Modélisation 3D et photogrammétrie – Une (très) rapide introduction (2h CM / 4hTD)
Modélisation – différentes techniques
Photographie pour la photogrammétrie
Focale
Exposition (ISO, ouverture, vitesse)
Mise au point
Qualité de l’appareil – compression
Corrections liées à l’appareil et à l’objectif
Choix de l’objectif
Choix du sujet
Angle de prise de vue
Mise à l’échelle
Workflow de la reconstruction
Le workflow photogrammétrique et son application:
Le matériel
Quelques exemples de travaux sur la 3D par photogrammétrie, réalisés à Dijon:
Rolland, T.; Monna, F.; Magail, J.; Esin, Y.; Navarro, N.; Wilczek, J.; Gantulga, J.-O.; Chateau-Smith, C. (2021) Documenting carved stones from 3D models. Part II — Ambient occlusion to reveal carved parts. Journal of Cultural Heritage 49, 28–37 pdf.
Lkebir, N.; Rolland, T.; Monna, F.; Masrour, M.; Bouchaou, L.; Fara, E.; Navarro, N.; Wilczek, J.; Beraaouz, H.; Chateau-Smith, C.; Pérez-Lorente, F. (2020) Anza palaeoichnological site, Late Cretaceous, Morocco. Part III: Comparison between traditional and photogrammetric records. Journal of African Earth Sciences, 172, 1-11, n° 103985. pdf
Monna, F.; Magail, J.; Rolland, T.; Navarro, N.; Wilczek, J.; Gantulga, J.O.; Esin, Y.; Granjon, L.; Allard, A.-C. Chateau-Smith, C. (2020) Machine learning for rapid mapping of archaeological structures made of dry stones – Example of burial monuments from the Khirgisuur culture, Mongolia – Journal of Cultural Heritage. 43, 118-128. pdf
Wilczek, J. ; Monna, F. ; Jébrane, A.; Labruère-Chazal, C.; Navarro, N.; Couette, S.; Chateau Smith, C. (2018) Computer-assisted orientation and drawing of archaeological pottery. Journal of Computing and cultural heritage. 11, 2. pdf
Monna, F.; Esin, Y.; Magail, J.; Granjon, L.; Navarro, N.; Wilczek, J.; Saligny, L.; Couette, S.; Dumontet, A.; Chateau, C. (2018) Documenting carved stones by 3D modelling – Example of Mongolian deer stones. Journal of Cultural Heritage. 34, 116-128. pdf
Magail, J., Monna, F., Esin, Y., Wilczek, J., Yeruul-Erdene, C., Gantulga, J-O. (2017) Application de la photogrammétrie à la documentation de l’art rupestre, des chantiers de fouilles et du bâti. Bulletin Musée d’Anthropologie préhistorique de Monaco, n° 56, 69-92. pdf
Le travail à réaliser en TP
Les images à télécharger et à décompresser (TP_images).
Voir ci dessous (section Ressources indispensables et liens) pour les instructions d’installation. Pour info, le modèle au final.
En cas de problèmes, cette vidéo résume les étapes d’installation des logiciel, et la production d’un modèle 3D à l’aide de VisualSFM et Meshlab.
Le travail personnel à réaliser
Modélisation 3D de la stèle de Kalo de Saulx ou de la stèle des moines au Musée Archéologique de Dijon. La stèle de Kalo de Sceau est la plus simple puisque qu’elle ne présente qu’une seule face intéressante (et visible). Une dizaine de photographies devrait suffire pour une résolution moyenne. Pour la stèle aux moines, c’est plus compliqué car il faut modéliser les quatre faces et le sommet. A vous de voir. Vous pouvez utiliser la combinaison VisualSFM / Meshlab présentée en cours, ou Meshroom (ordinateurs CUDA compatibles uniquement), dont le maniement est à voir sur le web.
Dans tous les cas, les objets doivent être mis à l’échelle au final. Pour cela la meilleure solution consiste à incorporer à la scène un objet dont la dimension est connue (par ex un mètre) et à le photographier en même temps que l’objet d’intérêt (sans le déplacer bien sûr au cours de l’acquisition).
Il est vivement recommandé de revoir le cours pour obtenir des conseils sur la prise de vue.
Un jeu de photos en cas de problèmes.
Une vidéo décrivant la démarche pour mettre le modèle final à l’échelle en utilisant Meshlab
ATTENTION, LE MODÈLE FINAL DOIT ETRE MAILLE, TEXTURE ET NETTOYE DES ELEMENTS EXTERIEURS. VOUS PRENDREZ GARDE A BIEN ENVOYER TOUS LES FICHIERS NÉCESSAIRES A L’OUVERTURE DU MODÈLE.
LE RESULTAT (PLY + PNG uniquement) DOIT ETRE ZIPPE PUIS ENVOYE A L’ADRESSE VIA WETRANSFER: Fabrice.Monna@u-bourgogne.fr AVANT LE 6 NOVEMBRE 2023 AVEC COMME NOM DE FICHIER: NOM_PRENOM.zip ET EN UTILISANT ‘Photogrammétrie M1 ASA‘ COMME SUJET DU TRANSFERT.
Ressources indispensables et liens
VisualSFM, logiciel libre de photogrammétrie (ici)
Meshlab, logiciel libre de manipulation de modèles 3D (ici)
Instructions d’installation de VisualSFM;
- Télécharger puis décompresser la version de VisualSFM correspondant à votre système d’exploitation (cf ci dessus). Pour connaitre le type de système (32 ou 64 bits): panneau de configuration / Système et sécurité / Système.
Attention à bien prendre la version CUDA si vous possedez une carte graphique NVIDIA. Pour savoir si une carte NVIDIA est installée: panneau de configuration / Matériel et Audio / périphériques et imprimantes / Gestionnaire de périphériques / Cartes Graphiques. - Transférer le dossier à l’endroit approprié.
- Télécharger les tous les fichiers correspondant à votre système d’exploitation ici (ne surtout pas oublier cette étape, autrement la reconstruction dense ne sera pas possible)
- Tout copier et tout coller dans le répertoire de VisualSFM.
Modélisation VisualSFM + Meshlab (tutoriels):
Le site Combien ca porte (ici)
VisualSfM and MeshLab workflow sur Youtube (ici)
3D scanning for free! sur YouTube (ici)
Conseils pour la prise de vue:
Tips and tricks d’Agisoft (ici)
Ressources optionnelles et liens
Un article utilisant la photogrammétrie en paléontologie (ici).
Un article utilisant la photogrammétrie pour l’étude de l’héritage culturel (ici).
Les packages R utiles pour la 3D: rgl, Morpho, geomorph, Rvcg, mesheR…
Pour aller plus loin avec la 3D:
CloudCompare, logiciel libre de manipulation de modèles 3D (ici)
Blender, logiciel libre de modélisation, d’animation et de rendu en 3D (ici)
Sketchfab, l’équivalent de YouTube, mais pour des modèles 3D (ici)
Photoscan, un excellent logiciel commercial de photogrammétrie (ici)
Meshroom, un autre excellent logiciel de photogrammétrie, en open source (ici)
Présentation de Meshroom (carte NVIDIA, cuda compatible conseillée)
Meshroom et conseils de prise de vue
Vous voulez vous entraîner à recoller deux faces d’un objet (Le modèle d’une stèle néolithique gravée ):
- Les deux faces de la stèle en format OBJ et PLY
- A l’aide de Meshlab, transformer les deux faces du modèle en STL (sans texture) puis les aligner (voir procédure ci-dessous). Sauver le résultat en STL.
- Aligner les deux faces texturées du modèle puis sauver le résultat en format OBJ (voir procédure ci-dessous).
Voir aussi cette vidéo!
Combiner sans texture (ici), combiner avec texture (un tuto)
Le résultat final sur Sketchfab:
Bibliographie spécialisée
Ce cours a été préparé sur la base de nombreuses ressources internet et de livres, finalement assez simples.
Polygon mesh processing, Mario Botsch, Leif Kobbelt, Mark Pauly, Pierre Alliez, Bruno Levy, 250 pages. Editeur: A K Peters/CRC Press, langue: anglais. Une référence dans le traitement des modèles 3D.
Computer Vision: Algorithms and Applications. Richard Szeliski, 812 pages, Editeur Springer London Ltd, langue: anglais. Tout ce que vous avez toujours voulu savoir sur la vision par ordinateur.
La stéréoscopie numérique, Benoit Michel & Yves Pupulin, 291 pages, Editeur: Eyrolles, langue : français. Une bonne introduction à la production d’images stéréocopiques numériques, fixes ou animées.
La photomodélisation architecturale : Relevé, modélisation, représentation d’édifices à partir de photographies, Livio De Luca, 263 pages, Editeur : Eyrolles, langue : français. Un libre interessant, bien illustré, et qui présente la photogrammétrie.
La 3D libre avec Blender 2.6 . Olivier Saraja, Henri Hebeisen, Boris Fauret, 535 pages, Editeur : Eyrolles, langue: français. Excellente introduction à Blender.