et les hautes lumières.

 

Les images ont ensuite été exportées au format JPEG afin d’être importées dans le logiciel de photogrammétrie.

PHASE 4

Pour la photogrammétrie, nous avons utilisé l’application RealityCapture développée par la société Capturing Reality (version 1.2).

Dans un premier temps les photos ont été importées et alignées dans l’application afin de créer des composants cohérents à partir des images.

Ces différents composants ont ensuite été alignés entre eux et avec les données du scan produite lors des phases 1 et 2. Cela a permis d’obtenir un modèle 3D précis qui intègre les données photographiques. L’alignement entre les composants issus des images et le scan est réalisé grâce aux cubemap du nuage de points exporté depuis Leica Cyclon Register 360 au format .E57 (voir phase 02).

Un modèle 3D est ensuite généré à partir de ce composant global. Afin de limiter la taille du fichier final, le modèle 3D est décimé pour atteindre 100 millions de triangles.

Une texture a ensuite été générée pour ce modèle. Pour le calcul des textures, un dépliage du maillage (UNWRAP) a été réalisé afin d’obtenir plusieurs UVMAP de 16.384 x 16.384 pixels (16K). 

A partir de ce maillage texturé, des orthovues ont été exportées à l’échelle 1:20 avec une résolution de 300 DPI. Cette résolution correspond à une taille de pixel de 1,69 mm. La résolution des images a ensuite été réduite de 40% afin de faciliter le traitement des données. Les images ont été exportées au format .PNG.

PHASE 5

Afin de réaliser le tracé du pierre à pierre, les orthovues ont été importées dans le logiciel Adobe Illustrator Mobile Version 3.0. Cette méthodologie a été choisie afin de réaliser le pierre à pierre à l’aide d’un Apple Pencil sur une tablette Ipad Pro (5ème génération) capable de traité des images de grande dimension. Les données obtenues ont ensuite été exportées au format DWG afin d’être importées dans un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAD).

PHASE 6

Les planches 2D ont été réalisées à l’aide du logiciel Vectroworks Architecte version 2022.

Un layout identique a été établi pour les différentes série de plans : Matériaux, Altérations et Ortho.

Pour la série Matériaux, le tracé pierre à pierre réalisé dans Adobe Illustrator a été importé et superposé aux orthovues produites dans le cadre de la phase 05.

Les informations du pierre à pierre ont alors été complétées et classifiées suivant la légende des matériaux.

 

Pour la série Altérations, des zonages complémentaires ont été réalisées sur base d’observations in situ, des données photos et des orthovues. Ces zonages ont ensuite été classifiés suivant la légende des altérations.

03

Livrables

PLANCHE matériaux

Author

Benoit Lemmens

Autres cas

  • All
  • art
  • blender
  • cloudcompare
  • déformation
  • diagnostique
  • drone
  • énergie
  • front-page
  • hardware
  • IA
  • infrarouge
  • laserscan
  • level1
  • level2
  • metashape
  • odm
  • patrimoine
  • photogrammétrie
  • potree
  • processing
  • realitycapture
  • robot
  • share
  • SLAM
  • software
  • thermographie
  • volume
Etude de cas

Etude sanitaire de la courtine de Villers

La courtine de Villers est l'un des derniers vestiges de la 1ère enceinte de Bruxelles, un patrimoine unique construit dans le courant du 13ème siècle. ...
microscope
Etude de cas

Photogrammétrie à l’échelle microscopique

Il y a maintenant quelques années, cet étrange prototype a pris forme dans notre labo à Buildwise: un microscope permettant la reconstruction 3D d'échantillons de ...
Etude de cas

Inspecting a church roof for scaffolding

Relevé organisé dans le cadre de la formation Digital Retrofit qui a été organisée par les partenaires du projet à la demande de Construcity.brussels