Étude automatisée de la qualité d'une reconstruction photogrammétrique selon les prises d'image

Abstract

Dans le domaine de la construction, il est important de pouvoir capturer la réalité de manière complète et précise. Avec le scanning laser, la photogrammétrie est la technologie la plus employée à cet effet. Elle vise à recréer un objet sous forme de nuage de point depuis des images prise autour de celui-ci. Cependant, les meilleures pratiques pour effectuer un relevé photogrammétrique sont parfois floues; et évaluer leurs impacts peut s'avérer laborieux.

En effet, un nombre importants de facteurs viennent influencer la qualité finale d'une reconstruction, autant en termes de paramètres inhérents à l'appareil photo qu'en termes de positionnement et orientation des photos. L'utilisation de drones décuple encore ce phénomène en augmentant le nombre de positions et d'orientations de la caméra possibles. La campagne de relevé devient un processus long et la bonne qualité de la reconstruction finale n'est jamais assurée.

Dans ce contexte, ce travail propose une méthode complètement virtuelle et automatisée permettant la comparaison de la qualité de reconstructions photogrammétriques en recréant une campagne de relevé directement dans le logiciel de photogrammétrie Metashape. La qualité s'entend en termes de fidélité géométrique, confiance et exhaustivité de la reconstruction. Elle permet de traiter chaque paramètre individuellement et évalue son impact de manière automatique et rapide. Le processus est ici illustré pour les conséquences de la prise d'image sur la qualité finale du relevé.

Elle permet par exemple de mettre en évidence qu'une prise d'image circulaire est suffisante pour les relevés basse résolution d'objets relativement simples. Si une plus haute résolution est requise ou que l'objet à capturer est plus élaboré, il est alors préférable d'utiliser un planificateur de vol tridimensionnel. Les relevés nadir ne sont jamais à même de retranscrire correctement la géométrie de l'objet.

Le processus, ici appliqué à la position et l'orientation des images, s'inscrit dans un contexte plus grand en fournissant une méthode innovante pour tester l'influence des paramètres utilisés sur un processus de reconstruction photogrammétrique.

In the field of construction, it is important to be able to capture reality completely and accurately. Along with laser scanning, photogrammetry is the most used technology for this purpose. It aims to recreate an object as a point cloud from images taken around it. However, the best practises in photogrammetry are sometimes blurred, and evaluating their impact can be laborious.

Indeed, a lot of important factors influence the final quality of a reconstruction, as much in terms of parameters inherent to the camera as in terms of positioning and orientation of the pictures. The use of drones increases this phenomenon by increasing the number of possible positions and orientations. The survey campaign becomes a long process and the good quality of the final reconstruction is never assured.

Facing this issue, this work proposes a completely virtual and automated method of comparison of photogrammetric reconstruction by recreating a survey campaign directly in the photogrammetry software Metashape. It allows to treat each parameter individually and to evaluate its impact in an automatic and fast way. The process is illustrated here on the consequences of the image capture scenario on the final quality of the survey.

It shows that a circular image capture is sufficient for low resolution surveys of relatively simple objects. If a higher resolution is required or if the object to be captured is more elaborate, it is then preferable to use a three-dimensional flight planner. Nadir surveys are never able to correctly capture the geometry of the object.

The process, applied here to the position and orientation of images, is part of a larger context by providing a new method to test the influence of the parameters of a photogrammetric reconstruction process.