Nicolas LISSARRAGUE (07072021)

La photogrammétrie est un procédé permettant de construire une représentation en volume à partir de relevés de mesures réalisés sur des photographies. Elle repose sur le principe mathématique de triangulation : en comparant la position d’un même point sur des clichés pris sous différents angles, il est possible de déduire les coordonnées du point dans un espace tridimensionnel.

Le colonel Aimé Laussedat est le premier à appliquer ce principe sur la façade de l’Hôtel des Invalides en 1849. Au fur et à mesure que la qualité des photographies s’améliore, les reconstructions opérées gagnent en précision, avec cependant une limite. Les outils de restitution ne permettent que de recourir à des photos stéréoscopiques : en connaissant la distance entre les deux vues, il est possible de paramétrer un « restituteur analogique », une table mécanique permettant de créer des plans orthométriques. Mais parce que, par définition, la stéréoscopie ne permet d’utiliser qu’une paire de photos et à cause du faible écart entre les deux vues – rarement plus de 10cm – la précision du résultat final reste longtemps limitée. Le manque de variation, donc d’effet de parallaxe, entre les deux points de vue empêche notamment de restituer correctement des zones à forte concavité ou les parties qui sont les plus perpendiculaires à l’axe de prise de vue.

Dans les années 90, remplaçant le restituteur analogique et ses contraintes mécaniques, l’ordinateur offre des possibilités inédites qui donnent une nouvelle vigueur à la photogrammétrie. Certes, la capacité des ordinateurs à accélérer singulièrement le calcul de triangulation est la plus évidente des évolutions… mais pas la plus importante dans un premier temps. Deux autres changements transforment radicalement le potentiel de la photogrammétrie : d’une part, la capacité à pouvoir utiliser un nombre bien plus important de photographies. En multipliant les sources, la précision du calcul de la position d’un point visible sur chaque cliché est fortement améliorée. Surtout, il devient possible d’utiliser une série de photos ayant capturées une scène ou un objet sous des angles bien plus diversifiés qu’avec la stéréoscopie, permettant une reconstruction beaucoup plus complète. D’autre part, l’ordinateur permet de représenter le résultat des calculs dans un espace tridimensionnel virtuel et de le manipuler.

Malgré tout, le « Image-based modeling », comme on l’appelle, garde certaines limites, en particulier le pointage manuel des points communs à plusieurs photos. Dès lors que la reconstruction s’attache à un modèle complexe, cette opération peut prendre un long moment : pour reconstruire un simple cube, il faut avoir relevé huit points… plusieurs centaines peuvent être nécessaires pour un bâtiment. Chaque point devant être relevé sur au moins trois photos différentes pour obtenir un résultat consistant, on comprend que les débuts de la photogrammétrie digitale, si elle ouvre de nouvelles perspectives, est aussi limitée par le temps de reconstruction qu’elle impose. Dans ces conditions, la virtualisation de formes organiques ou de structures spatiales complexes demeure irréaliste et la longueur du processus le réserve à des productions lourdes et onéreuses.

A partir du milieu des années 2000, La convergence de l’augmentation exponentielle de la puissance des processeurs, du passage de la photographie argentique au numérique et de la mise au point de nouveaux types d’algorithmes issus de l’intelligence artificiel va permettre à la photogrammétrie d’entrer dans une nouvelle phase. D’abord parce que le domaine du « computer vision », c’est-à-dire la capacité d’un ordinateur à analyser une image et en extraire des informations permet d’automatiser entièrement le processus de reconstruction photogrammétrique. Ensuite parce que combinée à l’augmentation de la puissance des ordinateurs et de la définition des photos numériques, elle augmente très substantiellement la qualité de la reconstruction. Jusqu’alors, il fallait relever manuellement quelques centaines de points sur quelques dizaines de photos pour réaliser un maillage 3D de quelques centaines de polygones. Désormais, il devient possible de relever automatiquement des millions de points sur plusieurs milliers de photos pour réaliser un maillage 3D comprenant des millions de polygones… Inimaginables il y a encore une dizaine d’années, la photogrammétrie permet de réaliser le jumeau numérique d’une ville entière, de l’épave antique d’un navire submergé ou d’une scène de crime.

Grâce sa capacité à restituer fidèlement et rapidement un double numérique d’un espace ou d’un objet, la photogrammétrie est une technique qui est exploitée dans un nombre de champs disciplinaires très varié et toujours croissant. Si elle a toujours été largement utilisée dans la cartographie, la topographie et l’architecture dès ses débuts, elle est aujourd’hui largement répandue dans les domaines suivants – l’usage du drone et des imprimantes 3D ayant encore étendu son usage :\ - Génie civil, architecture, urbanisme, BIM et CIM\ - Conservation du patrimoine, muséographie\ - Design, prototypage, rétro-ingénierie\ - Jeux, effets spéciaux cinématographiques, vidéo mapping\ - Géologie, extraction minière\ - Tourisme, marketing, publicité\ - Immobilier\

Depuis quelques années, les assurances et les huissiers ont recourt à la photogrammétrie pour les constats d’accidents, la police scientifique pour la numérisation de scènes de crime et plus récemment encore, le journalisme : en 2020, le département Recherche & Développement du Times magazine a réalisé le premier reportage exploitant la photogrammétrie.