Les véhicules aériens sans pilote, les drones, ne surprennent plus les passants lors d'événements ou lors d'un après-midi ensoleillé en centre-ville. Les drones, qui ont longtemps été utilisés dans la guerre, sont désormais populaires non seulement auprès des cinéastes professionnels et amateurs, mais aussi auprès des chercheurs. Rytis Maskeliūnas, scientifique à l'Université de technologie de Kaunas, et une équipe de chercheurs d'autres universités lituaniennes ont utilisé la technologie UAV pour détecter les changements dans les façades des bâtiments dans un contexte de ville surpeuplée.

Avec l'émergence des villes numérisées et des jumeaux numériques, qui permettent d'observer les différentes évolutions des bâtiments, tant externes qu'internes, les opportunités de capter ces données se multiplient. Le traitement des images extérieures est difficile dans les zones métropolitaines européennes typiques en raison de diverses obstructions aux perspectives telles que les fils, les surplombs, les poteaux et d'autres parties d'un bâtiment, ainsi que des conditions météorologiques changeantes dynamiques affectant la qualité des images UAV.

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 lieu très unique sur le plan architectural. La vieille ville de la ville est un site du patrimoine mondial de l'UNESCO et regorge de bâtiments de styles variés, des flèches d'église gothiques aux structures de verre à la pointe de la technologie", déclare Andrius Katkevičius, professeur à le Département des systèmes électroniques de l'Université technique de Vilnius Gediminas, soulignant que c'est ce qui les a motivés à rechercher si les algorithmes seraient capables de fonctionner dans un si large éventail de styles.

Un tel défi, selon Maskeliūnas, nécessite l'utilisation de solutions intelligentes de traitement du signal basées sur l'intelligence artificielle pour détecter, identifier et classer les bâtiments dans l'arrière-plan global de la ville.

Évaluation par drone de l'état technique des bâtiments

"La façade est l'identité du bâtiment, la face architecturale qui permet d'affecter le bâtiment à l'une ou l'autre catégorie ou style. Imaginez si soudainement une partie de la façade d'un immeuble ancien de la vieille ville était vitrée ou redécorée de manière avant-gardiste. Un drone passant à proximité enregistrerait un tel changement - peut-être s'agit-il d'une construction illégale ou d'un fléau urbain », déclare Darius Plonis, professeur au Département des systèmes électroniques de l'Université technique de Vilnius Gediminas.

Alors que le drone survole la ville et photographie les façades des bâtiments, les données sont envoyées sans fil à une plate-forme informatique qui peut déterminer à quelle classe de façade appartient un bâtiment particulier.

Maskeliūnas estime que les photographies de la façade prises par le drone pourraient également être utilisées pour évaluer l'état technique des bâtiments : "Pénétration d'eau à travers les coutures, fissures dans le décor ou la structure, décoloration des éléments de façade ou même potentiellement bosses dans les surfaces - tout cela détermine le 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 leur durabilité peut être évaluée en comparant les changements, à la fois par inspection visuelle et concernant la documentation de conception du bâtiment, les matériaux de construction , ainsi que l'étendue et la gravité différentes des dommages.

Une ville surpeuplée est un défi

Selon les chercheurs, l'étude vise à détecter les limites de la façade d'un bâtiment face aux conditions météorologiques et lumineuses changeantes et à déterminer son style réel en fonction 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.

"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, des arbres et même des décorations festives et des publicités. Néanmoins, le drone peut collecter une image détaillée et de haute qualité de la façade sous tous les angles », notent les chercheurs.

Auparavant, en utilisant des modèles mathématiques rudimentaires, les chercheurs ne pouvaient identifier que les bâtiments avec une structure de façade simple. De plus, les bâtiments à classer devaient être séparés les uns des autres, c'est-à-dire ne pas partager de murs communs ou au moins se distinguer stylistiquement.

Selon Maskeliūnas, l'identification des bâtiments avec 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 de 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. Le simple fait d'extraire la forme correcte ne garantit pas une classification ultérieure réussie", déclare 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 les drones peuvent également être utilisées pour des repères visuels et pour identifier les défauts des bâtiments historiques et des sites du patrimoine urbain, ou pour planifier le développement urbain.

"Il s'agit d'une technologie très prometteuse pour surveiller les immeubles de grande hauteur et les immeubles d'habitation, car il est difficile de voir le sommet depuis le sol", ajoutent les chercheurs.

La recherche est publiée dans la revue Électronique.