Identification de l’origine de poteries grecques récemment découvertes grâce à l’Artec Spider II

La poterie est une véritable mine d’or pour les archéologues. Les céramiques bien conservées offrent un aperçu rare de la vie des sociétés anciennes, notamment de leurs cultures, de leurs traditions et de la manière dont elles exprimaient leur statut social. Pour analyser ces découvertes, les poinçons et les inscriptions jouent souvent un rôle essentiel.

C’est certainement le cas pour Dries Daems et Jitte Waagen, archéologues numériques à la Vrije Universiteit Amsterdam et l’Université d’Amsterdam, dont les travaux portent sur l’analyse de bols hellénistiques à reliefs moulés. Ces céramiques, très populaires vers 200-100 avant J.-C., présentaient des motifs distinctifs. Mais elles se composaient de combinaisons variées, réalisées à l’aide d’une multitude de poinçons différents, ce qui permettait un nombre potentiellement infini de motifs décoratifs, les rendant ainsi assez difficiles à identifier.

C’est pourquoi M. Waagen et son équipe du 4D Research Lab ont mis au point une nouvelle approche. Lorsque de nouveaux fragments ont été découverts à Türkmen-Karahöyük, un site de fouilles situé dans l’actuelle Turquie, dirigées par James Osborne (Université de Chicago) et Michele Massa (Université Bilkent d’Ankara), ces derniers ont décidé de délaisser les méthodes traditionnelles pour analyser les motifs à l’aide d’un scan 3D, tout en utilisant une technique habituellement réservée à la cartographie terrestre afin de déterminer si les pièces individuelles correspondaient.

Spider II : idéal pour la numérisation d’artefacts

En général, les découvertes archéologiques sont dessinées à la main et analysées à l’aide d’outils de mesure, mais les technologies modernes s’imposent progressivement. La photogrammétrie est de plus en plus utilisée pour générer des modèles 3D de spécimens à partir de photos et de vidéos capturées. Cela dit, cette méthode présente ses propres inconvénients : elle peut être chronophage et il est difficile de mettre en place les conditions de capture idéales.

Face à ces difficultés, M. Waagen a choisi de numériser ces fragments à l’aide de l’Artec Spider II, un scanner 3D ultra haute résolution fourni par l’ambassadeur Artec 4C. Dans le cadre de leur dernier projet, son équipe souhaitait vérifier si un échantillon représentant un aigle correspondait à un autre trouvé ailleurs.

Les fragments de poterie grecque découverts sur le site de fouilles turc. Avec l’aimable autorisation de Dries Daems, de la Vrije Universiteit Amsterdam

Ils avaient d'abord envisagé de recourir à l’Artec Micro II, doté d’une précision de 5 microns, mais ils ont finalement opté pour la flexibilité et la haute fidélité de capture de données du Spider II. Grâce au retour d’information en temps réel assuré par Artec Studio, ils ont immédiatement compris qu’ils avaient fait le bon choix. Le scanner portable à lumière bleue a capturé tout, des éclats aux plus petits détails moulés, de manière remarquablement efficace.

« Le scan 3D d’Artec permet vraiment d’obtenir un niveau de détail sans précédent. On peut bien sûr aussi utiliser la photogrammétrie, mais cela prendrait beaucoup plus de temps dans ce contexte, explique M. Waagen. Nous avons élaboré un workflow pour Spider II qui nous permet de scanner 18 à 22 objets par jour. Pour quelqu’un qui numérise manuellement la poterie, c’est relativement peu pour des pièces non décorées. Mais si l’on compare cela à d’autres techniques, on peut voir des marques bien plus subtiles, jusqu’aux empreintes digitales sur chaque pièce ! »

Innover grâce à la cartographie de surface SIG

Les données ont été capturées et traitées dans Artec Studio, où une inspection initiale a pu être effectuée en mode de visualisation aux rayons X du logiciel. Mais une analyse approfondie nécessitait que l’équipe détermine les marques laissées par un poinçon et celles causées par l’usure au fil du temps. Concrètement, cela ne pouvait être réalisé qu’en « aplatissant » et en « faisant correspondre » les modèles.

Modèles 3D des fragments de poterie grecque dans Artec Studio. Avec l’aimable autorisation de Jitte Waagen, de l’université d’Amsterdam

Le positionnement a été effectué dans Blender, afin de pouvoir superposer et comparer les modèles avec précision ; les distances relatives entre les nuages de points générés ont ensuite été comparées dans Cloud Compare. Il est intéressant de noter que ces données ont ensuite été utilisées pour générer un modèle numérique de relief (« surface numériques ») dans Agisoft Metashape.

À l’aide d’un système d’information géographique (SIG), les modèles ont ensuite été superposés comme s’il s’agissait de cartes terrestres, ce qui a permis un ajustement efficace des « variations d’altitude ». Une légère différence d’inclinaison de surface a été observée, mais les deux fragments présentaient globalement le même motif. De petits détails tels que les plumes, le bec et les serres de l’aigle correspondaient parfaitement en termes de forme, d’orientation et de taille, ce qui suggère fortement que leur moule comportait le même motif.

Les fragments ayant été mis en correspondance, confirmant ainsi qu’ils proviennent du même atelier hellénistique, M. Waagen indique que son équipe travaille désormais à l’automatisation de ce type d’analyse à l’aide de l’IA.

« Nous devrons probablement simplifier les modèles. Mais l’idée est d’extraire les caractéristiques morphologiques des modèles 3D et de les intégrer dans un modèle d’apprentissage automatique, a ajouté M. Waagen. L’objectif final est de disposer d’un modèle permettant d’identifier, lorsque vous capturez un autre fragment de poterie présentant le même cachet ou la même morphologie, à quelle période il appartient, ou au moins de vous indiquer ce qui est similaire. Ce type de projet est déjà lancé. Nous avons l’opportunité d’être des pionniers et de mettre au point les bonnes pratiques en matière d’IA. »

« Fouilles en direct » et autres opportunités

Les recherches de Jitte Waagen ne se limitent pas à la poterie grecque ; il a également participé à de nombreux autres projets archéologiques dans lesquels le scan 3D d’Artec s’est avéré être un véritable tournant.

Chose incroyable, dans le cadre d’un projet dirigé par Michael Blömer de l’Universität Münster dans l’ancienne ville de Doliche, le Spider II a été utilisé pour capturer un rare mithraeum romain (un temple dédié au dieu romain Mithra). Son équipe a pu numériser les inscriptions complexes gravées sur les murs. Par ailleurs, les scans 3D continuent de faciliter le déchiffrage de ces gravures et permettent de découvrir des significations qui étaient tout simplement impossibles à déchiffrer auparavant.

Un mithraeum romain en cours de scan avec Artec Spider II. Avec l’aimable autorisation de Jitte Waagen, de l’université d’Amsterdam.

Bon nombre de ces initiatives nécessitent l’utilisation d’un plateau tournant spécialement conçu pour faciliter l’alignement. Mais tout n’est pas toujours aussi simple. Dans le cadre d’une autre campagne de fouilles particulièrement remarquable à Tell Kurdu, dirigée par Rana Özbal (Université Koç) et Fokke Gerritsen (Institut néerlandais en Turquie), M. Waagen a découvert des empreintes de pas vieilles de 8 000 ans que le gouvernement turc hésitait à perturber. Le scan 3D d’Artec a permis de les capturer sur place, de sorte que les découvertes ont pu être documentées sans être altérées.

Il convient de noter que l'Université d'Amsterdam dispose également d'un Artec Leo entièrement sans fil. Selon M. Waagen, « Leo est idéal pour les objets de grande taille, et il apprécie la portabilité » de l’appareil.

En effet, l’appareil est si rapide et intuitif qu’il l’a utilisé lors de fouilles en direct, afin d’enregistrer les sites immédiatement, au fur et à mesure de leur mise au jour. Ce type d’initiative montre à quel point l’archéologie numérique réunit l’ancien et le nouveau monde de la manière la plus passionnante qui soit !

Cette étude s’est déroulée dans le cadre du projet 3D-CERA-ML, qui porte sur l’intégration de modèles 3D à des algorithmes d’apprentissage automatique afin de faciliter la classification et l’interprétation archéologiques. Ce projet est dirigé par Dries Daems, de la Vrije Universiteit Amsterdam, en collaboration avec le 4D Research Lab de l’Université d’Amsterdam, coordonné par Jitte Waagen.

Pour en savoir plus sur le projet 3D-CERA-ML cliquez ici.