Erreur de reprojection dans Agisoft Metashape : quelle est la valeur recommandée ?

L’erreur de reprojection dans Agisoft Metashape est l’un des indicateurs de qualité les plus couramment vérifiés après l’alignement des photos, mais c’est également l’un de ceux qui sont le plus souvent mal compris.

Il peut vous arriver d’ouvrir un rapport de traitement Metashape et de constater une erreur de reprojection de 0,35 pixel, 0,8 pixel, voire plusieurs pixels. La question qui se pose alors naturellement est la suivante : quelle est une bonne valeur d’erreur de reprojection dans Metashape ?

Il n’existe pas de seuil universel de réussite ou d’échec applicable à tous les appareils photo, drones et projets de photogrammétrie. Cependant, l’erreur de reprojection s’avère extrêmement utile pour identifier les points de liaison de mauvaise qualité, les problèmes d’étalonnage des appareils photo, les correspondances d’images incorrectes et les alignements potentiellement instables.

En règle générale, une erreur de reprojection RMS inférieure à environ 1 pixel est généralement souhaitable, tandis que des valeurs comprises entre 0,3 et 0,5 pixel sont souvent considérées comme très bonnes pour des jeux de données de photogrammétrie aérienne correctement acquis. Les valeurs systématiquement supérieures à 1 pixel méritent d’être examinées de plus près, tandis que des erreurs de plusieurs pixels peuvent indiquer un problème important d’alignement ou d’étalonnage.

Ces fourchettes doivent être considérées comme des indications plutôt que comme des seuils stricts. Une faible erreur de reprojection ne suffit pas à elle seule à prouver la précision d’un relevé.

Qu’est-ce qu’une erreur de reprojection ?

Lors de l’alignement des photos, Metashape identifie les caractéristiques communes aux photographies qui se chevauchent et reconstitue leur position dans l’espace tridimensionnel.

Une fois qu’un point de liaison 3D a été calculé, Metashape peut projeter mathématiquement ce point sur chacune des photographies sources.

L’erreur de reprojection correspond à la distance entre l’emplacement où le point 3D reconstruit est censé apparaître dans une image et l’emplacement où la caractéristique correspondante a été effectivement détectée.

Cette différence est généralement exprimée en pixels.

Par exemple, si Metashape prévoit qu’un point reconstruit devrait se trouver à un certain emplacement, mais que la caractéristique d’image détectée à l’origine se trouve à 0,4 pixel de là, l’erreur de reprojection associée à cette observation est d’environ 0,4 pixel.

Où peut-on trouver une erreur de reprojection dans Metashape ?

Metashape fournit des informations sur les erreurs de reprojection à plusieurs endroits.

L’un des plus simples est le rapport de traitement généré à l’aide de :

Fichier > Générer un rapport…

La section « Données de levé » indique l’erreur globale de reprojection pour le projet.

Cette valeur correspond à l’erreur de reprojection quadratique moyenne, calculée sur l’ensemble des points de repère valides de toutes les images.

Vous pouvez également examiner les erreurs liées à la caméra et aux marqueurs dans le volet « Référence » et analyser les résidus d’image à l’aide des outils d’étalonnage de la caméra.

Pourquoi Metashape affiche-t-il une erreur de reprojection en pixels ?

L’erreur de reprojection est, par nature, une mesure effectuée dans l’espace image.

Il évalue dans quelle mesure la géométrie 3D calculée et l’étalonnage de la caméra permettent d’expliquer l’emplacement des éléments à l’intérieur des photographies d’origine.

C’est pourquoi cette valeur est exprimée en pixels plutôt que directement en centimètres ou en mètres.

Une erreur de pixel plus faible signifie généralement que la géométrie de la caméra calculée et les points de repère reconstruits correspondent davantage aux observations de l’image d’origine.

Quelle est une bonne valeur d’erreur de reprojection dans Agisoft Metashape ?

Il n’existe pas de seuil officiel unique permettant de déterminer si un projet Metashape est de bonne ou de mauvaise qualité.

Toutefois, les plages suivantes peuvent constituer un guide de diagnostic pratique pour de nombreux projets de photogrammétrie par drone classiques :

Ces valeurs ne constituent pas des normes de qualité universelles.

L’interprétation correcte dépend de la caméra, de la netteté de l’image, du modèle d’objectif, de la géométrie de levé, de la distance d’échantillonnage au sol, du nombre de points de repère et du niveau de précision souhaité pour les livrables finaux.

Une erreur de reprojection de 0,5 pixel est-elle acceptable ?

Pour de nombreux jeux de données de cartographie par drone correctement acquis, une erreur de reprojection RMS d’environ 0,5 pixel, voire inférieure, constitue un excellent résultat.

Cela indique que les points de liaison reconstitués et le modèle de caméra permettent d’expliquer les mesures de l’image d’origine avec des résidus relativement faibles.

Toutefois, un projet présentant une erreur de reprojection de 0,4 pixel peut tout de même présenter un géoréférencement absolu de mauvaise qualité si les points de contrôle au sol, les coordonnées RTK ou le système de référence altimétrique sont incorrects.

Dans le cadre des applications de levés topographiques, l’erreur de reprojection doit donc toujours être évaluée conjointement avec les erreurs liées aux points de contrôle au sol (GCP) et aux points de contrôle indépendants.

L’erreur de reprojection correspond-elle à la précision topographique ?

Non.

C’est sans doute le concept le plus important à comprendre.

L’erreur de reprojection décrit la cohérence au sein de l’espace image. Elle ne vous indique pas directement si un point situé sur l’orthomosaïque finale ou le MNT correspond à la bonne coordonnée dans le monde réel.

Par exemple, un projet peut comporter :

• Erreur de reprojection excellente
• Une géométrie de caméra très cohérente
• Une orthomosaïque d’une qualité visuelle irréprochable

et présenter tout de même un décalage de plusieurs mètres en raison d’une erreur dans les coordonnées GPS saisies ou dans le système de référence géographique.

À l’inverse, un projet présentant une erreur de reprojection légèrement plus élevée peut tout de même offrir une excellente précision topographique si la géométrie, le réseau de contrôle et les points de contrôle sont fiables.

Erreur de reprojection vs erreur de point de contrôle au sol (GCP)

Ces valeurs mesurent des éléments différents.

L’erreur de reprojection mesure la concordance entre la géométrie 3D reconstruite et les observations issues des images.

L’erreur GCP mesure la différence entre les coordonnées de référence connues d’un point de contrôle au sol et sa position estimée dans le projet ajusté.

Dans le cadre d’une validation professionnelle des levés topographiques, les points de contrôle revêtent une importance encore plus grande, car ils ne servent pas à contraindre l’ajustement par faisceau.

Un levé de qualité doit donc être évalué à l’aide de plusieurs indicateurs, plutôt que de viser exclusivement l’erreur de reprojection la plus faible possible.

Pourquoi mon taux d’erreur de reprojection est-il élevé ?

Une erreur de reprojection élevée peut avoir plusieurs causes.

Correspondances d’images de mauvaise qualité

Des correspondances de points de liaison incorrectes peuvent entraîner des divergences importantes entre les points reconstruits et les observations issues de l’image d’origine.

Ce phénomène peut se produire dans des zones comportant des textures répétitives, telles que :

• Toitures
• Cultures
• Eau
• Végétation dense
• Des façades de bâtiments similaires

Images floues

Un flou de mouvement, une mise au point incorrecte ou une mauvaise exposition peuvent réduire la précision avec laquelle les caractéristiques de l’image sont détectées.

Mauvais étalonnage de la caméra

Si la distance focale, le point principal ou les paramètres de distorsion de l’objectif ne sont pas estimés correctement, des motifs résiduels systématiques peuvent apparaître sur les images.

Géométrie d’image insuffisante

Les photographies prises depuis des positions quasi identiques ou avec une distance de référence insuffisante peuvent donner lieu à une géométrie instable.

Un chevauchement important et des positions de caméra variées améliorent généralement l’étalonnage et la triangulation.

Effets de volet roulant

Les caméras équipées d’un obturateur électronique à défilement peuvent entraîner une déformation géométrique lorsque le drone ou la caméra se déplace pendant la prise de vue.

Si l’appareil photo utilise un obturateur à défilement, il convient de configurer le modèle d’appareil photo approprié le cas échéant.

Comment identifier les points de référence présentant une erreur de reprojection élevée

Metashape propose un outil permettant de localiser les points de liaison présentant une erreur de reprojection élevée.

Passez à la vue « Points de liaison » et sélectionnez :

Outils > Points d’attache > Nettoyage des points d’attache

Sélectionnez :

Erreur de reprojection

et réglez le curseur de seuil.

Metashape sélectionnera les points de liaison dont l’erreur de reprojection dépasse le critère spécifié.

Une erreur de reprojection élevée indique souvent une précision de localisation insuffisante ou des correspondances de points de repère incorrectes ; par conséquent, la suppression des points réellement peu fiables peut améliorer l’optimisation ultérieure de la caméra.

Faut-il supprimer tous les points d’égalité supérieurs à 0,5 pixel ?

Non.

C’est une erreur courante.

Un seuil tel que 0,5 pixel ne devrait pas être automatiquement utilisé comme règle de suppression universelle.

Un projet photogrammétrique de grande envergure comprend de nombreuses observations présentant des échelles d’image, des angles de prise de vue et des niveaux de précision de localisation variés.

La suppression systématique de points de liaison dans le seul but d’obtenir une valeur d’erreur de reprojection satisfaisante peut affaiblir le réseau d’images et réduire la stabilité géométrique.

L’objectif n’est pas d’obtenir à tout prix le nombre le plus faible possible. L’objectif est d’éliminer les observations réellement peu fiables tout en conservant un réseau de points de référence solide et bien réparti.

Un processus de nettoyage des points d’ancrage plus sûr

Une approche plus rigoureuse consiste à :

1. Alignez les photos.
2. Vérifiez le nuage de points de liaison et l’alignement de la caméra.
3. Vérifiez l’erreur initiale de reprojection.
4. Utilisez les outils > Points d’ancrage > Nettoyez les points d’ancrage.
5. Sélectionnez le critère « Erreur de reprojection ».
6. Utilisez un seuil prudent.
7. Vérifiez le nombre de points sélectionnés.
8. Ne supprimez que les points manifestement peu fiables.
9. Lancez « Optimize Cameras ».
10. Vérifiez à nouveau les erreurs liées à la reprojection, aux points de contrôle au sol (GCP) et aux points de contrôle.

Évitez de supprimer une très grande partie du nuage de points de liaison en une seule opération, sauf s’il existe une raison évidente de le faire.

Pourquoi optimiser les caméras après avoir nettoyé les points de repère ?

La suppression des points de liaison de mauvaise qualité modifie les observations disponibles pour l’ajustement photogrammétrique.

Après avoir modifié le nuage de points de liaison, exécutez la commande suivante :

Outils > Optimiser les caméras…

La fonction « Optimiser les caméras » effectue un ajustement complet par faisceau, en affinant l’orientation extérieure de la caméra, les paramètres d’étalonnage internes et les coordonnées des points de liaison reconstruits.

Lorsque des données de référence sont disponibles, Metashape prend en compte les mesures des images ainsi que les coordonnées de la caméra, les points de contrôle au sol, les barres d’échelle et les précisions qui leur sont attribuées.

C’est pourquoi l’optimisation doit également être effectuée après avoir modifié les positions des points de contrôle au sol (GCP), les coordonnées de la caméra ou les paramètres de précision de référence.

Utilisez le graphique des résidus d’étalonnage de la caméra

Se limiter à l’examen d’une seule valeur RMS globale peut masquer des problèmes systématiques liés à l’étalonnage de la caméra.

Ouvert :

Outils > Calibrage de l’appareil photo

et examinez le graphique de distorsion et les résidus.

Le graphique des résidus représente les erreurs de reprojection moyennes dans les différentes zones des images sources.

Dans l’idéal, les vecteurs résiduels ne devraient pas présenter de tendance systématique marquée.

Si les résidus indiquent systématiquement des directions similaires ou s’ils augmentent considérablement à proximité de certaines parties de l’image, il se peut que le modèle de caméra par défaut ne décrive pas entièrement l’objectif ou que l’étalonnage soit instable.

Pourquoi une erreur de reprojection extrêmement faible peut être trompeuse

Une erreur de reprojection, même minime, peut paraître importante dans un rapport de traitement, mais elle ne doit en aucun cas être considérée comme le seul critère permettant d’évaluer la qualité d’un projet.

Un étalonnage de caméra surparamétrisé peut parfois s’ajuster très étroitement aux observations d’images, tout en introduisant des corrélations entre les paramètres ou une déformation du modèle.

De même, un filtrage agressif des points de liaison peut réduire l’erreur de reprojection RMS, simplement parce que de nombreuses observations problématiques ont été supprimées.

Demandez-vous toujours si le projet comporte également :

• Géométrie d’image robuste
• Des points d’ancrage bien répartis
• Paramètres réalistes d’étalonnage de la caméra
• Systèmes de coordonnées corrects
• Bonnes pratiques cliniques précises
• Faible nombre d’erreurs de point de contrôle
• Aucune déformation visible du modèle

Erreur de reprojection et distance d’échantillonnage au sol

L’erreur de reprojection et la distance d’échantillonnage au sol sont liées sur le plan conceptuel, mais représentent des espaces différents.

L’erreur de reprojection est mesurée en pixels d’image, tandis que la GSD correspond à la dimension approximative au sol représentée par un pixel d’image.

Une valeur de GSD plus faible indique généralement un niveau de détail au sol plus fin, mais vous ne devez pas vous contenter de convertir l’erreur de reprojection en précision de levé en multipliant ces deux valeurs et en considérant le résultat comme une erreur de position garantie.

La précision dans le monde réel dépend également de la géométrie de la caméra, de la triangulation, de l’étalonnage, des points de contrôle et de nombreux autres facteurs.

Comment réduire une erreur de reprojection élevée

Si votre projet présente des valeurs anormalement élevées, vérifiez systématiquement le déroulement des opérations.

• Éliminez les photos manifestement floues ou abîmées.
• Vérifiez l’alignement de la caméra.
• Vérifiez les points de liaison présentant une erreur de reprojection élevée.
• Éliminez les correspondances manifestement erronées en faisant preuve de prudence.
• Vérifiez les paramètres d’étalonnage de la caméra.
• Examinez le graphique des résidus.
• Vérifiez, le cas échéant, que le modèle de volet roulant est bien celui qui convient.
• Utilisez des paramètres de précision de référence réalistes.
• Vérifiez le positionnement des repères GCP.
• Lancez « Optimize Cameras » après avoir effectué les corrections.

Que devez-vous vérifier après l’optimisation ?

Après avoir exécuté la fonction « Optimize Cameras », ne vous contentez pas d’examiner uniquement la nouvelle valeur de l’erreur de reprojection.

Critique :

• Erreur globale de reprojection RMS
• Paramètres d’étalonnage de la caméra
• Écarts d’étalonnage de la caméra
• Erreurs GCP
• Erreurs de point de contrôle
• Erreurs de coordonnées de la caméra
• Géométrie du modèle

Dans le cadre de la topographie par drone professionnelle, les points de contrôle indépendants restent l’un des indicateurs les plus utiles pour déterminer si le modèle final est correctement positionné dans le monde réel.

Réponse finale : Quelle est une bonne valeur d’erreur de reprojection dans Metashape ?

Pour de nombreux projets de photogrammétrie par drone classiques, une erreur de reprojection RMS inférieure à environ 1 pixel constitue un objectif pratique utile.

Des valeurs comprises entre environ 0,3 et 0,5 pixel indiquent souvent un très bon ajustement dans l’espace image pour un jeu de données aériennes correctement acquis.

Cependant, il n’existe pas de seuil Metashape universel garantissant un modèle précis.

Si votre erreur de reprojection est supérieure à 1 pixel, vérifiez les points de liaison, l’étalonnage de la caméra et la qualité de l’image plutôt que de supprimer immédiatement un grand nombre de points.

Si la valeur est déjà faible, résistez à la tentation de filtrer de manière excessive l’ensemble de données dans le seul but de le réduire encore davantage.

Le meilleur projet Metashape n’est pas nécessairement celui qui présente l’erreur de reprojection la plus faible. Il s’agit de celui qui allie des résidus d’image faibles, un étalonnage stable de la caméra, une géométrie solide et une précision dans le monde réel vérifiée de manière indépendante.

Foire aux questions

Qu’est-ce qu’une erreur de reprojection dans Agisoft Metashape ?

L’erreur de reprojection correspond à la distance entre la position observée d’un élément de l’image et la position à laquelle le point 3D reconstruit est projeté à nouveau sur l’image.

Une erreur de reprojection de 0,5 pixel est-elle acceptable ?

Pour de nombreux jeux de données de photogrammétrie aérienne, une précision d’environ 0,5 pixel ou moins constitue un très bon résultat dans la pratique, même s’il ne faut pas la considérer comme un seuil de précision universel.

Une erreur de reprojection d’un pixel est-elle acceptable ?

Une valeur avoisinant ou inférieure à 1 pixel peut être acceptable dans de nombreux projets, mais l’ensemble du projet doit également être évalué à l’aide des résidus d’étalonnage, des erreurs des points de contrôle au sol (GCP), des points de contrôle et de la géométrie du modèle.

Une faible erreur de reprojection est-elle synonyme d’une grande précision du levé ?

Non. L’erreur de reprojection mesure la cohérence dans l’espace image. La précision dans le monde réel doit être évaluée à l’aide d’informations de référence appropriées, comprenant idéalement des points de contrôle indépendants.

Comment puis-je supprimer les points présentant une erreur de reprojection élevée ?

Utilisez l’outil « Outils » ( > ), puis « Points de liaison » ( > ). Nettoyez les points de liaison, sélectionnez « Erreur de reprojection » et ajustez le seuil. Supprimez les points non fiables avec prudence, puis optimisez les caméras.

Dois-je supprimer tous les points d’égalité supérieurs à 0,5 pixel ?

Non. Il ne faut pas appliquer aveuglément un seuil fixe. Un filtrage excessif peut affaiblir le réseau de points de liaison et potentiellement réduire la stabilité géométrique.

Pourquoi mon erreur de reprojection a-t-elle diminué après avoir utilisé la fonction « Optimiser les caméras » ?

La fonction « Optimiser les caméras » effectue un ajustement par faisceau et affine l’orientation des caméras, leur étalonnage ainsi que les coordonnées des points de liaison à l’aide des images disponibles et des mesures de référence, ce qui permet d’améliorer la cohérence de la géométrie reconstruite.