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Cas d'étude

Une toile d'échaffadage sur base d'une orthophoto

Les façades anciennes fournissent un attrait essentiel à nos centres urbains. Leur rénovation parfois nécessaire peut résulter à l’installation d’échaffaudages disgracieux. Ici aussi, les technologies de numérisation peuvent apporter des solutions originales.

overview

Capture

Traitement

Livrables

Introduction

À 500 mètres de la Grand-Place, au cœur du centre historique de Bruges, l’entreprise totale All-Bouw travaillait à la rénovation complète de quatre bâtiments historiques. Cette demeure de 1568 devait donc faire l’objet de rénovations et restorations importantes. La mission de numérisation avait pour objet ici d’aider à la création d’une toile artistique.

Le résultat final visé est une impression d’une œuvre d’art numérique inspirée par l’apparence historique de la façade. Elle a couvrert temporairement une façade entière et prendra donc temporairement la place du monument protégé. Un dialogue entre la valeur patrimoniale parfois jugée comme très statique et l’infini offert par le numérique du bâtiment s’est ainsi instauré. 

Pour pouvoir créer une oeuvre alignée avec la façade existante, il fallait donc disposer d’une élévation correcte et détaillée de la façade. Pour cela, le drone et la photogrammétrie sont des alliés de choix. Avec un vol d’une quinzaine de minutes, on dispose de suffisant de données pour recréer une maquette numérique photoréaliste de la façade existante.

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Capture

La capture de la façade a donc été ici réalisée par photogrammétrie, afin de garantir un niveau de détail maximum dans la retranscription des détails architecturaux. Le drone permet ici de prendre des clichés en hauteur, et d’éviter d’avoir des zones ‘mortes’ dans le modèle généré.

Préparation du relevé

Comme dans beaucoup de centres urbains, la réglementation du vol par drone est assez stricte. Un détour via la carte réglementaire (ici) permet de prendre connaissance des dispositions réglementaires locales. En l’occurence, une zone d’entraîenement d’hélicoptère à Brugges limite souvent la hauteur de vol à 32 pieds, soit environ 10m. Les drones doivent aussi être limités à un poids de 900g. Au vu des ces règles, un mini drone a été choisi pour la réalisation de la mission, à savoir un DJI Mini 2.

Carte réglementaire pour le drone

Prise d'image

A l’extérieur, un total de 415 images ont été capturées en un vol. Pour intégrer davantage de contexte au relevé, on a choisit de relever également les bâtiments adjacents. Les images ont été prises manuellement en marquant un arrêt pour chaque déclenchement. Un relevé au scanner laser a permis ici de se passer de points de contrôle, il servira au contrôle sommaire des dimensions du relevé. Dans une telle application visuelle, le contrôle dimensionnel reste d’un intérêt plus limité.

La hauteur de vol limitée à 10m a malheureusement empêché de capturer correctement les zones les plus élevées de la façade. On a dû ici se contenter d’images de face, là où certaines images obliquent pourraient grandement améliorer la reconstruction.

Même pour un drone relativement petit et muni d’un capteur photographique moyen, la proximité de la prise d’image garanti un niveau de détail satisfaisant:

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Traitement

Reconstruction photogrammétrique

Les images collectées ont été traitées par photogrammétrie dans le logiciel Agisoft Metashape. Les images sont utilisées pour générer un maillage en ‘haute qualité’. Puisque le drone fournit des images relativement légères (12 Megapixels), on aurait pu même utiliser ici une ‘ultra-haute’ qualité. Les coordonnées GPS intégrées dans les métadonnées de chaque image permettent de mettre le modèle à l’échelle et de l’orienter. Il est intéressant de voir que la précision du GPS standard d’un drone n’est pas très bonne. Cela résulte ici en un modèle qui est légèrement ‘penché’. Si ce n’est pas critique ici, cela pourrait l’être dans d’autres cadres. Cela montre l’importance de connaitre les limites de son matériel.

En l'absence de points de contrôle, l'horizontalité du modèle peut être mauvaise.
Géométrie Couleur

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Livrables

Dans cette collaboration, les maillages 3D ont été partagé avec l’entrepreneur afin de servir de support à la création de la toile d’échaffaudage. Si les projections orthogonales ont ici été réalisées par le demandeur, dans la plupart des cas le prestataire pourra directement fournir une orthomosaïque, générée dans le logiciel de photogrammétrie.

Optimisation des maillages

La photogrammétrie offre un très haut niveau de détails. Si cela est utile dans les application de mesurage, c’est ici beaucoup moins critique. Une question se pose alors: comment alléger le maillage 3D tout en gardant un maximum de qualité texturale? On utilise une opération dite de ‘décimation’ qui consiste à choisir le nombre de polygones que l’on veut conserver. Il faudra alors recréer une texture pour le maillage réduit qui a été généré. Chaque maillage a sa propre ‘carte d’identité’ en matière de polygones qui le composent. Une texture est, elle, intrinsèquement liée à cette carte d’identité.

Création d'orthomosaïques ou d'orthovues

La création d’une vue projetée de la façade est la dernière étape ici. Il existe dans le logiciel Agisoft Metashape (et dans presque tous les logiciels de photogrammétrie) une fonction dédiée à la création de telles vues. On parle d’orthomosaïque, d’orthophoto ou encore d’orthophotoplan.

L'IA en support à la création artistique

Ces dernières années, le domaine de l’intelligence artificielle a connu une avancée significative avec l’émergence de plusieurs outils de génération d’images révolutionnaires. Parmi ceux-ci, DALL·E, développé par OpenAI, a suscité un grand engouement. DALL·E est un modèle de réseau neuronal capable de générer des images à partir de descriptions textuelles. Cette technologie permet de créer des œuvres visuelles à partir de concepts abstraits ou de simple descriptions textuelles (les ‘prompts’), ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour la créativité artistique, le design graphique et bien d’autres domaines.

Un autre outil similaire est  ‘Stable Diffusion’, à la différence notable que son code est public! Cela a créé une communauté d’enthousiastes créant chaque semaines de nouveaux outils.

 

Stable diffusion
Une application simple pour transformer un dessin grossier en un rendu architectural

Ces avancées marquantes dans les outils de génération d’images par l’IA témoignent du potentiel considérable de cette technologie pour façonner l’avenir de la créativité et de la communication visuelle, aussi dans la construction. Toutefois, elles soulèvent également des questions éthiques et artistiques importantes, notamment en ce qui concerne l’originalité, la propriété intellectuelle, et la place de l’humain dans le processus créatif, des sujets qui continueront à susciter des débats à mesure que ces technologies continueront à évoluer.

On montre ci-dessous quelque exemple de ‘jeu artistique’ autour de l’orthophoto créée dans ce projet. En fonction du prompt fourni à l’algorithme, des images stylisées très variées peuvent être créées en quelques clics.

Author

Samuel Dubois

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