On nomme photogrammétrie le processus qui permet d’acquérir des données fiables d’objets existants à partir de photographies.
Les données 2D et 3D sont extraites d’une image puis, à l’aide de photos superposées de l’objet, du bâtiment ou du terrain, elles sont converties en un modèle numérique tridimensionnel. Cela permet de capturer des surfaces assez vastes, voire des paysages entiers qu’il serait autrement impossible de scanner. À ce titre, les géomètres, architectes, ingénieurs et entrepreneurs de travaux utilisent la photogrammétrie pour créer des cartes topographiques, des réseaux ou des nuages de points.
Les logiciels de photogrammétrie se présentent sous de nombreuses formes. Les solutions payantes sont principalement destinées aux applications industrielles ou d’ingénierie, mais il existe aussi d’excellents programmes et applications gratuits. Il vous suffit de posséder un appareil photo ou un smartphone pour prendre des photos. Si vous avez accès à une imprimante 3D, vous pouvez même imprimer vos modèles dans un second temps !
Dans cet article, nous avons établi une liste des meilleurs logiciels de photogrammétrie gratuits. Avant d’y plonger, regardons un peu comment fonctionnent ces programmes.
Les types de photogrammétrie
Les logiciels de photogrammétrie enregistrent automatiquement les points communs entre plusieurs images et calculent leurs distances dans l’espace tridimensionnel. Ce processus permet de créer un nuage de points qui peut être transformé en maillage 3D. En règle générale, plus il y a de photos, meilleure sera la qualité du modèle. Certains programmes avancés offrent aussi des outils permettant d’affiner le nuage de points, ce qui améliore la qualité du maillage.
Une quantité suffisante de données d’images est essentielle pour garantir la précision du logiciel de photogrammétrie. Il existe deux techniques principales : le principe de Structure from motion (ou « structure acquise à partir d’un mouvement ») et les marqueurs codés. La méthode Structure from motion s’appuie sur des caractéristiques naturelles, telles que l’écorce des arbres et les textures denses. Les marqueurs codés, quant à eux, sont utilisés lors du traitement d’objets peu caractéristiques ou de surfaces réfléchissantes et transparentes. Utilisés correctement, ils permettent d’obtenir un niveau de précision plus élevé que la technique Structure from motion.
La plupart des logiciels de photogrammétrie servent principalement à générer des maillages 3D ou des nuages de points de haute qualité, mais certains programmes intègrent également des outils d’analyse. Ces fonctions supplémentaires permettent aux utilisateurs d’effectuer des mesures, d’annoter des cartes ou d’enrichir les données. Les entreprises d’infrastructure, les agences forestières et les organisations de gestion du littoral utilisent fréquemment ces solutions.
La photogrammétrie s’effectue généralement à l’aide d’un appareil photo tenu à la main ou monté sur un trépied pour plus de stabilité. Cette approche, connue sous le nom de photogrammétrie terrestre, permet de capturer des images depuis le sol et convient à la numérisation d’objets de petite taille.
La photogrammétrie aérienne implique quant à elle d’installer une caméra sur un avion pour capturer des images de structures étendues telles que des bâtiments, des montagnes ou des villes entières. Un modèle de haute qualité nécessite des centaines ou des milliers de photos et un chevauchement de 80 à 90 %.
Ceci étant dit, nous allons nous pencher sur les meilleures options gratuites disponibles pour vous aider à découvrir toutes les possibilités de la photogrammétrie.
Meshroom
Meshroom est un logiciel de photogrammétrie gratuit et libre basé sur l’environnement AliceVision. Grâce à lui, vous pouvez générer un modèle 3D à partir de nombreuses images d’un objet prises sous différents angles. Le logiciel calcule la distance entre les points de la surface et crée un maillage de l’objet.
Le programme s’articule autour d’un flux de travail facile à utiliser et d’une organisation nodale qui relie entre elles toutes les étapes permettant de générer un modèle 3D. Dans d’autres solutions, ces étapes doivent être activées les unes après les autres, mais dans Meshroom, elles forment un unique pipeline de nœuds, et il suffit donc d’un clic.
Autre intérêt de ce pipeline élaboré : chacun des nœuds qui le composent peut être modifié pour obtenir exactement le résultat souhaité. Par exemple, vous pouvez sélectionner le nœud lié à la texture afin d’ajuster sa résolution, selon que vous projetiez de concevoir un jeu vidéo sur smartphone ou créer un rendu haute résolution. Plus vous investirez de temps dans ce logiciel de photogrammétrie gratuit, meilleurs seront vos résultats.
Si vous utilisez déjà Autodesk Maya, il est possible d’installer un plug-in Meshroom gratuit (disponible sur le site). Il vous permettra d’utiliser le logiciel directement depuis votre modeleur 3D. Il existe sinon des options d’export vers Blender ou Unity.
- Plus d’infos sur : Alicevision
- Systèmes d’exploitation : Windows, Linux
- Formats d’exportation : .obj, .ply
OpenMVG
OpenMVG est une bibliothèque dédiée à la photogrammétrie, très populaire parmi les enthousiastes de la géométrie à vues multiples (MVG) et les experts de la vision par ordinateur. Elle tend à se concentrer sur la technique SfM (« structure acquise à partir d’un mouvement »), et propose un certain nombre d’outils intégrés construits autour de cette méthode.
Tous ses modèles et fonctionnalités sont testés pour s’assurer qu’ils fonctionnent correctement, surtout en situation réelle.
Ce pipeline de photogrammétrie nécessite une compilation pour être utilisé. Il vous faudra aussi certaines compétences informatiques pour être entièrement opérationnel. OpenMVG est un outil ouvert, communautaire, et accessible qui s’intègre dans les flux de travail d’autres programmes de photogrammétrie.
- Plus d’infos sur : GitHub
- Système d’exploitation : Windows
- Format d’exportation : .ply
VisualSFM
Comme son nom le laisse deviner, VisualSFM est un logiciel de photogrammétrie gratuit qui repose sur la méthode SfM (« structure acquise à partir d’un mouvement ») pour générer des nuages de points. Il est possible de travailler en ligne de commande ou avec une interface graphique. Le programme est capable de détecter des caractéristiques, de les faire correspondre, et d’ajuster les ensembles.
Conçu par Changchang Wu, VisualSFM est le fruit des recherches de cet ingénieur logiciel chez Google, mais aussi d’autres chercheurs dans le domaine. Bien que les passionnés de photogrammétrie pourront s’en donner à cœur joie grâce aux dizaines de réglages de paramètres permettant d’affiner les résultats, le processus de base de création d’un nuage de points se résume à seulement quatre clics ! Ce logiciel est gratuit pour les personnes qui lui prévoient un usage personnel, éducatif, ou à but non lucratif.
- Plus d’infos sur : VisualSFM
- Systèmes d’exploitation : Windows, MacOS, Linux
- Format d’exportation : .ply
MicMac
MicMac est un logiciel de photogrammétrie libre et gratuit développé par l’Institut géographique national français (IGN) et l’École nationale des sciences géographiques. Ses fonctionnalités sophistiquées ciblent principalement les professionnels ou les universitaires, mais rien n’empêche les amateurs de s’y intéresser également.
Fruit d’un travail d’enseignement et de recherche constant, MicMac se révèle être outil polyvalent, utilisé avec succès dans la cartographie, la protection de l’environnement, la sylviculture, la préservation du patrimoine culturel et les industries privées pour générer des modèles 3D et des images orthographiques.
À noter que ce logiciel de photogrammétrie gratuit peut également traiter n’importe quel objet et n’importe quelle échelle. Il est tout aussi capable de couvrir de grandes parcelles de terrain que de tout petits objets, et il peut traiter des images à courte distance ou des images aériennes. Certains des outils d’édition fournis en font même une solution adaptée pour la métrologie et l’arpentage. Il existe nombreaux tutoriels en ligne qui vous permettront de vous familiariser en un rien de temps avec le logiciel.
- Plus d’infos sur : GitHub
- Systèmes d’exploitation : Windows, MacOS, Ubuntu, Raspberry Pi
- Formats d’exportation : .geotiff, .ply, .xml
Regard3D
Regard3D est un logiciel de photogrammétrie gratuit et libre qui utilise la méthode SfM (« structure acquise à partir d’un mouvement ») qui recoupe les photos prise sous différents angles d’un objet donné pour créer un modèle 3D.
Le programme comprend un ensemble d’outils complets qui vous permettront d’ajouter à votre nuage de points textures ou des sommets colorés avant de générer un maillage 3D.
Il vous faudra peut-être un certain temps pour vous familiariser avec tous les paramètres et réglages possibles avant d’obtenir le type de résultats souhaités. Toutefois, si vous n’avez encore jamais utilisé de logiciels de photogrammétrie, c’est un excellent point de départ : le site web de Regard3D propose tous les guides et tutoriels dont vous avez besoin pour vous lancer rapidement.
- Plus d’infos sur : Regard3D
- Systèmes d’exploitation : Windows, MacOS
- Format d’exportation : .obj, .ply
COLMAP
COLMAP est un logiciel de photogrammétrie gratuit disponible au téléchargement sur GitHub.COLMAP est un logiciel de photogrammétrie gratuit disponible au téléchargement sur Github. Vous pouvez l’exécuter à partir de l’invite de commande ou le faire fonctionner comme n’importe quel autre programme avec une interface graphique. Comme la plupart des autres logiciels de photogrammétrie de cette liste, COLMAP peut reconstruire automatiquement des objets 3D à partir d’une seule caméra ou d’une configuration stéréo (deux vues).
S’agissant d’un programme créé par des chercheurs, COLMAP propose également de nombreuses options très avancées.Elles ne sont pas forcément utiles si vous souhaitez simplement générer un maillage 3D, mais elles amélioreront sans aucun doute la qualité de votre travail. Vous pouvez par exemple définir de manière très précise le type d’appareil photo utilisé afin de capturer votre scène. De la même manière, les paramètres d’extraction peuvent être ajustés afin d’obtenir de meilleurs résultats.
Bien qu’il soit possible d’exporter des maillages 3D à partir de ce programme, vous ne pouvez travailler que sur le nuage de points dans la fenêtre de visualisation. Si vous voulez nettoyer ou perfectionner votre maillage 3D, vous devrez passer par un autre programme, type MeshLab.
- Plus d’infos sur : GitHub
- Systèmes d’exploitation : Windows, MacOS, Linux
- Formats d’exportation : .ply, .vrml
PhotoCatch
PhotoCatch est l’une des premières applications basées sur l’API d’Apple « Object Capture », disponible sur macOS Monterey et ses versions ultérieures. Elle permet de créer des scans d’objets en 3D avec un iPhone ou un iPad grâce à un processus simple et convivial qui ne prend que quelques minutes.
Nous devons vous prévenir que la compilation des données nécessite un Mac doté d’une puce M1 ou un Mac Intel avec 16 Go de RAM ainsi qu’un GPU AMD avec au moins 4 Go de VRAM. Si vous ne possédez pas une telle puissance, notez que PhotoCatch fonctionne aussi sur les appareils mobiles iOS.
Les retours des utilisateurs sont extrêmement positifs, et même les plus purs novices en photogrammétrie déclarent avoir réussi à produire des numérisations. Si vous remplissez les conditions matérielles requises ou si cela ne vous dérange pas de débourser quelques euros pour réaliser les calculs nécessaires sur le cloud, nous vous conseillons PhotoCatch.
L’application en elle-même est gratuite, mais selon le nombre d’images téléchargées, créer un modèle vous coûtera à partir de 2 €. Vous pouvez aussi opter pour un forfait Essentials ou Pro (respectivement environ 5 € et 10 € par mois). PhotoCatch prend également en charge l’exportation directe vers Sketchfab, où de nombreux modèles sont disponibles au téléchargement.
- Plus d’infos sur : App Store
- Systèmes d’exploitation : MacOS 12+, iOS 15+
- Format d’exportation : .usdz
Kiri Engine
Si les utilisateurs d’iOS peuvent profiter d’une certaine diversité en matière d’applications de photogrammétrie, les propriétaires d’Android sont beaucoup plus limités dans leurs choix. KIRI Engine est, à notre avis, l’un des rares services qui donnent des résultats convenables sur les téléphones Android.
Il y a même une option pour utiliser l’interface web : vous n’avez même pas besoin d’un téléphone ! Il n’y a rien de plus simple, et cela vous permet de télécharger des images à partir d’un reflex numérique pour une reconstruction encore meilleure.
Le téléchargement de l’application est gratuit, mais vous devez utiliser des jetons (« tokens ») pour exporter les modèles numérisés : ils vous permettent d’accéder à un nombre illimité de téléchargements d’un modèle numérisé. Vous avez le droit à trois jetons par semaine et vous êtes aussi limité à 70 photos par modèle. La version pro coûte 55 €/an ou 14 €/mois. Elle vous permet de réaliser autant d’exportations que vous le souhaitez, de bénéficier de paramètres avancés pour l’appareil photo, d’accéder à l’interface web et de prendre jusqu’à 200 photos par modèle.
- Plus d’infos sur : App Store, Google Play, site web
- Systèmes d’exploitation : iOS 14.0+, Android 7.0+
- Formats d’exportation : .obj, .mtl, .jpeg
Licence : Le texte de l'article "Les meilleurs logiciels de photogrammétrie gratuits" écrit par All3DP est publié sous la licence Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).