Les drones ne sont plus une surprise pour les passants lors d’événements ou par une après-midi ensoleillée au centre-ville. Les drones, qui ont longtemps été utilisés dans les guerres, sont désormais populaires non seulement auprès des cinéastes professionnels et amateurs, mais aussi auprès des chercheurs. Rytis Maskeliūnas, scientifique de la KTU (Kaunas University of Technology) en Lithuanie, ainsi qu’une équipe de chercheurs ont utilisé la technologie des drones pour détecter les changements sur les façades des bâtiments sur fond de ville bondée.
Avec l’émergence des villes numérisées et des jumeaux numériques, qui permettent d’observer les différents changements dans les bâtiments, à l’extérieur comme à l’intérieur, il existe de plus en plus de possibilités inédites de capturer de telles données. Le traitement des images extérieures est difficile dans les zones métropolitaines européennes typiques en raison des diverses obstructions aux perspectives telles que les fils, les surplombs, les poteaux et d’autres parties d’un bâtiment, ainsi que des conditions météorologiques changeant dynamiquement qui affectent la qualité de l’imagerie des drones.
Une équipe de chercheurs, dont Rytis Maskeliūnas de l’Université de technologie de Kaunas (KTU), département d’ingénierie multimédia, a choisi d’étudier les façades des bâtiments de la vieille ville de Vilnius et des environs.
« Vilnius est un endroit très unique sur le plan architectural. La vieille ville, classée au patrimoine mondial de l’UNESCO, regorge de bâtiments de styles différents, allant des clochers gothiques aux structures de verre ultramodernes », explique Andrius Katkevičius, professeur au département des systèmes électroniques de l’université technique de Vilnius Gediminas, soulignant que c’est ce qui les a motivés à chercher à savoir si les algorithmes seraient capables de fonctionner dans un éventail de styles aussi large.
Un tel défi, selon Andrius Maskeliūnas, nécessite l’utilisation de solutions intelligentes de traitement du signal basées sur l’intelligence artificielle pour détecter identifier et classer les bâtiments dans le contexte global de la ville.
Évaluation par drone de l’état technique des bâtiments
Les bâtiments sont codés en fonction de la façon dont ils sont « vus » par les algorithmes.
« La façade est l’identité du bâtiment, le visage architectural qui permet d’affecter le bâtiment à telle ou telle catégorie ou style. Imaginez que, soudainement, une partie de la façade d’un vieux bâtiment de la vieille ville soit vitrée ou redécorée d’une manière avant-gardiste. Un drone volant à proximité enregistrerait un tel changement, qu’il s’agisse d’une construction illégale ou d’une dégradation urbaine », explique Darius Plonis, professeur au département des systèmes électroniques de l’université technique de Vilnius Gediminas.
Lorsque le drone survole la ville et photographie les façades des bâtiments, les données sont envoyées sans fil à une plateforme informatique qui peut déterminer à quelle classe de façade appartient un bâtiment particulier.
Andrius Maskeliūnas estime que les photographies de la façade prises par le drone pourraient également être utilisées pour évaluer l’état technique des bâtiments : « La pénétration de l’eau par les joints, les fissures dans le décor ou la structure, la décoloration des éléments de façade ou même potentiellement les bosses dans les surfaces – tout cela détermine la classification d’un bâtiment et pourrait potentiellement permettre une évaluation assez précise et automatisée. »
Le chercheur de l’Université de technologie de Kaunas souligne que les parties surveillées par le drone peuvent également être analysées indépendamment de la façade dans son ensemble, et que leur durabilité peut être évaluée en comparant les changements, à la fois par inspection visuelle et concernant les documents de conception du bâtiment, les matériaux de construction, et les différentes étendues et gravités des dommages.
Une ville surpeuplée, un défi à relever
Selon les chercheurs, l’étude vise à détecter les limites de la façade d’un bâtiment face à des conditions météorologiques et lumineuses changeantes et à en déterminer le style réel sur la base de la taxonomie des façades. La complexité de la tâche dépend de la forme de la façade du bâtiment, des conditions naturelles et de l’arrière-plan urbain derrière elle.
« Pour l’algorithme, une ville encombrée est la tâche la plus difficile pour extraire des informations utiles, car les bâtiments des centres-villes ou des vieilles villes sont très souvent masqués par divers objets tels que des fils électriques, des arbres et même des décorations festives, et des publicités. Néanmoins, le drone peut recueillir une image détaillée et de haute qualité de la façade sous tous les angles », notent les chercheurs.
Auparavant, à l’aide de modèles mathématiques rudimentaires, les chercheurs ne pouvaient identifier que les bâtiments présentant une structure de façade simple. En outre, les bâtiments à classer devaient être séparés les uns des autres, c’est-à-dire ne pas partager de murs communs ou au moins être distinguables d’un point de vue stylistique.
Selon Maskeliūnas, l’identification de bâtiments présentant une structure de façade similaire pose de nombreux problèmes.
« La distance et les facteurs environnementaux rendent difficile la distinction des contours des éléments de façade, et les faux contours peuvent être causés par des ombres ou des reflets, ainsi que par l’angle de la caméra et la distorsion de l’objectif. La simple extraction de la forme correcte ne garantit pas une classification ultérieure réussie », explique le chercheur, soulignant que ce sont les raisons pour lesquelles des solutions de traitement du signal basées sur l’intelligence artificielle ont été utilisées dans cette étude.
Les images du paysage urbain capturées par des drones peuvent également servir de repères visuels et permettre d’identifier les défauts des bâtiments historiques et des sites du patrimoine urbain, ou encore de planifier le développement urbain.
« Il s’agit d’une technologie très prometteuse pour la surveillance des gratte-ciel et des immeubles d’habitation, car il est difficile d’en voir le sommet depuis le sol », ajoutent les chercheurs.
https://en.ktu.edu/news/artificial-intelligence-to-help-prevent-illegal-construction/
