Photogrammétrie: avant le numérique === ###### tags: `photog` `TP` `ECN` `slides` <style type="text/css"> #maligne{ background: None; display: block; position: fixed; bottom: 0; width: 100%; } .logo{ float: right; } .name{ font-size: 0.5em; float: left; } </style> <div id="maligne"> <div class="name">Matthieu Quantin </div> <img class="logo" alt="CC-BY-NC-ND licence" src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/73/Cc_by-nc-nd_icon.svg" /> </div> ---- # Introduction Qui sait ce que c'est? avec quoi? pour quoi faire? ... ---- #### Étymologie <!-- .slide: data-background="white" --> P H O T O G R A M M É T R I E ---- #### Définition « La photogrammétrie est la science ou la technique permettant d'obtenir des __informations fiables__ sur l'espace naturel ou sur des objets physiques par l'enregistrement, la mesure et l'interprétation d'__images photographiques__ ou produites par rayonnements électromagnétiques ou autres phénomènes » (Terminologie et Télédétection et Photogrammétrie, 1997) --- ## Objectif Mesurer sur des images Quelle utilité? Des idées de cas d'application? ---- #### Exemple architecture  ----  Ce qu'on obtient sur une photo ----  Ce qu'on voudrait obtenir pour mesurer ---- #### Exemple guerre Balistique  --- ## Le problème? des idées? ---- ### La Focale ----  Focal Lenght à la même distance ----  Focal Lenght à distance variable ----  ----  ----  pas de FOV 0. ---- https://threejs.org/examples/webgl_camera_cinematic.html ---- #### Solution simple Pour notre problème de mesurer sur une immage (photogramme - métrie) des idées? ----  Avec FOV faible, on peut approximer une mesure sur une image à faibles variations de profondeur ---- Typiquement une photo du sol vue du ciel  --- ### L'orthogonalité ---- L'orthogonalité a une grande influence sur la qualité de la projection  → Orthophoto (vs. non-orthophoto) ---- Ce qui implique des problèmes de projection  → Déformations même sur une surface plane ----  ---- Ortho-photo: - orthogonal au sujet (sol, façade) - faible FOV --- ### Les bords de l'image ---- Faisant l'hypothèse d'une (non-true) orthophoto  ---- sur le bord d'une image aérienne en fonction de l'altitude | 750m | 1500m | | ------ | ----------- | |  | | ---- C'est toujours notre problème de perspective  ---- #### Solution : l'orthorectification  ---- Connaissant l'optique, le MNT et la position du nadir  ---- <!-- .slide: data-background="white" -->  ---- Avant / après orthorectification de la position des pixels  ---- Restent les cas de variation de relief extrème:  ---- Problématiques de masquage <!-- .slide: data-background="white" -->  ---- il faut connaitre les zones visibles  ---- et reprojeter correctement  ---- | Orthophoto | Rectified orthophoto noGhost | true Orthophoto | ------ | ----------- | --------- | | |  |  |non true | correction des positions en altitude | complétion avec d'autres images ---- MAIS - il faut des données exterieures (MNT, élévations) - relief non négligeable - volonté de mesurer en 3D (et pas 2D) (ex: archéologie, industrie, architecture...) ---- ### Les erreur de parallaxe ---- En fonction du point de vue on ne voit pas la même chose  ---- Inhérent à la perspective. On ne peut à priori pas s'en affranchir.  --- #### Et si les problème était aussi la solution? (le problème de parallaxe) ---- Par exemple dans la vision animale (humaine surtout)  Petite expérience... ----  ----  ---- Cela (entre autres techniques naturelles) nous permet de voir en 3D  → Exploiter cet avantage dans une solution plus élaborée ---- voir en 3D = mesurer ("estimer à vue d'oeil") les distances. ---- Le faible écartement des yeux ne permet une vision spatiale que pour notre environnement proche à moins qu'on essaie d'agrandir cette base de manière artificielle comme pour les jumelles.  ---- Cette solution: La (stéréo)-photogrammétrie En lien avec toute la _géomatique_  --- # Technique ## Le stéréoscope  ----  Large gamme de dispositions. ---- __MAIS__ #### Conditions vision - Différence d'échelle entre les deux images ne devrait pas dépasser 10% - Éloignement: rapport base/distance de 1/5 à 1/200 - Couleur et apparence semblables ---- __MAIS__ #### Conditions mesure - Chambre idéale "métrique" (ou correction des distorsions) - Éloignement: rapport base/distance de 1/5 à 1/20 - Calculer la position relative des images en fonction de la base - Couple stéréo-photographique coplanaire On observe alors une exacte homothétie de la réalité ---- #### Distorsions | en barillet | coussinet | moustache | | -------- | ----------- | -------- | |  |  |  ----  ----  ---- #### Méthode Mesure par stéréoscope: comment ça marche? ----  note: 1. Connaître la position "réelle" de 3 points sur la paire d'images 2. Faire coïncider un point ("ballonnet") dans l'espace de vue 3D avec chacune des 3 références. (Utilise la vision humaine) 3. Mesurer ces 3 positions de références dans l'espace virtuel 3D. 4. Placer le ballonnet où l'on veut dans l'espace 3D 5. Par intersections calculer des distances entre ces points: _aéro-triangulation_ --- ## Relation hauteur - base  ---- Couple stereo  Pour rendre à l'échelle 1:1 les variations du terrain : quelle base B = [$O_1$ $O_2$] ? note: [$O_1$ $O_2$] est appelée base b [mm] (dans l’espace image) ou B[m] (dans l’espace objet) La distance $O_1$ au __plan objet__ est appelée hauteur H La distance $O_1$ au __plan image__ est appelée distance principale h CONDITION HOMOTHÉTIE: $\frac{b}{h} = \frac{B}{H}$ ---- Rapport b/h  note: On détermine un rapport b/h pour l'œil humain moyen b = 65 mm (écartement yeux moyen)  et h = 250 mm → b/h = 0.261 (quasiment une constante) 250mm parce que c'est: - la distance minimale pour éviter le strabisme - le diamètre apparent d’un objet observé à l’œil nu et le plus élevé. ----  note: Dans l’espace objet, on détermine la base en fonction de la hauteur. H = 3000m (altitude) et $\frac{b}{h} = \frac{B}{H}$ = 0.261 → B = 780 m ---- Dans l’espace image, on règle la hauteur en fonction de: - l'écartement réél des yeux de l'utilisateur - la base réelle dans l'espace objet ----  ---- Programmer un vol: Z-max et altitude  ---- Dans l'espace objet : - en diminuant la base, on fait disparaitre le relief - en augmentant, on augmente artificiellement le relief -> en connaissant la base, on peut augmenter le relief pour limiter l'incertitude de mesure. ---- Relief lunaire en hyper-stereo  note: Dès 1987. quelles sont les conditions ? Par exemple 2 photos de la lune: - au même moment - prises en 2 point très éloignés de la terre --- ## Aujourd’hui Que va-t-on faire de cela ? ----  ----  ----  --- #### Essor  ---- En 1953, près de 10 ans après l'invention de l'ordinateur (1941 Zure, et 1943 Aitken), le Dr Hellmut Schmid (laboratoire de recherches balistiques, Aberdeen, Maryland) développe les principes de la photogrammétrie analytique en utilisant une notation matricielle. Son approche inclut la compensation par les moindres carrés, le calcul simultané des solutions pour un nombre quelconque de clichés et une étude complète de la propagation des erreurs. ---- 1953? Alors pourquoi en parle-t-on davantage aujourd'hui? ---- Lancer metashape.