Brevet FR2803029A1 — publié le 20010629

L'invention concerne le domaine technique de la réalisation de photographies à des fins photogrammétriques. Conformément à une technique développée par Poivillier, il est connu d'utiliser deux photographies d'une même région de l'espace, chacune réalisée depuis un lieu différent, pour créer une situation de vision stéréoscopique permettant de déterminer les coordonnées géométriques ou géographiques des différents points de la région photographiée. Le traitement photogrammétrique des photographies est généralement effectué par des moyens de calcul électroniques. de pouvoir calculer, à partir des deux photographies, les coordonnées dans un référentiel donné de point quelconque de la zone photographiée, il est nécessaire connaître les coordonnées de plusieurs points remarquables situés dans la zone photographiée. Dans le cas de la photogrammétrie terrestre les points calage ou de référence sont le plus généralement matérialisés par des ouvrages dont les coordonnées geographiques sont connues. Le principe de la photogrammétrie peut être utilisé pour l'analyse structurelle et géométrique de toutes sortes d'objets. Ainsi, la déposante propose de mettre en oeuvre les principes de la photogrammétrie pour l'analyse d'une paroi de cavité telle par exemple mais non exclusivement, un puits, un tunnel ou encore une galerie. Comme pour la photogrammétrie terrestre, il est nécessaire pour la photogrammétrie de parois de cavité de disposer, pour chaque couple de photos réalisé, de plusieurs points de calage qui sont situés sur la paroi à étudier et dont les coordonnées sont connues. La détermination des coordonnées et le repérage des points de calage peuvent être faits, par exemple, par une équipe de géomètres qui placeraient sur paroi des repères visuels permettant d'identifier les points. Par ailleurs, la prise de vues, à des fins photogrammétriques, de la paroi d'une cavité soumise à des impératifs optiques. En effet, compte tenu des dimensions générales de la cavité et des distances focales des appareils photographiques utilisés, la zone dans laquelle l'image photographiée ne subit pas trop de déformations optiques est relativement réduite par rapport aux dimensions de la paroi de cavité. Il est donc nécessaire d'effectuer un nombre relativement important de prises de vues pour une surface donnée de paroi. Or, comme cela a été dit précédemment il faut pour chaque prise de vue, disposer sur la paroi de points remarquables dont les coordonnées sont connues. Compte tenu du nombre important de paires de photographies à effectuer, il n'est donc pas matériellement envisageable de relever et repérer manuellement les points de calage. II apparaît donc le besoin de disposer d'une méthode pour réaliser des photographies à des fins photogrammétriques qui permettent de disposer, pour chaque couple de photographies, de points de calage parfaitement identifiés tout en offrant une possibilité de mise en aeuvre simple et rapide. Afin d'atteindre cette objectif l'invention concerne un procédé de prises de vues, à des fins photogrammétriques, d'une paroi de cavité. Selon l'invention le procédé consiste à - effectuer au moins deux photographies d'une même région de la paroi, selon deux points de vues différents, - pendant chaque photographie, projeter sur la paroi, plusieurs points de calage distincts dont les coordonnées sont connues pour constituer points de référence, identiques pour les deux photographies, permettant l'exploitation photogrammétrique des photographies, - enregistrer les coordonnées des points de prises de vues et les coordonnées des images de calage en associant ces coordonnées aux photographies effectuées. Selon une caractéristique de l'invention, le procédé consiste à former les points de calage, au moins une image qui permet de déterminer l'orientation photographies. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste a projeter au moins quatre points de calage distincts et, de préférence, six points de calage distincts. L'invention vise également un dispositif de prises de vues, à des fins photogrammétriques, d'une paroi de cavité. Selon l'invention, ce dispositif comprend - une structure de référence reliée à une structure porteuse en étant mobile par rapport à cette structure porteuse, autour d'un axe de rotation, - au moins deux appareils photographiques ou caméras placés à distance l'un de l'autre le long de l'axe, des moyens pour projeter des points de calage sur la paroi de cavité, - des moyens pour entrainer la structure de référence en rotation contrôlée autour de l'axe, des moyens pour déterminer les coordonnées # de la structure de référence, # des plans images des appareils photographiques, # et des points de calage projetés sur la paroi de la cavité, - des moyens de commande # des appareils photographiques, # des moyens d'entrainement en rotation de la structure référence, # et des moyens de projection des images de calage, - et des moyens pour raccorder les moyens de détermination des coordonnées à un système de traitement et/ou d'enregistrement. Selon une caractéristique de l'invention, le procédé consiste à mettre en oeuvre tel dispositif et à - placer l'axe de rotation du dispositif parallèlement à une direction d'extension de la cavité, - et effectuer une série de paires de photographies en modifiant l'orientation angulaire de la structure de référence pour chaque paire de prises de vues, de manière à photographier une zone de la paroi de la cavité délimitée par deux plans perpendiculaires à l'axe. Selon une caractéristique de l'invention, le procédé consiste ' déplacer la structure de référence en translation, parallèlement à l'axe de rotation, pour photographier successivement des zones de la paroi délimitée chacune deux plans perpendiculaires à l'axe de rotation. Selon une caractéristique du dispositif de prise de vue conforme à l'invention, l'axe focal de chaque appareil photographique est contenu dans un même plan axial de la structure de référence. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les moyens de projection des points de calage sont adaptés pour projeter sur la paroi au moins une image permet de déterminer l'orientation des photographies réalisées moyen des appareils photographiques. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci- dessous référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation et de mise en oeuvre de l'objet de l'invention. La fïg. 1 est une coupe schématique montrant une forme preférée de réalisation du dispositif de prises de vues selon l'invention, mise en oeuvre pour une analyse photogrammétrique d'une paroi de puits. La fïg. 2 est une vue schématique de dessus selon la ligne II-II de la fig. 1. Selon une première forme de réalisation, plus particulièrement illustrée aux fig. 1 et 2, le dispositif de prises de vues photogrammétriques conforme à l'invention, désigné dans son ensemble par la référence 1, est conçu pour la photographie à des fins photogrammétriques d'une paroi 2 d'un puits 3. Le dispositif photogrammétrique 1 est plus particulièrement destiné à effectuer des prises de vues ou photographies qui seront analysées selon les méthodes connues de la photogrammétrie dans le cadre d'un système de coordonnées cylindriques. A cette fin, le dispositif 1 comprend une structure de référence 4 formée, selon l'exemple illustré, par un mât ou une colonne d'axe z-z'. La structure de référence 4 est destinée à être reliée à une structure porteuse 5 par rapport à laquelle elle est mobile en rotation autour de l'axe z-z'. La structure porteuse 5 est formée par un bâti dit de centrage 6 porté par une plate-forme 7 destinée à être placée, comme cela ressortira par la suite, à proximité de la zone à photographier. Le mât de référence 4 est adapté sur la structure porteuse 5 par l'intermédiaire d'un dispositif 8 de réglage de sa position, tel que par exemple une platine de centrage qui porte par ailleurs des moyens pour assurer une rotation contrôlée du mât de référence 4. Ces moyens de rotation contrôlée sont, par exemple, constitués par un moteur électrique 9 pas à relié à une unité de commande 10 et associé à des capteurs 11 de déplacement angulaires. Les capteurs 11 sont, par ailleurs, raccordés à un système de traitement et/ou d'enregistrement 12. Selon l'exemple illustré, les moyens 12 de traitement et/ou d'enregistrement sont intégrés à la structure de référence 4. Toutefois ils pourraient également être adaptés sur la structure porteuse 5 ou encore être situés à l'extérieur du puits, le dispositif selon l'invention intégrant alors des moyens de raccordement hertziens ou filaires aux moyens de traitement et/ou d'enregistrement 12. mât, formant la structure de référence 4 porte, par ailleurs, deux appareils photographiques ou caméras 15 et 16 présentant chacun un objectif dont l'axe focal A16 est, de préférence mais non exclusivement, contenu dans un même plan axial de la structure de référence 4, comme le montre la fig. 2. II est à noter que, de manière préférée, le plan axial P contient l'axe de rotation z-z' de la structure de référence 4. Les appareils photographiques sont, en outre, placés à distance l'un de l'autre le long l'axe z-z', la position des plans images de chacun des appareils 15 et 16 par rapport à l'axe z-z' étant alors parfaitement connue. Les appareils photographiques 15 et 16 sont raccordés à l'unité de commande 10 qui contrôle leur fonctionnement comme cela ressortira de la suite. Selon une forme de réalisation préférée, les appareils photographiques sont du type numérique et comprennent des moyens de raccordement au système de traitement et/ou d'enregistrement 12. Les appareils photographiques 15 et 16 sont disposés manière que leurs champs C,5, C,6 respectifs de prises de vues se chevauchent délimitant ainsi une région de l'espace R et, selon l'exemple illustré, de la paroi 2, fera l'objet d'une analyse photogrammétrique. Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention le dispositif de prises vues comprend également des moyens 17 pour projeter points de calage sur la paroi de la cavité dans la région R de recouvrement des deux champs C15, C16 appareils photographiques 15 et 16, comme cela ressort plus particulièrement de la fig. 1. Selon une forme de réalisation préférée mais non exclusive, moyens de projection 17 sont constitués par une source lumière cohérente éclaire un masque comprenant une série d'ouvertures définissant les points projetés. Les moyens de projection sont disposés sur la structure de référence 4 de manière leurs côtes et leur angle polaire associés soient parfaitement déterminés. dispositif 1 de prises de vues à des fins photogrammétriques conforme à l'invention ainsi constitué, est mis en oeuvre de la manière suivante. Lorsque puits 3 a fait l'objet d'un creusement sur une hauteur h, correspondant sensiblement à la hauteur de la région de recouvrement R , le dispositif 1 est descendu au fond du puits 3 afin d'y être installé. Tout d'abord, une embase 35 est placée sur le fond du puits 3 pour définir un point de pivotement pour le mât de référence 4. L'embase 35 est positionnée dans l'axe du puits au moyen, par exemple, d'un système de visée laser. Le pied mât 4 est alors placé dans l'embase 35, tandis que sa tête est adaptée sur la platine de centrage 8 de la structure porteuse 5 qui aura été préalablement immobilisée par rapport à la paroi 2 du puits. Le réglage de la platine de centrage 8 permet alors de faire coïncider l'axe de rotation z-z' du mât de référence 4 avec l'axe référence du puits sur lequel l'embase 35 a été alignée. Une fois montage et le réglage de la structure de référence effectués, il est possible de procéder à l'acquisition des paires de photographies de la paroi du puits qui feront l'objet d'un traitement photogrammétrique ultérieur. Tout d'abord, la structure de référence est placée dans une position de départ dans laquelle, par exemple, le plan axial possède une orientation connue, telle que dirigée vers le nord magnétique. La paroi puits est alors éclairée avec une source lumineuse dans des conditions d'illuminations adaptées à la sensibilité des appareils photographiques. A cet effet, la structure référence 4 peut porter une ou plusieurs sources de lumière capable d'éclairer l'ensemble de la région de recouvrement R. Les sources lumineuses destinées à éclairer la zone de la paroi à photographier peuvent ainsi être constituées par des flashs commandés par les appareils photographiques. Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, plusieurs points de calage 36 à 41 sont alors projetés dans la région de recouvrement R de la paroi pendant que appareils 15 et 16 commandés par les moyens 10 photographient la région R. Bien entendu, les photographies des appareils 15 et 16 peuvent être effectuées simultanément ou successivement, les points de calage étant identiques pour les deux photographies de la même région de recouvrement R. Les moyens de projection projettent un nombre de points de calage, de préférence, supérieur à quatre et, selon l'exemple illustré, égal à six. Conformément au procédé selon l'invention, les coordonnées des plans images des appareils photographiques 15 et 16, ainsi que celles des points de calage 36 à 42, sont enregistrées de manière à être associées à la paire photographies constituée par les deux images réalisées par les appareils 15 et 16. II est à noter que, dans la mesure où les positions des plans images appareils photographiques sur la structure de référence 4 résultent des caractéristiques constructives du dispositif 1 et sont parfaitement connues, les coordonnées de ces plans images peuvent être facilement calculées à partir, d'une part, de la connaissance de la position angulaire de la structure de référence 4, telle que connue au moyen des capteurs 11 de déplacement angulaire constitutifs des moyens de rotation contrôlée et, d'autre part, de la connaissance de la position de la structure de référence 4 dans puits Par ailleurs, les coordonnées des points de calage sont calculées à partir, d'une de la connaissance de l'angle polaire et de la côte de ces images résultant de l'implantation des moyens de projection 17 sur la structure de référence 4 et de position cette dernière et, d'autre part, de mesures télémétriques effectuées préalablement ou lors des prises de vues pour déterminer le rayon associé p à chacun des points de calage. A cette fin, le dispositif de prise de vues 1 conforme à l'invention peut compendre un dispositif de télémétrie. Ce dispositif peut être, par exemple, constitué par un télémètre associé à chacun des points de calage projetés pour en déterminer le rayon associé p. Chaque télémètre est alors raccordé au système traitement et/ou d'enregistrement 12. Selon une forme de réalisation préférée mais non strictement nécessaire les points calage définissent au moins une et, de préférence, plusieurs images calage permettant de déterminer facilement l'orientation des clichés effectués des appareils photographiques. Les points de calage peuvent, par exemple, constituer flèches dont les pointes sont toutes orientées dans le même sens ou encore les points de calage peuvent être disposés selon un motif géométrique particulier. Lorsqu'un couple de clichés a ainsi été effectué, la structure de référence est entraînée en rotation d'un pas d'amplitude choisi en fonction : des dimensions la paroi à photographier, de la précision recherchée et des caractéristiques des appareils photographiques 15 et 16. II est ensuite procédé comme expliqué ci-dessus, et ces opérations seront renouvelées jusqu'à couvrir l'intégralité de la partie de la paroi 2 du puits 3, délimité par deux plans perpendiculaires à l'axe z-z', devant être analysée. Le dispositif prises de vues selon l'invention est alors démonté pour permettre le creusement d'une nouvelle tranche du puits. Une fois cette tranche achevée, le dispositif sera à nouveau mis en place pour permettre la réalisation de photographies à des fins photogrammétriques de la nouvelle tranche de paroi réalisée. doit être noté que, de manière très avantageuse, l'utilisation de plusieurs points de calage projetés qui possèdent la même disposition relative et même forme, pour chaque couple de photographies, permet d'accélérer de manière significative, le traitement photogrammétrique des couples de clichés. En effet, un élément important du traitement photogrammétrique de clichés réside dans la détermination des coordonnées des points de référence matérialisés par les points calage qui conditionnent les résultats de l'analyse photogrammétrique. Or, compte tenu des caractéristiques connues des points de calage, il est possible de identifier facilement lors du traitement numérique des photographies réalisées. Cette procédure est encore accélérée lorsque les points de calage permettent d'orienter facilement les clichés réalisés. Dans l'exemple ci-dessus, le dispositif et le procédé de prises de vues, à des fins photogrammétriques, conformes à l'invention, sont utilisés pour la photographie d'une paroi de puits. Toutefois, le procédé et le dispositif selon l'invention pourraient également être utilisés pour des prises de vues photogrammétriques d'une paroi, d'un tunnel ou d'une galerie. A cette fin, la structure de référence 4 serait associée à une structure porteuse fixe ou mobile adaptée pour pouvoir placer l'axe de rotation de la structure de référence dans l'alignement 'd'un axe d'extension du tunnel ou la galerie à étudier. Ainsi, dans la mesure où le dispositif serait porté par une structure porteuse mobile, après une rotation partielle ou totale de la structure référence correspondant à la photographie d'une tranche de la paroi à étudier, la structure porteuse serait déplacée en translation pour procéder à des photographies d'une tranche suivante de cette même paroi et ainsi de suite en fonction des dimensions et de l'extension du tunnel ou de la galerie. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Procédé de prises de vues, à des fins photogrammétriques, d'une paroi de cavité, caractérisé en ce consiste à - effectuer au moins deux photographies d'une même région (R) de la paroi (2), selon deux points de vues différents, - pendant chaque photographie, projeter sur la paroi, plusieurs points de calage distincts à 41) dont les coordonnées sont connues pour constituer des points de référence, identiques pour les deux photographies, permettant l'exploitation photogrammétrique des photographies, - enregistrer les coordonnées des points de prises de vues et les coordonnées des images calage en associant ces coordonnées aux photographies effectuées. 2 - Procédé prises vues selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à former par points (36 à 41) de calage, au moins une image qui permet de déterminer l'orientation des photographies. 3 - Procédé prises de vues selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à projeter au moins quatre points de calage distincts (36, 37, 38, 39). 4 - Procédé prises de vues selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque point calage est produit par une source de lumière cohérente. 5 - Procédé prises de vues selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste à - mettre en oeuvre au moins un dispositif de prises de vues comprenant # une structure de référence (4) reliée à une structure porteuse (5) en étant mobile par rapport à cette structure porteuse (5), autour d'un axe rotation (z-z') sensiblement parallèle à une direction d'extension de la structure de référence (4), # au moins deux appareils photographiques ou caméra (15, 16) placés à distance l'un de l'autre le long de l'axe (z-z'), # des moyens (17) pour projeter des points de calage (36 à 42) sur la paroi, # des moyens (11) pour déterminer les coordonnées des plans images des appareils photographiques, # des moyens pour déterminer les coordonnées des points projetés, # et des moyens pour raccorder des moyens de détermination coordonnées, à un système de stockage et/ou de traitement (12), - placer l'axe de rotation (z-z') parallèlement à une direction d'extension la cavité (3), - et effectuer une série de paires de photographies en modifiant l'orientation angulaire de la structure de référence (4) pour chaque paire de prises de vues, de manière à photographier une zone de la paroi délimitée par deux plans perpendiculaires à l'axe (z-z'). 6 - Procédé de prises de vues selon la revendication 5, caractérisé en ce 'il consiste à déplacer la structure de référence (4) en translation parallèlement à l'axe (z- z'). 7 - Procédé de prises de vues selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il consiste à placer l'axe focal (A15, A16) de l'objectif de chaque appareil photographique dans un même plan axial (P) de la structure de référence (4). 8 - Procédé de prises de vues selon l'une des revendications 1 à 7, caractérise en ce consiste à mettre en oeuvre au moins un dispositif télémétrique pour déterminer les coordonnées des points de calage projetés sur la paroi. - Dispositif de prises de vues, à des fins photogrammétriques, d'une paroi de cavité caractérisé en ce qu'il comprend - une structure de référence (4) reliée à une structure porteuse (5) en étant mobile par rapport à cette structure porteuse (5), autour d'un axe rotation (z-z'), - au moins deux appareils photographiques ou caméras (15, 16) placés a distance l'un de l'autre le long de l'axe (z-z'), - des moyens (17) pour projeter des points de calage sur la paroi de la cavité, - moyens (9) pour entrainer la structure de référence en rotation contrôlée autour de l'axe (z-z'), - moyens (11) pour déterminer les coordonnées # de la structure de référence (4), # des plans images des appareils photographiques, et des points de calage projetés sur la paroi (2) de la cavité (3), - des moyens (10) de commande des appareils photographiques (15, 16), des moyens (9) d'entraînement en rotation de la structure de référence, et des moyens (17) de projection des points de calage, - et moyens pour raccorder les moyens de détermination des coordonnées à un système de traitement et/ou d'enregistrement (12). 10 - Dispositif de prises de vues selon la revendication 9, caractérise en ce que les appareils photographiques (15, 16) sont du type numérique et comprennent des moyens raccordement au système de traitement et/ou d'enregistrement. 11 - Dispositif de prises de vues selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que l'axe focal (A15, A16) de chaque appareil photographique (15, 6) est contenu dans même plan axial (P) de la structure de référence (4). 12 - Dispositif de prises de vues selon l'une des revendications à 11, caractérisé ce que les moyens (17) de projection des points de calage à 41) sont adaptés pour projeter sur la paroi au moins une image qui permet de déterminer l'orientation des photographies réalisées au moyen des appareils photographiques (15, 16). 13 - Dispositif de prises de vues selon l'une des revendication ou 12, caractérisé en que les moyens de projection (17) des points de calage comprennent au moins une source de lumière cohérente. 14 - Dispositif de prises de vues selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens (17) de projection des points de calage comprennent série d'ouvertures destinées à être éclairées par la source de lumière cohérente. 15 - Dispositif de prises de vues selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé en qu'il comprend des moyens de mesure télémétriques pour déterminer une partie au moins des coordonnées sur la paroi des points de calage projetés.