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ISSN 2182-9942 Título Autor 1 Autor 2 Endereço 1 Endereço 2 Email  Article / A

ISSN 2182-9942 Título Autor 1 Autor 2 Endereço 1 Endereço 2 Email  Article / Artigo / Article Abordagem paramétrica para a reconstituição 3D baseada no conhecimento prévio Palavras-chave Reconstituição 3D Documentação do património edificado Fotogrametria Varrimento laser Modelização paramétrica Resumo No contexto da documentação do Património, a reconstituição digital, desde há alguns anos, originou o desenvolvimento e implementação de diversas técnicas e de diverso software. Com efeito, o varrimento laser e a evolução da imagiologia democratizaram o acesso aos dados e melhoraram a capacidade de partilha e de interpretação da informação patrimonial no mundo inteiro. A aquisição 3D, ela própria, conheceu um progresso significativo graças à introdução de sensores laser, mas também teve dificuldades para explorar de modo eficaz os dados adquiridos. Propomos uma abordagem metodológica de reconstituição 3D baseada no conhecimento prévio em que a interpretação informática serve para estruturar os dados adquiridos. Trata-se de interpretações paramétricas que descrevem o objecto e as relações morfológicas entre as suas partes que permitem gerar modelos consistentes e reutilizáveis. Este processo de reconstituição, que se pretende generalizar, é explicado através de um exemplo que tem como objectivo não a modelização em si, mas a descrição das diferentes fases. Résumé Dans le cadre de la documentation du Patrimoine, la reconstitution numérique a stimulé depuis quelques années le développement et l’implémentation de plusieurs techniques et logiciels. En effet, le balayage laser et l’évolution de l’imagerie démocratisent l’accès aux données et améliorent la capacité de partager et d’interpréter l’information patrimoniale dans le monde entier. L’acquisition 3D a connu elle un progrès significatif grâce à l’introduction de capteurs laser, mais des difficultés aussi pour exploiter de façon efficace les données acquises. Nous proposons une approche méthodologique de reconstitution 3D basée sur la connaissance préalable dont l’interprétation informatique sert à structurer les données relevées. Il s’agit d’interprétations paramétriques décrivant l’objet et les relations morphologiques de ses parties, permettant de générer des modèles consistants et réutilisables. Ce processus de reconstitution, que l’on veut généralisable, est explicité à travers un exemple; la finalité n’étant pas la modélisation en soi mais la description de ses différentes phases. Mots-clés Reconstitution 3D Documentation du patrimoine bâti Photogrammétrie Relevé laser Modélisation paramétrique Conservar Património 30 (2019) 47-58 | https://doi.org/10.14568/cp2017038 ARP - Associação Profissional de Conservadores-Restauradores de Portugal http://revista.arp.org.pt Approche paramétrique pour la reconstitution 3D basée sur la connaissance préalable Hayet Kadi* Karima Anouche Département d’Architecture, Université des Sciences et de la Technologie d’Oran Mohamed Boudiaf, Algérie * hayet.kadi@gmail.com Hayet Kadi, Karima Anouche Conservar Património 30 (2019) 48 Conservar Património 30 (2019) 48 Keywords 3D Reconstruction Built-heritage documenting Photogrammetry Laser scanning Parametric modeling Abstract Within the framework of Heritage documenting, digital reconstruction has stimulated, since years, the development and implementation of many techniques and software. Indeed, laser scanning and advances in imaging and photography are democratizing access to data and improving the ability to share and interpret Heritage information over the world. 3D acquisition knew a significant progress thanks to the introduction of laser sensors, but is also having problems related to exploiting the acquired data. We propose a methodological approach of 3D reconstruction, based on prior knowledge whose computer interpretation serves to structure the acquired data. It is about parametric interpretations describing the object and the morphological relations of its parts, allowing the generation of consistent and reusable models. This reconstitution process we want generalizable is explicated through an example; the finality not being the modeling in itself but the description of its different phases. Parametric approach for prior knowledge-base 3D reconstruction Introduction Les nouvelles technologies telles que les terrestrial laser scanners (TLS), les progrès de l’imagerie et de la photographie, et d’autres techniques spatiales renforcent grandement les capacités de conservation et de recherche sur le patrimoine. Ces technologies sont en train de démocratiser l’accès aux données et d’améliorer la capacité de partager et d’interpréter les informations archéologiques et architecturales dans le monde ainsi que la création de nouveaux domaines de l’intégration de la recherche. Ceci motive le développement et l’adoption d’outils et de méthodes qui créent, en trois dimensions des représentations interactives 3D avec beaucoup plus de contenu informationnel, de robustesse visuelle, de fiabilité scientifique, de durabilité, et de réutilisation future que les solutions d’archivage numériques basiques. Ce projet vise à formaliser l’aide que peuvent représen- ter les outils informatiques pour l’extraction de connais- sances architecturales, l’acquisition de données 3D et leur exploitation ainsi que la communication du savoir qu’elles représentent et ce dans le but d’une reconstruction 3D pertinente. Notre approche repose sur une modélisation dite paramétrique correspondant aux éléments prédéfinis d’après la description sémantique de l’objet. Ce processus répond à diverses préoccupations : premièrement, la conservation et l’archivage des données patrimoniales, constituées de restitutions 3D et des sources documentaires plus ou moins anciennes ; deuxièmement, l’analyse et la comparaison de données selon divers points de vue dictés par les domaines d’étude, et enfin la valorisation des données archivées, afin de partager avec le public les connaissances du patrimoine historique. Outre le but éducatif de l’histoire, la finalité de cette modélisation numérique répond à la nécessité de modèles exploitables pour des projets de simulation, de prototypage, d’exposition, de promotion du tourisme culturel, et notamment pour l’archivage contre toute catastrophe probable et comme outil d’aide à la formulation de nouvelles configurations. Aperçu et méthodes Tous les domaines de la conception confrontés à un réel physique existant peuvent aujourd’hui faire appel aux techniques d’acquisition tridimensionnelle afin de reconstituer de manière numérique la morphologie et la position d’objets existants. L’intégration dès la saisie, des données tridimensionnelles permet ainsi d’assurer la gestion, le traitement, les analyses, les simulations et la représentation graphique des espaces bâtis existants. Les résultats de ces expériences témoignent de la qualité croissante de ces outils (précision et vitesse) mais aussi des difficultés rencontrées pour exploiter de façon efficace les données acquises. Les travaux de recherche s’orientent donc dans deux directions, d’une part sur l’automatisation du processus de relevé avec comme ambition d’améliorer la pertinence de l’acquisition et d’autre part sur le traitement des données. Ces techniques d’acquisition souvent fastidieuses et quelque part défaillantes, sont de plus en plus combinées en vu d’obtenir des modèles plus précis. La photogrammétrie permet de construire rapidement les parties principales d’un bâtiment, alors que pour les objets détaillés et complexes (volutes, voûtes) un grand nombre d’images et/ou de points correspondants sont exigés, augmentant le temps de modélisation [1]. Mueller a conçu une méthode pour une reconstruction rapide de façades à partir de photos redressées [2]. Il calcule des lignes droites horizontales et verticales pour la création d’éléments de forme simple (boîte), et l’utilisateur rentre la profondeur des éléments. Cependant leur méthode convient aux façades simples modernes des bâtiments mais n’est pas adaptable aux façades architecturales complexes. Les techniques de Lasergrammétrie produisent des nuages de points d’une grande précision [3]. Cependant la tâche de modélisation est pénible et seulement des objets géométriques simples (sphère, cube, plan, cylindre) peuvent être automatiquement créés. L’approche de Boulassal vise à segmenter automatiquement et extraire Conservar Património 30 (2019) Approche paramétrique pour la reconstitution 3D basée sur la connaissance préalable 49 des surfaces planes à partir d’une façade de bâtiment capturé par TLS, et ce en se basant sur l’algorithme RANSAC [4]. La modélisation a concerné les parties visibles capturées, vu qu’il s’agit de façades simples. Afin de modéliser une colonne papyriforme égyptienne, Hassoun a développé une application en SGDLsoft [5]. Cette proposition se fonde également sur une connaissance approfondie des règles géométriques de conception de cet élément architectural, cependant ne pouvant être extrapolée à d’autres objets analogiques. Des objets paramétriques sont maintenant disponibles dans des bibliothèques, pour des domaines spécifiques (structure métallique, industrie, mécanique…) mais aucune bibliothèque architecturale n’existe. Dans ce contexte, une approche favorisant davantage le processus typologique, a été proposée par Charbonneau pour l’interprétation et la diffusion d’un corpus de roses gothiques [6]. Un outil qui s’apparente plutôt à un thesaurus graphique, sans confrontation dimensionnelle à l’objet réel. Bien différents dans leur procédé et leur utilisation, la modélisation de l’information du bâtiment (BIM) est plus un processus dans lequel le modèle numérique du bâtiment tient compte de feuilles de données, tandis que le principal concept de modélisation paramétrique (MP) est de définir des géométries à l’aide d’un codage. Dans le cadre du système BIM, l’industrie du bâtiment est en besoin constant d’informations qui complètent les différents plans fournis avec le projet, au détriment d’une meilleure adaptation et optimisation de la forme qu’offre la MP. Denis voit que la combinaison des deux concepts amènerait à un design mieux informé dans lequel toutes les informations contenues dans le projet ne sont pas uniquement utilisées pour identifier les éléments mais bien comme aide à la conception, à la prise de décisions [7]. Boeykens voit le même intérêt de les combiner en vue de profiter de leurs différences inhérentes [8]. Tandis que le modèle BIM est toujours lié à l’évaluation des performances basée sur des informations structurées dans le modèle de bâtiment, la création du modèle numérique elle, s’appuie sur les paradigmes de modélisation paramétrique, où l’intention de conception et les flux uploads/Ingenierie_Lourd/ karima-anouch.pdf