Mesurer à partir de photographies : une histoire

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Mesurer à partir de photographies est presque aussi ancien que la photographie, et la difficulté est la même depuis le début : l’échelle d’une photographie ne vaut que dans un seul plan. Tout ce qui est plus près de l’appareil est dessiné plus grand, tout ce qui est plus loin plus petit. Avant la photographie, et longtemps à côté d’elle, les trouvailles étaient dessinées, et cette page commence là. Elle suit la manière dont l’archéologie a traité le problème, dans l’ordre où les choses se sont passées, à côté des domaines qui ont rencontré le problème les premiers ou écrit les règles les plus explicites : architecture et cartographie, astronomie, radiologie, anthropologie, photographie policière et judiciaire, biologie, les normes de numérisation du patrimoine culturel, et les règles qui disent comment énoncer le degré de certitude d’une mesure. Elle se termine sur ce que les dates montrent d’un domaine à l’autre, la place de l’archéologie parmi eux, ce qui est acquis, ce qui reste ouvert, et la position de PHOTARCH.

Avant la photographie : dessins, mesures et réductions énoncées

Avant la photographie, et longtemps à côté d’elle, les trouvailles étaient dessinées, et leur exactitude tenait moins aux instruments qu’à la mesure. Un mémoire lu en 1749 et imprimé dans le premier volume d’Archaeologia (1770) donne les mesures d’un objet en pouces et son image « reduced to the size of one fourth of the original » — la plus ancienne réduction énoncée que l’on ait trouvée. Le Recueil d’antiquités du comte de Caylus (1752–67) donne les dimensions dans le texte et dessine certains objets grandeur nature ; selon Stephanie Moser, il y introduisit une échelle montrant la taille des objets, des profils en coupe et des réductions plus uniformes. Dans la Description de l’Égypte (1809–29), les planches des édifices portent des échelles graphiques en mètres et en toises, et l’explication des planches concède que le graveur a modifié plusieurs mesures, tandis que les dimensions qui y sont écrites sont exactes. Le nombre du texte valait plus que la ligne de la planche.

Les instruments aidaient pour les proportions, non pour l’échelle. En 1807, William Hyde Wollaston décrivit la chambre claire (camera lucida), un prisme à travers lequel le dessinateur voit à la fois le sujet et le papier ; la taille du dessin est fixée en plaçant l’original à une distance proportionnellement plus grande que le papier, ce qui ne vaut que pour un original plat à distance connue. La chambre claire portait en elle le problème du plan de la photographie, trois décennies avant la photographie. On n’a pas trouvé ici d’emploi de son prédécesseur, la chambre noire (camera obscura), dans le dessin archéologique ; la chambre claire était l’instrument. Le pantographe, décrit par Christoph Scheiner en 1631, et le quadrillage donnaient des proportions exactes, mais seulement pour des originaux plats. Les calques donnaient une copie grandeur nature d’une surface plane, et les estampages et les moulages en plâtre une copie mécanique du relief : lors de l’expédition prussienne de Lepsius en Égypte (1842–45), les estampages sur papier étaient appelés « die treuesten Faksimile », les fac-similés les plus fidèles, et les parois peintes étaient calquées grandeur nature et réduites à Berlin.

1. LE PRISME — celui de Wollaston, 1807 : l’œil au-dessus de l’arête voit l’original et le papier

Frederick Catherwood avait dessiné en Égypte avec Robert Hay dans les années 1820 et 1830, où l’on employait des dessins à la chambre claire, des calques pris directement sur le mur et des moulages en plâtre. Il emporta la chambre claire dans les cités mayas avec John Lloyd Stephens. À Copán, en 1839, il échoua d’abord, « both with the camera lucida and without » ; puis il dessina chaque contour avec elle, en divisant son papier en sections pour garder les proportions, et à Palenque on dressa des échafaudages pour porter l’instrument. À Uxmal, en 1841, ils essayèrent un appareil à daguerréotype ; les résultats étaient « not sufficiently perfect », les parties dans l’ombre étant perdues, si bien que Catherwood termina tout au crayon et à la chambre claire et que les daguerréotypes allèrent aux graveurs comme simple aide. Il réduisit lui-même ses dessins pour la gravure ; les gravures sur bois commandées à Londres furent rejetées comme dissemblables des originaux, et tout fut gravé de nouveau sur acier, Catherwood corrigeant les épreuves. Dans ses Views of Ancient Monuments (1844), six autres lithographes redessinèrent les vues sur la pierre, et une vue générale de Palenque est composée à partir de croquis séparés. Les mesures voyageaient dans le texte ; des échelles graphiques n’apparaissent que sur quelques planches.

En Scandinavie, la réduction énoncée devint la règle pour les trouvailles. Le catalogue de la collection royale danoise par Worsaae, les Afbildninger de 1854, dessinées et gravées à l’eau-forte par Magnus Petersen, donne une réduction à côté de chaque figure : ⅓, ½, 1/1. Les livres d’Oscar Montelius furent illustrés par C. F. Lindberg, dessinateur de l’Académie suédoise des Belles-Lettres de 1867 à 1893 — Svenska fornsaker (1872–75), et les Norske Oldsager d’Oluf Rygh (1880–85) en Norvège — et à partir de 1874 par Olof Sörling, qui réalisa quelque soixante à soixante-dix mille dessins pour Montelius, Hildebrand, Salin et Almgren. Tous deux dessinaient directement sur le bois, dans lequel un graveur taillait le bloc d’impression, et chaque figure porte sa propre réduction, choisie pour l’objet : deux haches en silex sur une même page à ⅓ et ⅔. Aucune source trouvée ne dit comment ils mesuraient. Montelius tenait les autres à la convention : en 1885, il corrigea une publication allemande dont la figure était dessinée non pas, comme elle le prétendait, grandeur nature, mais aux deux tiers. Magnus Petersen, écrivant en 1909, estimait que la photographie ne convenait pas lorsque la forme et la mesure devaient être exactes en tout détail, et en 1904 Petrie appelait encore le dessin « the main resource for illustration ».

Une réduction sur une planche dessinée ne signifie pas la même chose que sur une photographie. Une figure marquée ⅔ est une construction mesurée — contour, coupe, face et côté — bâtie à partir des dimensions de l’objet, plus proche d’une projection parallèle que d’une vue depuis un point unique ; la manière de Petrie de dessiner le contour d’un petit objet avec un crayon tenu droit tout autour de lui sur le papier donne un contour exact. Lorsque les photographies ont pris le relais, elles ont gardé la manière qu’avaient les planches dessinées d’énoncer l’échelle — la réduction dans la légende — bien qu’aucune source trouvée ne dise que la convention ait été transmise.

1850–1885 : bâtiments, terrains et premiers plans archéologiques

En France, Aimé Laussedat dessinait des plans d’après des vues en perspective dès 1850, et d’après des photographies dès 1861, en fixant des points par l’intersection des rayons issus de deux stations d’appareil. En Prusse, le jeune architecte Albrecht Meydenbauer eut la même idée en 1858, sans connaître les travaux de Laussedat. Il construisit des appareils à cette fin en 1867 et écrivit sur la photogrammétrie dans une revue d’architecture en décembre de la même année. Sa méthode ne fonctionnait que si la plaque photographique se tenait strictement verticale : l’orientation de l’image était contrôlée avant que l’on mesure quoi que ce soit d’après elle. En 1885, il fonda la Messbildanstalt à Berlin, la première institution à documenter ainsi le patrimoine culturel ; jusqu’en 1909, elle photographia aussi Athènes, Baalbek et Istanbul.

L’archéologie fut parmi les premières à s’en servir. En 1874, Stolze photographia Persépolis avec un appareil Meydenbauer, et en 1879 Meydenbauer dessina la mosquée du Vendredi de Chiraz d’après les photographies de Stolze. Les plus anciennes mires graduées trouvées dans une photographie archéologique sont plus anciennes encore, et se dressent sur un monument : dans les photographies de John Burke de ruines de temples au Cachemire, datées de 1868, deux mires noir et blanc se croisent sur la façade. Les trouvailles étaient montrées autrement. L’Atlas trojanischer Alterthümer de Schliemann (1874) photographie des objets sur des étagères et écrit l’échelle sur la planche : des terres cuites trouvées à quatre mètres de profondeur, au quart de leur grandeur naturelle.

En optique, Ernst Abbe nomma en 1878 l’objectif télécentrique : un système dont le facteur de mesure ne dépend pas de la distance de l’objet. Il l’écrivit pour des instruments de mesure, dont les appareils photographiques. C’est l’unique réponse optique au problème, et elle revient plus tard dans tous les domaines qui mesurent.

1869–1898 : les corps, les astres et les premiers doutes

L’anthropologie rencontra le problème du plan en 1869. John Lamprey proposa de photographier les personnes devant une grille de carrés de deux pouces, le sujet se tenant à quelque distance devant elle — l’échelle se trouvait donc derrière le corps. La même année, le projet de Thomas Huxley pour le Colonial Office demandait des règles graduées dans le plan du sujet.

L’astronomie mesura sur des plaques photographiques à partir des années 1880. Les premières parallaxes photographiques furent obtenues à Oxford en 1886, et le congrès qui prépara la Carte du Ciel en 1887 fit imprimer un quadrillage, le réseau, sur chaque plaque afin de contrôler les déplacements propres à la plaque. En 1893, Turner détermina l’échelle et l’orientation de chaque plaque à partir d’étoiles de position connue : l’échelle appartenait à la plaque, recalculée à chaque fois.

En archéologie, le doute vint tôt. Dans le premier volume d’Excavations in Cranborne Chase (1887), Augustus Pitt-Rivers avertit que des dessins de crânes faits à demi-grandeur avec une chambre claire ne pouvaient pas toujours être crus pour la mesure, à cause de la perspective. Dans le quatrième volume (1898), il écrivit que « photographs cannot be relied upon for measurement » et mesura plutôt les crânes avec un craniomètre de sa fabrication ; ses planches donnent la réduction, le quart de la grandeur naturelle, et ne portent pas d’échelle.

À Paris, Alphonse Bertillon fit de la photographie policière un instrument de mesure. Dans La photographie judiciaire (1890), il fixa le portrait judiciaire à une réduction d’un septième. La réduction était établie sur un plan nommé : une règle de 28 cm tenue verticalement dans le plan du visage, au coin extérieur de l’œil, devait apparaître longue de 4 cm sur la plaque. La réduction devait être écrite sur chaque photographie judiciaire, de sorte que l’échelle voyage avec l’image.

L’édition anglaise de 1896 va un pas plus loin. La règle tenue à la main est remplacée par une tige fixée à 19 cm devant le dossier de la chaise. Bertillon choisit cette distance comme la moyenne entre le coin de l’œil et le dossier de la chaise, mesurée sur trente personnes de corpulences différentes, afin que la réduction puisse se faire « in a uniform … manner ». C’est le premier cas trouvé où une profondeur inconnue est traitée en plaçant le plan de l’échelle à une profondeur moyenne mesurée — la même idée que de corriger une mesure au milieu de la hauteur d’un objet.

1895–1913 : rayons X, instruments stéréoscopiques et planche de fouille

La radiologie rencontra le problème de PHOTARCH plus directement que tout autre domaine : une radiographie agrandit un corps d’une quantité qui dépend de sa profondeur. Des radiographies stéréoscopiques furent faites quelques mois après la découverte de Röntgen. En 1897, Rosenfeld nota que le contour du cœur n’était guère agrandi lorsque le tube se trouvait à 40 cm environ ; en 1898, Gocht recommanda un mètre, distance à laquelle le cœur pouvait être mesuré presque sans erreur. L’orthodiagraphe de Moritz, en 1900, ne traçait que le rayon perpendiculaire à l’écran, de sorte que le contour était dessiné à la taille réelle. En 1908, Albert Köhler, employant 1,5 à 2 m, dressa le tableau de l’agrandissement restant à chaque distance. Augmenter la distance, et énoncer ce qui reste : la radiologie avait les deux moitiés de la méthode dès 1908.

La photogrammétrie et l’astronomie partageaient un instrument : le stéréocomparateur de Pulfrich, présenté par Zeiss en 1901, fut d’abord essayé sur des plaques d’étoiles, et le stéréoautographe de von Orel (1907–09) traçait des courbes de niveau directement à partir de paires de photographies.

À partir de 1904, Bertillon appliqua sa pensée aux scènes de crime, dans ce que la presse appela la métrophotographie : on mesurait les corps et les armes d’après l’image, un « perspectomètre » aidait à dessiner le plan du sol, et les tirages étaient montés avec des graduations en centimètres et des cadres de perspective. En 1907, il y avait un appareil zénithal sur un trépied de plus de deux mètres de haut ; en 1913, un fabricant proposait l’appareil pour l’identification, l’anthropologie, l’archéologie et l’architecture. L’échelle venait de la géométrie fixe de l’appareil, non d’une règle posée dans la scène.

Flinders Petrie donna à l’archéologie ses règles en la matière dans Methods & Aims in Archaeology (1904). Une échelle uniforme, écrivit-il, s’obtient en gardant la focale inchangée et en mesurant la distance de l’appareil à l’objet, l’appareil étant d’équerre avec le plan de l’objet ; chaque planche garde une seule échelle, et « it should be stated in the heading of the plate ». Ses propres Royal Tombs (1900) légendent leurs photographies d’objets 4:3, 1:2 ou 1:5. Dans les mêmes années, les échelles entrèrent dans le cadre. Les fouilles de George Reisner à Naga-ed-Dêr (1901–03, publiées en 1908) montrent un « meter staff » dans les photographies de site et, sur une planche de vases, une bande graduée devant eux en plus du 1:6 énoncé — la plus ancienne photographie d’objet trouvée ici avec une échelle dans le cadre. L’Archaeological Survey of Nubia (1907–08) posa une barre segmentée noire et blanche dans la tombe à côté du squelette. Les catalogues de musées gardèrent une troisième voie : le Catalogue général du Musée du Caire photographie les objets sur fond blanc sans échelle, et donne les dimensions dans le texte. Les archéologues s’élevèrent aussi : Giacomo Boni photographia le Forum romain depuis un ballon militaire en 1899, et Stonehenge fut photographié à la verticale depuis un ballon de guerre en 1906.

1914–1931 : la guerre, l’archéologie aérienne et la géométrie fixe

La Première Guerre mondiale fit de la photographie aérienne une méthode de cartographie, et en montra la limite. L’échelle exacte et l’inclinaison d’une photographie aérienne ne pouvaient pas être connues d’après l’image elle-même, et le redressement supprimait l’inclinaison mais laissait le déplacement dû au relief ; la première véritable cartographie photogrammétrique fut faite en Mésopotamie, où il n’y avait presque pas de relief. L’archéologie suivit les aviateurs. Le livre de Theodor Wiegand de 1920 fut le premier à contenir des photographies archéologiques prises depuis un avion ; O. G. S. Crawford, observateur pendant la guerre, utilisa des photographies de la Royal Air Force à partir de 1922 ; et Wessex from the Air (1928) fut photographié avec un appareil allemand capturé. En 1918, Pulfrich conçut des instruments stéréoscopiques pour les rayons X et les compara à son restituteur pour les cartes topographiques.

Sur le terrain, les planches de fouille énonçaient encore le plus souvent des rapports. Les planches de Petrie pour Tarkhan (1913), Gerar (1928) et Beth-Pelet (1930) sont légendées 1:4, 5:8, 21:20 — des rapports qui donnent à penser que l’échelle a été mesurée après coup sur le tirage — et les vues de site ne portent aucune échelle. Qau and Badari de Brunton (1927) plaça une barre « INCHES » sur l’étagère au pied des groupes de vases ; les planches d’objets de Samarie (publiées en 1924) n’en ont pas.

L’anthropologie mit le problème par écrit en 1928. Le Lehrbuch der Anthropologie de Rudolf Martin affirme que « das photographische Bild stellt keine Parallelprojektion eines Objektes dar » — une photographie n’est pas une projection parallèle de son objet — et demande une distance de l’appareil d’au moins deux fois et demie la taille du sujet, une échelle à côté de la figure dans le plan de netteté et, pour une véritable mesure, le Dioptrographe, un instrument de projection orthogonale. Trois ans plus tard, en 1931, la céphalométrie fixa une fois pour toutes la géométrie de la source, de la tête et du film, avec Broadbent aux États-Unis et Hofrath en Allemagne.

Années 1950–1970 : l’échelle devient la règle de l’archéologie

Deux manuels de 1954 firent d’une échelle dans chaque photographie la règle en archéologie, et tous deux disaient déjà où elle doit se trouver. Archaeology from the Earth de Mortimer Wheeler demande une échelle, une mire ou une figure humaine, parallèle à la plaque et dans le même plan que l’élément principal, et note combien de fois une échelle est placée beaucoup plus près de l’appareil que le petit objet auquel elle se rapporte ; une échelle au milieu de l’image, ajoute-t-il, est le plus souvent mauvaise. Pour un objet proche ayant quelque profondeur, une échelle sur l’arrière-plan donne une disparité visible, et elle doit donc être « raised to the required height » sur une latte de bois ou de la pâte à modeler. Photography for Archaeologists de M. B. Cookson explique que l’échelle d’une photographie varie avec la distance, place des mires au premier plan, au milieu et à l’arrière-plan des vues profondes, et pose l’échelle pour les pots à la verticale, dans le plan de leur centre. L’archéologie avait écrit la règle du même plan dès 1954 — plus de trente ans avant l’échelle ABFO de la photographie judiciaire et cinquante avant le SWGTREAD.

Il fallut une génération pour que cela devienne une habitude. Dans les photographies de site publiées, une échelle à mire apparaît dans 10 % d’entre elles dans les années 1950 et 50 % dans les années 1970, selon l’enquête de Charlotte Carter sur les revues ; en comptant les outils et les personnes utilisés comme échelles, 55 % en portaient une.

Ailleurs, l’informatique changea la photogrammétrie. L’ajustement de faisceaux de Duane Brown, en 1957–59, résolvait ensemble les positions de l’appareil et les points par les moindres carrés, et ses modèles d’étalonnage de 1966 et 1971 ouvrirent la mesure rapprochée aux appareils ordinaires. En 1964, George Bass cartographia l’épave de Yassıada par stéréophotogrammétrie depuis un sous-marin, et la Charte de Venise demanda que les monuments soient documentés par des dessins et des photographies. En 1968, Maurice Carbonnell exposa dans le Monumentum de l’ICOMOS les arguments en faveur de la photogrammétrie du patrimoine : les méthodes qui reposent sur une seule photographie supposent que le sujet est un seul plan, alors qu’une plaque peut être mise à l’échelle pour chaque plan d’un bâtiment à partir de distances mesurées sur place. Le CIPA, comité international de photogrammétrie du patrimoine, fut fondé à peu près à la même époque ; les sources donnent de 1968 à 1970. En criminalistique, des appareils stéréoscopiques à base fixe servaient à enregistrer les accidents de la circulation, et après la commission Warren (1964) et une loi américaine sur la surveillance bancaire (1967), la projection inverse servit à mesurer des personnes sur des images de surveillance. La médecine mesura le squelette en trois dimensions par stéréophotogrammétrie radiographique à partir du début des années 1970. La vision par ordinateur reprit l’ancien problème : Ullman (1979) et Longuet-Higgins (1981) retrouvèrent la structure à partir de plusieurs vues, ce dernier citant la littérature photogrammétrique.

1985–1997 : une échelle pour la criminalistique, des normes pour les fichiers

L’échelle que la communauté de la criminalistique reconnaît comme sa référence a été conçue pour les marques de morsure. William Hyzer et Thomas Krauss publièrent l’ABFO n° 2 en 1988 pour l’American Board of Forensic Odontology. Elle a la forme d’un L, avec des graduations millimétriques sur les deux branches, de sorte qu’une grille puisse être projetée sur le plan où repose la règle ; trois cercles espacés de 80 mm montrent si l’appareil est d’équerre avec elle, car un appareil incliné les dessine en ellipses. Sa spécification fixe les graduations à ±0,1 mm, ou ±1 % aux repères du centimètre, et les branches d’équerre à deux minutes d’arc près. Elle est exacte dans son propre plan, et ne dit rien de ce qui se trouve au-dessus ou au-dessous.

En biologie, les méthodes de référence du début des années 1990 comparaient des formes après avoir ramené chaque spécimen à la même taille, de sorte que la question de la profondeur était écartée plutôt que résolue. Pour l’art rupestre, l’IFRAO Standard Scale (proposée en 1991, introduite en 1994) combinait une échelle de longueur avec des pastilles de couleur et de gris, à tenir parallèlement au motif et à la même distance de l’objectif ; au-delà de 4,5 m, elle ne pouvait plus être utilisée avec précision. L’Archaeological Site Manual du Museum of London (1994) demandait une mire métrique dans chaque image, parallèle au bord du cadre, et rien d’autre — ni flèche du nord, ni numéros — afin que l’image puisse être réutilisée.

En 1992, la spécification TIFF 6.0 définissait les champs de résolution que les fichiers image portent encore, et disait clairement qu’une image n’a pas à être affichée ni imprimée à la taille qu’ils impliquent : c’étaient des réglages d’importation et d’affichage, non des mesures de l’objet. En 1993, le manuel de photogrammétrie du US Army Corps of Engineers énonça le problème pour les photographies aériennes en une ligne — « photographic scale can be defined only at a point » — et donna le déplacement dû au relief, le décalage vers l’extérieur d’un point surélevé à partir du centre d’une photographie verticale, sous la forme d = r × h ÷ H. La même année, DICOM 3.0, la norme des images médicales, fut publiée, et le Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (le GUM) parut, réimprimé avec corrections en 1995.

1998–2007 : vision par ordinateur, médecine et groupes de travail de la criminalistique

L’archéologie fut l’un des premiers terrains d’essai de la vision par ordinateur. Entre 1998 et 2003 environ, le groupe de vision de Louvain transforma une vidéo non étalonnée de Sagalassos en modèles 3D métriques du paysage et des ruines, avec une longueur connue pour donner l’échelle. En criminalistique, Criminisi et ses collègues mesurèrent la taille de personnes à partir de vues uniques, en collaboration avec le Forensic Science Service britannique. En 2002, le premier modèle 3D évalué par des pairs d’un artefact en pierre fut réalisé au scanner, et Erik Gantt compara dans un mémoire de master les mesures au pied à coulisse, sur photographie et au scanner d’outils de pierre de Folsom : les moyennes de longueur et de largeur différaient jusqu’à 7,9 %, et de 3,5 % en moyenne.

La radiographie en compta le coût. En 2002, Conn, Clarke et Hallett montrèrent que l’agrandissement des radiographies de hanche varie malgré une technique standard, de sorte que les gabarits pour les prothèses articulaires induisent en erreur s’il n’est pas mesuré ; une pièce de monnaie de taille connue améliora le résultat. En 2006, une modification de DICOM (CP-586) sépara l’espacement des pixels au détecteur, qui ne doit jamais être altéré, d’un espacement étalonné chez le patient, et fit dire au fichier comment l’étalonnage avait été fait. La raison en était la sécurité : des fabricants « corrigeaient » les images en silence, et les écrans mesuraient d’après des champs différents. Le texte énonce qu’un espacement étalonné vaut près du rayon central et à la profondeur de l’étalonnage. En 2007, David Clunie trouva des mesures d’une même mammographie qui différaient de 3 à 5 % d’un fabricant à l’autre, et montra combien la taille apparente d’une structure change avec sa profondeur dans le sein.

Aux États-Unis, les experts de la criminalistique formèrent des groupes de travail scientifiques pour rédiger des lignes directrices communes. Le groupe pour les preuves de chaussures et de pneumatiques, le SWGTREAD, se réunit pour la première fois en 2004. Son guide de mars 2006 pour la photographie des empreintes sur la scène de crime place une échelle rigide dans chaque photographie, à côté de l’empreinte et au plan de son fond, avec le plan du film parallèle à celui-ci et la mise au point sur le fond de l’empreinte, non sur l’échelle. Dans les musées, les normes de numérisation du Canadian Museum of Civilization de 2006 placent l’échelle au pied de l’artefact et demandent qu’elle soit amovible.

2008–2016 : normes, structure par le mouvement, et ce que valent les échelles

En 2008, le GUM fut réédité sous la forme JCGM 100:2008. Deux de ses règles comptent ici. Un résultat est corrigé de chaque effet systématique reconnu, plutôt que de voir son incertitude élargie pour le couvrir. Lorsqu’une grandeur est connue seulement comme comprise entre deux bornes, sa meilleure estimation est le milieu, avec une variance égale au carré de l’étendue divisé par douze.

Les lignes directrices FADGI des agences fédérales américaines, publiées pour la première fois en 2009 et révisées en 2010, comprenaient une catégorie pour les objets et les artefacts, spécifiée seulement par le nombre de pixels. Elles plaçaient déjà les mires de référence au même niveau que la surface imagée, avec la page d’un livre épais pour exemple. Les spécifications d’English Heritage pour le relevé métrique (2009) notaient que le redressement corrige l’inclinaison mais non le relief, et que l’échelle doit se trouver dans le plan principal du sujet. Les lignes directrices néerlandaises Metamorfoze de 2012 exigeaient que la taille de l’original puisse être calculée à partir d’un maître de préservation, la résolution annoncée dans le fichier se situant à moins de 2 % de la réelle.

En 2009, un rapport du US National Research Council critiqua les fondements scientifiques d’une grande partie de la pratique de la criminalistique. Une étude du US National Institute of Standards and Technology, publiée en 2013 et présentée comme cohérente avec ce rapport, examina des échelles ABFO n° 2 de quatre fabricants. Toutes les échelles de longueur respectaient leur spécification de ±1 %. Les cercles étaient souvent de taille inexacte, et plus de la moitié des règles n’étaient pas d’équerre dans les deux minutes d’arc permises ; leur équerrage dérivait aussi sur quatre ans. Les auteurs conseillèrent de vérifier les échelles au moyen de règles certifiées. En 2014, le NIST et le Department of Justice créèrent l’OSAC, l’Organization of Scientific Area Committees, pour intégrer les groupes de travail distincts dans un système de normes consensuelles.

La structure par le mouvement (structure from motion) parvint à l’archéologie sous forme de logiciel courant. PhotoScan d’Agisoft parut en 2010 et ajouta des cibles codées et des échelles graphiques en 2012–13 ; en 2013, la reconstruction dense à vues multiples pouvait, selon Verhoeven, « almost be considered a standard tool » en archéologie. Ses modèles n’ont pas d’échelle propre : une longueur connue, ou des échelles graphiques étalonnées — au moins trois, conseillait Cultural Heritage Imaging en 2015 — leur en donnent une. La photogrammétrie fut employée pour la première fois pour un modèle 3D d’artefact en pierre en 2008, et devint courante à partir de 2016.

La même erreur était mesurée ailleurs. En morphométrie géométrique, Andrea Cardini constata en 2014 que les tailles relevées sur des photographies de profil de crânes de marmottes sortaient environ 1,7 % trop grandes, très probablement parce que l’échelle se trouvait derrière le plan des repères anatomiques. En chirurgie de la hanche, Sinclair et ses collègues constatèrent que des billes d’étalonnage mal placées donnaient une erreur moyenne de 6,8 %, jusqu’à 26 %, sur 112 radiographies ; un an plus tard, Boese et ses collègues constatèrent que déplacer un marqueur de 100 à 175 mm sur le côté changeait son grossissement de 1 à 2 %. Brecko et ses collègues décrivirent en 2014 un empilement de mise au point (focus stacking) peu coûteux pour les spécimens types, dans lequel l’alignement des images corrige aussi leur parallaxe, si bien que le résultat est un composite plutôt qu’une vue unique depuis un point unique. En archéologie, le US Veterans Curation Program releva l’échelle jusqu’à la surface de l’artefact la plus proche de l’objectif, et l’aligna à ras à gauche — une convention tirée, dit son auteur, de la photographie judiciaire. Le service IIIF pour les dimensions physiques, publié en 2014 et révisé en 2015, permit à une image sur le web de porter un facteur d’échelle par vue, et avertit que de telles données sont souvent absentes ou peu fiables. En 2016, les échelles graphiques créées numériquement, collées après la prise de vue, étaient décrites comme une pratique courante ; l’édition 2016 de FADGI demandait que l’appareil, l’objectif et l’original se trouvent dans des plans parallèles, et abandonnait la catégorie des objets.

2017–2023 : des lignes directrices aux normes, et une mesure

L’ISO 19264-1, d’abord spécification technique en 2017 puis norme en 2021, analyse la qualité d’image d’un système de numérisation à partir d’une seule image d’une mire, pour des originaux plats. Les recommandations de Historic England sur la photogrammétrie (2017) notaient que, pour les petits objets, le pied à coulisse est une meilleure référence qu’une échelle graphique.

En 2018, les lignes directrices de l’American Board of Forensic Odontology pour les marques de morsure placèrent l’échelle dans le même plan que la marque et à côté d’elle, avec le capteur parallèle, et notèrent que « image management software cannot correct for deficiencies » en la matière. Sur une surface courbe, plusieurs images sont prises, chacune avec l’échelle dans le plan de sa partie. Le manuel du Rijksmuseum pour la photographie d’objets en trois dimensions, de la même année, fixe un fond neutre à L* 80 et le point le plus blanc à L* 97, mais ne dit rien des échelles.

Le SWGDE, le groupe de travail sur les preuves numériques, intégra la règle à ses lignes directrices générales de photographie en 2019 : l’échelle dans le même plan que l’élément, faute de quoi l’élément paraît plus grand ou plus petit qu’il n’est, et l’appareil perpendiculaire à lui. En 2021, le guide du SWGTREAD devint une norme consensuelle : la ANSI/ASB Best Practice Recommendation 050, rédigée par l’intermédiaire de l’OSAC et publiée par l’AAFS Standards Board, place une échelle en L dans le même plan que le fond de l’empreinte, le plan focal de l’appareil parallèle à celui-ci, vérifié avec un rapporteur d’angle.

En 2022, Dominik Göldner mesura ce que fait la position d’une échelle graphique, pour une distance sur une réplique de crâne : avec l’échelle 10 cm plus près de l’objectif, la mesure sortait 24 % trop petite, 5 cm plus près 13 % trop petite, dans le plan 2 % trop petite, 5 cm plus loin 8 % trop grande et 10 cm plus loin 19 % trop grande. Il en conclut que les photographies ne doivent pas servir à mesurer à moins d’être spécialement étalonnées. La même année, l’OSAC énonça un besoin de recherche sur l’imagerie en trois dimensions des empreintes de chaussures et de pneumatiques. Il décrivit la bonne pratique — l’échelle à la profondeur du fond de l’empreinte — et concéda que les indices la rendent souvent impossible. Dans une affaire américaine de 2022, Maryland v. Matthews, la cour jugea qu’un taux d’erreur inconnu relevait de la valeur probante de la photogrammétrie par projection inverse plutôt que de sa recevabilité. En 2023, Schiks et ses collègues décrivirent une référence de taille projetée sur l’indice par laser, sans que rien soit posé ; elle ne traite pas la hauteur. La troisième édition de FADGI, la même année, mesure l’échelle de reproduction par rapport à la résolution écrite dans le fichier, avec des tolérances de ±3 % à ±1 %, et n’a toujours aucun chapitre pour les objets en trois dimensions.

2024–2026 : où en sont les choses

La ligne directrice du SWGDE pour la macrophotographie (2024) répète la règle, et ajoute que, si aucune échelle ne peut être incluse, on prend une image d’une échelle à la même distance de mise au point ; sur une surface courbe, la mise au point se fait à mi-chemin entre le détail le plus proche et le plus lointain. Metamorfoze 2.0 a paru en 2025. Dans un jeu de données de carabes publié en 2026, des échelles graphiques étaient montées à la hauteur même des spécimens sur leurs épingles, et les mesures prises sur les images concordaient avec celles au pied à coulisse à 0,15 mm près environ. Le Portable Antiquities Scheme, qui enregistre les trouvailles archéologiques, demande que les échelles « lie at the same level as the object’s centre » — la règle de Cookson pour les pots, soixante-dix ans plus tard — mais préfère une échelle graphique numérique collée après coup sur l’image, qui ne montre aucun plan propre ; il avertit que les imprimantes réduisent d’environ 10 % les échelles graphiques imprimées, et qualifie le raccourci de perspective de problème que l’on ne peut surmonter. Image Scale Metadata (ISM), dont un projet date de septembre 2026, écrit l’échelle d’une image dans le fichier avec la manière dont elle a été mesurée et son degré de certitude ; le plan dans lequel elle vaut est décrit en mots.

Ce que les dates montrent d’un domaine à l’autre

Le même problème est arrivé par grappes. Entre les années 1850 et les années 1890, la photographie devint un instrument de mesure dans cinq domaines en quarante ans environ — cartographie, architecture, anthropologie, astronomie et travail policier — et dans chacun l’échelle était liée à un plan ou à une plaque. Les rayons X amenèrent le problème en médecine dans les deux ans qui suivirent leur découverte, et les instruments stéréoscopiques de Zeiss servirent aussi bien la photogrammétrie, l’astronomie que la radiologie. La Première Guerre mondiale poussa à la fois la cartographie aérienne, la localisation radiographique et l’archéologie aérienne. L’informatique des années 1950–70 apporta la photogrammétrie analytique, puis la stéréophotogrammétrie rapprochée et médicale. L’image numérique apporta des normes de fichier en 1985–1995, et les appareils bon marché dotés de logiciels de vision par ordinateur firent entrer la structure par le mouvement en archéologie vers 2010. Entre 2013 et 2015, l’erreur de plan fut mesurée ou tranchée en criminalistique, en morphométrie, en radiographie et en archéologie ; aucune des sources lues ne cite l’étude d’un autre domaine.

Les méthodes ont voyagé — parfois de façon documentée. La photogrammétrie est venue à l’archéologie avec l’appareil de Meydenbauer à Persépolis (1874), puis par le CIPA. Les ballons et les avions militaires sont venus à l’archéologie en 1899, en 1906 et après la Première Guerre mondiale, souvent avec les mêmes hommes et les mêmes appareils. Pulfrich comparait son instrument à rayons X à son restituteur de cartes (1918). La vision par ordinateur redécouvrit la photogrammétrie, et le dit ; elle passa ensuite à l’archéologie à Sagalassos et dans les logiciels de structure par le mouvement de 2010. La photographie de preuves criminalistiques est venue à l’archéologie avec le US Veterans Curation Program (2014). L’ISM désigne DICOM comme son modèle, bien qu’il soit parvenu de façon indépendante à la même distinction entre les grilles.

Les déclencheurs reviennent. Une nouvelle manière de produire des images — la photographie, les rayons X, le scanner et l’IRM, les appareils numériques. La guerre — 1870 mit fin aux recherches de Laussedat, la Première Guerre mondiale fit naître la cartographie aérienne, les missiles poussèrent à l’ajustement de faisceaux. L’informatique. Le droit et la sécurité — le parlement prussien débattit de l’exactitude de la photogrammétrie avant 1885, la loi sur la surveillance en 1967, le rapport du National Research Council de 2009, le « safety hazard » de DICOM en 2006. La doctrine patrimoniale et la numérisation — la Charte de Venise, FADGI, IIIF.

Beaucoup de choses sont parallèles sans filiation. La règle selon laquelle l’échelle doit se trouver dans le plan mesuré a été énoncée indépendamment par Huxley (1869), Bertillon (1890), Martin (1928), Wheeler et Cookson (1954), Carbonnell (1968), l’ABFO (1988 et 2018), le SWGTREAD (2006), English Heritage (2009) et le SWGDE et l’ASB (2019, 2021). Aucune source trouvée ne montre un domaine citant un autre à ce sujet, sauf la dette du Veterans Curation Program envers la criminalistique. L’allongement de la distance (Gocht, Köhler, Martin, la distance fixe de Petrie) et l’idéal orthographique (l’objectif télécentrique d’Abbe, l’orthodiagraphe, le Dioptrographe) sont les mêmes idées retrouvées, non transmises. La tige de Bertillon à une profondeur moyenne mesurée et la correction de PHOTARCH à la moitié de la hauteur d’un objet sont un parallèle, non une descendance.

La place de l’archéologie

L’archéologie a pris la mesure à partir d’images à deux horloges. Pour les sites et les monuments, elle est venue tôt, dans les quelques années qui suivirent chaque méthode nouvelle et le plus souvent par emprunt : l’appareil de Meydenbauer à Persépolis en 1874, les ballons militaires en 1899 et 1906, la photographie aérienne de guerre dans les années 1920, la stéréophotogrammétrie sous-marine en 1964, la structure par le mouvement à Sagalassos avant 2003 et comme routine en 2013. Pour les objets mobiliers, elle est venue tard. De Pitt-Rivers et Petrie à Wheeler, les trouvailles étaient photographiées en vues uniques avec une réduction énoncée, puis une échelle. L’archéologie a écrit la règle du même plan en 1954, avant la criminalistique, mais n’a pas construit de dispositifs fixes comme l’ont fait la radiologie (1897–1908) et la céphalométrie (1931), n’a pas tabulé l’erreur restante comme Köhler en 1908, et ne l’a mesurée que dans deux petites études, dont aucune n’a été évaluée par des pairs. Pendant plus d’un siècle, le travail le plus proche du problème de PHOTARCH — un corps ayant de la profondeur, agrandi dans une projection unique — a été fait en radiologie et en anthropologie, non en archéologie.

Ce qui est acquis

• Une échelle ne vaut que dans un seul plan. Tous les domaines qui mesurent à partir d’images isolées le disent, de la règle de Bertillon dans le plan du visage et de l’échelle de Wheeler dans le plan de l’élément principal jusqu’à l’échelle de l’ANSI/ASB 050 au fond de l’empreinte, en passant par la cartographie, la radiographie, la biologie et les normes patrimoniales.
• Placer l’échelle dans le plan que l’on mesure, l’appareil d’équerre avec lui. C’est la règle de l’archéologie depuis 1954 et de la criminalistique depuis 1988, celle que FADGI applique à la page d’un livre et le jeu de données des carabes à ses spécimens.
• L’échelle voyage avec l’image. Les planches dessinées énonçaient leur réduction dès 1770, les catalogues nordiques à côté de chaque figure ; Bertillon l’écrivait sur chaque tirage, Petrie dans le titre de chaque planche ; DICOM consigne l’espacement et la manière dont il a été étalonné ; FADGI et Metamorfoze emploient la résolution du fichier comme échelle d’un original plat.
• Corriger une erreur connue, et énoncer ce qui reste. La règle du GUM, avec le milieu de l’étendue et sa dispersion lorsque seules les bornes sont connues — et la pratique de la radiologie depuis Köhler.

Ce qui reste ouvert

• Aucune norme de criminalistique ni de patrimoine ne mesure l’erreur lorsqu’un objet a de la hauteur. La criminalistique l’évite en plaçant l’échelle ; l’OSAC concède que c’est souvent impossible, et des normes pour l’imagerie 3D restent un besoin de recherche.
• Les objets en trois dimensions sont hors des normes d’imagerie patrimoniale. FADGI n’a plus de catégorie pour eux depuis 2016, et l’ISO 19264-1 est écrite pour des originaux plats.
• Peu d’études mesurent l’ampleur de l’erreur. La morphométrie a les 1,7 % de Cardini, la radiographie ses études de marqueurs ; pour les objets archéologiques, il existe deux petites études, aucune n’ayant été évaluée par des pairs — Gantt (2002) et Göldner (2022).
• Les pratiques diffèrent encore. Les recommandations archéologiques actuelles placent l’échelle à côté de l’objet ou à son pied, relevée jusqu’à sa surface supérieure, dans le plan de son élément principal, à la hauteur de son centre, ou collent après coup une échelle numérique ; Historic England préfère le pied à coulisse pour les petits objets.
• Aucun moyen général de consigner où une échelle vaut. DICOM consigne comment un étalonnage a été fait, l’ISM décrit le plan en mots ; aucun ne l’énonce sous forme de nombre pour des photographies d’objets.

Où se situe PHOTARCH

PHOTARCH reprend les règles qui sont acquises et travaille sur ce qui reste ouvert. Elle place l’échelle dans le plan du contour lorsqu’elle le peut, au pied à coulisse, comme le font Wheeler, la pratique de la criminalistique et le jeu de données des carabes. Lorsque l’échelle vaut à la surface sur laquelle repose l’objet — la planche, une règle —, elle corrige la mesure à la moitié de la hauteur de l’objet et énonce ce qui reste sous forme de marge : la règle du GUM, la pratique de Köhler d’énoncer le reste, et la même idée que la tige de Bertillon et l’échelle de Cookson au centre des pots. Elle écrit l’échelle, la manière dont elle a été obtenue et son degré de certitude dans le fichier, sous forme d’ISM. Ce qu’aucun domaine n’a publié, c’est une mesure de l’erreur pour des objets à grande échelle ; une série d’essais avec des objets de taille et de hauteur connues est prévue pour la mesurer. Le raisonnement est exposé dans L’échelle en photographie d’objets.

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• normeANSI/ASB (2021). Best Practice Recommendation 050: Photographic documentation of footwear and tire impression evidence, 1st ed. AAFS Standards Board.Une échelle en L dans le plan du fond de l’empreinte ; le plan focal parallèle.
• empiriqueGöldner, D. (2022). ArchaeoScale protocol: inserting digital scale bars into scientific images. Zenodo.Une mire à 10 cm du plan : −24 % et +19 %.
• empiriqueWyatt-Spratt, S. (2022). After the revolution: a review of 3D modelling as a tool for stone artefact analysis. Journal of Computer Applications in Archaeology 5.Modèles 3D d’artefacts en pierre : scanner 2002, photogrammétrie 2008, courants dès 2016.
• besoin de rechercheOSAC Footwear & Tire Subcommittee (2022). Development, testing and validation of 3D imaging technologies.Le placement correct est souvent impossible ; des normes 3D restent nécessaires.
• juridiqueState of Maryland v. Kirk Matthews (2022). Court of Appeals of Maryland.Un taux d’erreur inconnu relève de la valeur probante, non de la recevabilité.
• empiriqueSchiks, L. A. H. et al. (2023). Contactless size reference in forensic photography — design and verification of the novel FreeRef-1 system. Sensors 23(8), 3790.Une référence projetée ; la hauteur n’est pas traitée.
• directivesFADGI (2023). Technical Guidelines for Digitizing Cultural Heritage Materials, 3rd ed.Échelle de reproduction par rapport à la résolution du fichier, de ±3 % à ±1 % ; aucun chapitre pour les objets.
• recommandationsSWGDE (2024). Guidelines for the Use of Macro Photography in Forensic Science, 24-P-001.Une image distincte d’une échelle à la même distance de mise au point lorsqu’aucune ne peut être incluse.
• directivesvan Dormolen, H. (2025). Metamorfoze Preservation Imaging Guidelines, version 2.0.
• empiriqueRayeed, S. M. et al. (2026). A continental-scale dataset of ground beetles with validated morphological trait measurements. arXiv:2601.10687.Mires à la hauteur des spécimens ; image et pied à coulisse concordent à 0,15 mm près environ.
• pratiquePortable Antiquities Scheme. How to take a photograph. British Museum (accessed 4 October 2026).Des échelles à la hauteur du centre de l’objet.
• formatImage Scale Metadata (ISM), version 0.1, draft for comment, September 2026.L’échelle dans le fichier, avec sa méthode et son incertitude ; le plan en mots.