Comment l'imagerie 3D et l'archéologie s'allient pour enquêter sur le passé?

Le deuxième rendez-vous de culture scientifique a eu lieu ce jeudi 22 juin à 12h30 à la Salle Design Tech Arena (Platine Cité du Design) de Saint-Etienne, pour illustrer la pluridisciplinarité de la recherche à l’Université Jean Monnet.

Au cours d'une conférence commune, Emmanuelle Vila (laboratoire Archéorient à Lyon) et Alain Tremeau (laboratoire Hubert Curien), ont montré en quoi l’imagerie 3D peut être une méthode complémentaire pour analyser des objets archéologiques. Ces interventions ont permis d’illustrer les travaux effectués dans le cas du projet ArchéObjets3d (développé dans le cadre du PALSE IPEM) et  qui a conduit à  l’organisation d’une table ronde internationale, à la participation à des congrès internationaux et à la publication d’articles. (liste des articles à la fin de cette publication)

Emmanuelle Vila a tout d’abord présenté les différentes méthodes d’analyse mises à la disposition des chercheurs afin d’étudier les vestiges archéologiques les plus anciens, que ce soit des objets anthropiques (artefact) ou des restes biologiques. Du dessin à l’analyse ADN en passant par photographie, les méthodes utilisées pour documenter un vestige archéologique rencontrent des limites. D’une part les analyses physico-chimiques (ADN, Datation, analyses archéométriques) peuvent détruire les vestiges et d’autre part le dessin et la photographie ne permettent pas visualiser et de restituer tous les détails d’un objet, comme les traces de façonnage et de décoration par exemple sur les céramiques. Grâce à l’imagerie 3D, il est possible d’observer des détails que parfois l’on ne voit pas même en manipulant directement l’objet et surtout il est possible de conserver des informations que l’on ne peut pas avoir sur le dessin, ou la photographie. De plus, on peut faire des analyses morphométriques sur l’objet et sa conformation impossibles à partir de données en deux dimensions. La modélisation 3D permet aussi la conservation virtuelle de l’objet. L’idée est donc, en fonction d’objectifs de recherche, de créer des collections virtuelles d’objets notamment sur des objets rares ou difficiles d’accès.

Par la suite, Alain Tremeau a exposé les différentes technologies d’acquisition 3D. Une des grandes difficultés réside dans la bonne pratique du scanner 3D qui nécessite un savoir-faire et une expertise qui n’est pas à la portée de tous. Différents logiciels, méthodologies, modèles mathématiques, algorithmes permettent de réaliser les traitements nécessaires afin d’obtenir un niveau de qualité optimal. Une autre difficulté est de corréler l’information à partir de différents points de vue. Ainsi comment à partir de plusieurs vue 2D, il est possible de reconstituer une image 3D ? L’équipe Image Science and Computer Vision du laboratoire Hubert Curien à Saint-Etienne a développé un savoir-faire dans la paramétrisation d’algorithmes d’analyse d’objets archéologiques. Autre difficulté dans cette étude est que les objets à étudier sont très hétérogènes. Avec un scanner 3D, la qualité de la restitution des couleurs n’est pas très bonne. Quelles sont ainsi les informations qui doivent être mises à disposition des archéologues ?

La modélisation 3D devient une pratique de plus en plus répandue en archéologie. Elle constitue une nouvelle source d’information pour documenter, analyser, restaurer virtuellement des objets ou fragments d’objets archéologiques, reproduire ou préserver des objets.

Les perspectives de recherches se tournent vers l’analyse des surfaces de céramiques pour étudier les traces liées au façonnage et mettre en évidence les outils utilisés pour la décoration, et éventuellement les empreintes digitales présentes sur des céramiques (mise en évidence d’ateliers de potiers régionaux, des circuits d’échanges…), vers un projet de numérisation d’estampages (afin de les archiver d’une manière pérenne et les introduire dans une base de données), vers des numérisations d’objets en vue de compléter des bases de données déjà existantes ou encore vers l’impression 3D d’objets afin d’élaborer des collections pour la formation des étudiants.

Pour en savoir plus :  Emmanuelle Vila et Rémy Crassard. ArchéObjet 3D Project workshop held in Lyon, ArchéOrient - Le Blog, 21 octobre 2016, [En ligne] http://archeorient.hypotheses.org/6692).

Publications et communications

• Robert Frohlich, Zoltan Kato, Alain Tremeau, Levente Tamas, Shadi Shabo, and Yona Waksman, Region Based Fusion of 3D and 2D Visual Data for Cultural Heritage Objects, Hungarian Image Processing Conference (KEPAF), January 2017.

• Alain Trémeau, Fusion of color and depth data in cultural heritage applications, Invited talk, Workshop on Advanced Methods In Color Imaging (AMICI), Milano, Italy, February 25th, 2016.

• Róbert Fröhlich, Levente Tamas, Alain Trémeau, Zoltan Kato, Region Based Fusion of 3D and 2D Visual Data for Cultural Heritage Objects, COSCH Final Conference on guides to good practice in documentation of cultural heritage assets, Mainz, Germany, 10–11 October 2016.

• R. Frohlich, L. Tamas, A. Tremeau, S. Shabo, Z. Kato, Region based fusion of 3D and 2D visual data for Cultural Heritage objects, Proceedings of IAPR,23^rd ICPR, Cancun, Mexico, Dec. 2016.

• Alain Trémeau, Zoltan Kato, Levente Tamas, Maciej Karaszewski, Frank Boochs,^, Recommendations and guidelines for the use or the implementation of processing chains of color/spectral and 3D data in cultural heritage, COSCH Final Conference on guides to good practice in documentation of cultural heritage assets, Mainz, Germany, 10–11 October 2016.

• Lindsay MacDonald, Tatiana Vitorino, Marcello Picollo, Soni George, Alain Trémeau et al., Assessment of hyperspectral imaging systems for digitisation of a Russian icon,2nd International SEAHA Conference in Oxford, UK, 2016.

• Frank Boochs, Alain Trémeau, Ashish Karmacharya, Tobias Reich, Guido Heinz, Zoltan Kato and Levente Tamas, Towards a Knowledge Model to Document and Select Algorithms and Processes in Cultural Heritage, Proceedings of TAIMA'2015, Hammamet, Tunisia, 11-16 May 2015, pp 201-211, http://www.arts-pi.org.tn/taima2015/programme-detail.php.

• Alain Trémeau, Survey of color and depth data fusion with color compensation, COSCH Training School on Heterogeneous visual data fusion techniques, 07-09 December 2015.

Elisa Fromont et Isabelle Champion - Mission Culture Scientifique Technique et Industrielle UJM

De nouveaux rendez-vous seront prochainement proposés par la Mission de Culture Scientifique Technique et Industrielle.