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Contribution à la segmentation et à la modélisation 3D du milieu urbain à partir de nuages de points / Tania Landes (2020)
Titre : Contribution à la segmentation et à la modélisation 3D du milieu urbain à partir de nuages de points : Habilitation à Diriger les Recherches Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Tania Landes, Auteur ; Nicolas Paparoditis , Encadrant Editeur : Strasbourg : Université de Strasbourg Année de publication : 2020 Importance : 134 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Synthèse des travaux en vue d'obtenir l'Habilitation à Diriger des Recherches délivrée par l'Université de Strasbourg, Sciences de l’Ingénieur, Spécialité Topographie, GéomatiqueLangues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Lasergrammétrie
[Termes IGN] acquisition de données
[Termes IGN] arbre urbain
[Termes IGN] climat urbain
[Termes IGN] données lidar
[Termes IGN] données localisées 3D
[Termes IGN] espace intérieur
[Termes IGN] façade
[Termes IGN] jumeau numérique
[Termes IGN] maquette numérique
[Termes IGN] modèle 3D de l'espace urbain
[Termes IGN] modélisation 3D du bâti BIM
[Termes IGN] qualité géométrique (image)
[Termes IGN] reconstruction 3D du bâti
[Termes IGN] reconstruction d'objet
[Termes IGN] segmentation d'image
[Termes IGN] semis de pointsIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) La modélisation 3D répond à la fois à un enjeu économique mais aussi environnemental, que ce soit à l'échelle du bâtiment ou de la ville. Ces dix dernières années, les techniques d'acquisitions ont considérablement évolué du point de vue de leur rapidité, du volume de données à gérer, de l’hétérogénéité des informations acquises par les systèmes multi-capteurs, de même que les méthodes de traitement des données. De nouveaux processus sont nés de ces bouleversements, comme le processus « scan-to-BIM » caractérisant les étapes menant du nuage de points à une maquette numérique intelligente. En adoptant la maquette numérique, intégrée dans un processus collaboratif BIM (Building Information Modeling), les acteurs du bâtiment sont en mesure d’effectuer des simulations et de réduire, en plus des coûts, l’impact environnemental lié aux interventions sur le bâtiment, tout au long de son cycle de vie. En pratique, pour aboutir à une maquette numérique intelligente du bâtiment à partir d’un relevé de l’existant, de nombreux verrous technologiques sont à lever. Dans ce contexte, j'ai eu la chance d’encadrer divers travaux de recherches portant sur les thématiques de l’acquisition de données 3D (généralement sous formes de nuages de points 3D) à leur traitement, jusqu’à la production de la maquette numérique. Au travers des thèses que j’ai eu l’occasion de suivre, j’ai participé à la création et la mise en œuvre de chaînes de traitements de nuages de points acquis par LiDAR aéroporté, LiDAR terrestre et autres capteurs 3D. Ces travaux ont permis d’aboutir au développement de systèmes d’acquisitions innovants (thèse Mittet, 2015), d’algorithmes de consolidations (thèses Hullo, 2013 et Lachat, 2019), de segmentation et de modélisations de nuages de points pour la reconstruction de bâtiments (thèse Tarsha-Kurdi, 2008), de façades (thèse Boulaassal, 2010) et d’intérieurs de bâtiments (thèse Macher, 2017). La question de l’évaluation de la qualité des modèles a été abordée dans chacune des thèses, en particulier à l’échelle du bâtiment entier (thèse Mohamed, 2013). Souhaitant mettre au profit de problématiques environnementales l’expérience acquise au travers de l’ensemble de ces travaux de la phase de relevés à celle de la production de la maquette numérique, le regard longtemps focalisé sur le bâtiment s’est alors tourné vers d’autres objets urbains que sont les arbres en ville, avec l’ambition de les reconstruire en 3D. Ce défi audacieux a été relevé, grâce à l’impulsion de spécialistes en climatologie urbaine de l’équipe ICube-TRIO. Il finalement permis de créer un nouvel axe de recherche au sein de notre équipe : l’apport de la lasergrammétrie à la modélisation du climat urbain. En répondant au besoin, pour les modèles de simulation du climat urbain, de disposer de reconstructions 3D fidèles des arbres, nous avons, par la même occasion, été initiés à l’impact des arbres sur la création de microclimats urbains. Débutée à l’échelle de l’arbre et d’un parc (thèse Bournez, 2018), l’étude se poursuit actuellement à l’échelle de la ville et de la région (thèse Philipps, en cours). Nous rappellerons, dans la première partie de ce mémoire, les avancées majeures dans chaque étape de la chaîne de traitements mise en place, avant de proposer des perspectives de recherche. Dans le processus du « scan-to-BIM », la segmentation essentiellement géométrique méritera d’être enrichie d’information sémantique pour aboutir à une maquette numérique de bâtiment intelligente, appelée également « jumeau numérique ». Les efforts que nous mènerons en ce sens seront également profitables aux modèles climatiques urbains, ces derniers exigeant notamment la connaissance de la géométrie urbaine. Le tout sera accompagné d’un souci permanent de maîtriser les erreurs affectant la chaîne de traitement et par voie de conséquence les modèles qui en découlent. Au vu de la sensibilité grandissante de nos pays européens à une économie verte, qui se traduit notamment par l’accompagnement de la transition énergétique, l’avenir laisse entrevoir de belles perspectives d’évolution aux thématiques de recherche de notre équipe. Note de contenu : Partie 1 : Synthèse des travaux de recherche
1. Introduction générale
2. Acquisition de données
3. Consolidation et/ou géoréférencement de nuages de points
4. Prétraitement de nuages de points
5. Segmentation et classification
6. Modélisation de nuages de points
7. Evaluation de la qualité des résultats
8. Conclusion générale et perspectives
9. Références citées dans le mémoire
10. Liste complète des travaux publiés depuis 1999
Partie 2 : Curriculum Vitae et synthèse des activités de maître de conférences
1. Curriculum vitae
2. Activités d’ENSEIGNEMENT
3. Activités de RECHERCHE
4. Activités ADMINISTRATIVES au sein de l’INSA Strasbourg
ANNEXESNuméro de notice : 26554 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : FORET/IMAGERIE/URBANISME Nature : HDR Note de thèse : HDR : Topographie, Géomatique : Strasbourg : 2020 Organisme de stage : Laboratoire des Sciences de l’Ingénieur, de l’Informatique et de l’Imagerie (ICUBE, UMR 7357) nature-HAL : HDR Date de publication en ligne : 27/04/2021 En ligne : https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03210034/document Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=97904
Titre : Deep learning for semantic feature extraction in aerial imagery Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Ananya Gupta, Auteur ; Hujun Yin, Directeur de thèse ; Simon Watson, Directeur de thèse Editeur : Manchester [Royaume-Uni] : University of Manchester Année de publication : 2020 Importance : 151 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie
A thesis submitted to the University of Manchester for the degree of Doctor of Philosophy in the faculty of Science and engineeringLangues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications photogrammétriques
[Termes IGN] apprentissage profond
[Termes IGN] cartographie d'urgence
[Termes IGN] classification par réseau neuronal convolutif
[Termes IGN] détection d'arbres
[Termes IGN] données lidar
[Termes IGN] données localisées 3D
[Termes IGN] Dublin (Irlande ; ville)
[Termes IGN] extraction de traits caractéristiques
[Termes IGN] image à très haute résolution
[Termes IGN] image aérienne
[Termes IGN] image multitemporelle
[Termes IGN] OpenStreetMap
[Termes IGN] réseau routier
[Termes IGN] segmentation sémantique
[Termes IGN] semis de points
[Termes IGN] voxelIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (auteur) Remote sensing provides image and LiDAR data that can be useful for a number of tasks such as disaster mapping and surveying. Deep learning (DL) has been shown to provide good results in extracting knowledge from input data sources by the means of learning intermediate representation features. However, popular DL methods require large scaled datasets for training which are costly and time-consuming to obtain. This thesis investigates semantic knowledge extraction from remote sensing data using DL methods in regimes with limited labelled data. Firstly, semantic segmentation methods are compared and analysed on the task of aerial image segmentation. It is shown that pretraining on ImageNet improves the segmentation results despite the domain shift between ImageNet images and aerial images. A framework for mapping road networks in disaster struck areas is proposed. It uses pre and post disaster imagery and labels from OpenStreetMaps (OSM), forgoing the need for costly manually labelled data. Graph-based methods are used to update the pre-existing road maps from OSM. Experiments on a disaster dataset from Palu, Indonesia show the efficacy of the proposed method. A method for semantic feature extraction from aerial imagery is proposed which is shown to work well for multitemporal high resolution image registration. These feature are able to deal with temporal variations caused by seasonal changes. Methods for tree identification in LiDAR data have been proposed to overcome the need for manually labelled data. The first method works on high density point clouds and uses certain LiDAR data attributes for tree identification, achieving almost 90% accuracy. The second uses a voxel based 3D Convolutional Neural Network on low density LiDAR datasets and is able to identify most large trees. The third method is a scaled version of PointNet++ and achieves an F_score of 82.1 on the ISPRS benchmark, comparable to the state of the art methods but with increased efficiency. Finally, saliency methods used for explainability in image analysis are extended to work on 3D point clouds and voxel-based networks to help aid explainability in this area. It is shown that edge and corner features are deemed important by these networks for classification. These features are also demonstrated to be inherently sparse and pruned easily. Note de contenu : 1- Introduction
2- Background and Literature Review
3- Aerial Image Segmentation with Open Data
4- Aerial Image Registration
5- Tree Annotations in LiDAR Data
6- 3D Point Cloud Feature Explanations
7- Conclusions and Future WorkNuméro de notice : 28302 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Thèse étrangère Note de thèse : PhD Thesis : Science and Engineering : University of Manchester : 2020 DOI : sans En ligne : https://www.research.manchester.ac.uk/portal/files/184627877/FULL_TEXT.PDF Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=98051
Titre : Geospatial recording and point cloud classification of heritage buildings Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Arnadi Murtiyoso, Auteur ; Pierre Grussenmeyer, Directeur de thèse Editeur : Strasbourg : Université de Strasbourg Année de publication : 2020 Importance : 185 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie
Thèse présentée pour obtenir le grade de Docteur de l'Université de Strasbourg en Sciences de l'Ingénieur, Topographie et GéomatiqueLangues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications photogrammétriques
[Termes IGN] acquisition de données
[Termes IGN] contrôle qualité
[Termes IGN] lasergrammétrie
[Termes IGN] modélisation 3D
[Termes IGN] monument historique
[Termes IGN] patrimoine immobilier
[Termes IGN] segmentation
[Termes IGN] semis de pointsIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (auteur) The documentation of built heritage has seen a significant development these past few decades due to advancements in new 3D sensors and 3D recording techniques. 3D data serve as reliable and tangible archive for historical sites and monuments. Since 3D data have such importance in the field of heritage documentation, quality control is paramount and must be performed before any point cloud processing is even planned to be conducted. The thesis is therefore divided into two parts. The first part concerned mainly the data acquisition and quality control of the point cloud data using the two techniques most commonly used, i.e. photogrammetry and laser scanning. A particular emphasis was also put on the integration of photogrammetry and laser scanning within the context of a multi-scalar documentation of a heritage site. The second part will address the processing of the resulting point cloud, particularly its segmentation and classification. The multi-scalar approach proposed in this thesis is an important point to note, as in many cases a historical building of interest is located in a historical neighbourhood; thus the requirement for a multi-scalar segmentation. By combining these two parts, the thesis had attempted to address the 3D workflow of heritage sites in a holistic manner, from the 3D data acquisition up to the resulting point clouds' segmentation and classification into individual entities in various scale steps. Note de contenu : Introduction
I- Geospatial recording and quality control
1- Geospatial recording for heritage
2- Quality control in photogrammetry
3- Integration of Photogrammetry and LaserScanning
II- Point cloud processing algorithms
4- The M_HERACLES tool box
5- From Heritage Complex to Heritage buildings
6- From Heritage buildings to architectural elements
ConclusionsNuméro de notice : 28514 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Thèse française Note de thèse : thèse de Doctorat : Topographie et Géomatique : Université de Strasbourg : 2020 Organisme de stage : Laboratoire ICube (Strasbourg) nature-HAL : Thèse DOI : sans En ligne : https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02953668/document Format de la ressource électronique : url Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=97253
Titre : Learning 3D generation and matching Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Thibault Groueix, Auteur ; Mathieu Aubry, Directeur de thèse Editeur : Paris : Ecole Nationale des Ponts et Chaussées ENPC Année de publication : 2020 Importance : 169 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie
A doctoral thesis in the domain of automated signal and image processing submitted to École Doctorale Paris-Est
Mathématiques et Sciences et Technologies de l’Information et de la CommunicationLangues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image optique
[Termes IGN] appariement de formes
[Termes IGN] appariement dense
[Termes IGN] apprentissage profond
[Termes IGN] classification par réseau neuronal convolutif
[Termes IGN] déformation de surface
[Termes IGN] isométrie
[Termes IGN] maillage
[Termes IGN] modélisation 3D
[Termes IGN] reconstruction 3D
[Termes IGN] reconstruction d'image
[Termes IGN] segmentation d'image
[Termes IGN] semis de points
[Termes IGN] voxelIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (auteur) The goal of this thesis is to develop deep learning approaches to model and analyse 3D shapes. Progress in this field could democratize artistic creation of 3D assets which currently requires time and expert skills with technical software. We focus on the design of deep learning solutions for two particular tasks, key to many 3D modeling applications: single-view reconstruction and shape matching. A single-view reconstruction (SVR) method takes as input a single image and predicts the physical world which produced that image. SVR dates back to the early days of computer vision. In particular, in the 1960s, Lawrence G. Roberts proposed to align simple 3D primitives to the input image under the assumption that the physical world is made of cuboids. Another approach proposed by Berthold Horn in the 1970s is to decompose the input image in intrinsic images and use those to predict the depth of every input pixel. Since several configurations of shapes, texture and illumination can explain the same image, both approaches need to form assumptions on the distribution of images and 3D shapes to resolve the ambiguity. In this thesis, we learn these assumptions from large-scale datasets instead of manually designing them. Learning allows us to perform complete object reconstruction, including parts which are not visible in the input image. Shape matching aims at finding correspondences between 3D objects. Solving this task requires both a local and global understanding of 3D shapes which is hard to achieve explicitly. Instead we train neural networks on large-scale datasets to solve this task and capture this knowledge implicitly through their internal parameters.Shape matching supports many 3D modeling applications such as attribute transfer, automatic rigging for animation, or mesh editing.The first technical contribution of this thesis is a new parametric representation of 3D surfaces modeled by neural networks.The choice of data representation is a critical aspect of any 3D reconstruction algorithm. Until recently, most of the approaches in deep 3D model generation were predicting volumetric voxel grids or point clouds, which are discrete representations. Instead, we present an alternative approach that predicts a parametric surface deformation ie a mapping from a template to a target geometry. To demonstrate the benefits of such a representation, we train a deep encoder-decoder for single-view reconstruction using our new representation. Our approach, dubbed AtlasNet, is the first deep single-view reconstruction approach able to reconstruct meshes from images without relying on an independent post-processing, and can do it at arbitrary resolution without memory issues. A more detailed analysis of AtlasNet reveals it also generalizes better to categories it has not been trained on than other deep 3D generation approaches.Our second main contribution is a novel shape matching approach purely based on reconstruction via deformations. We show that the quality of the shape reconstructions is critical to obtain good correspondences, and therefore introduce a test-time optimization scheme to refine the learned deformations. For humans and other deformable shape categories deviating by a near-isometry, our approach can leverage a shape template and isometric regularization of the surface deformations. As category exhibiting non-isometric variations, such as chairs, do not have a clear template, we learn how to deform any shape into any other and leverage cycle-consistency constraints to learn meaningful correspondences. Our reconstruction-for-matching strategy operates directly on point clouds, is robust to many types of perturbations, and outperforms the state of the art by 15% on dense matching of real human scans. Note de contenu : 1- Introduction
2 Related Work
3 AtlasNet: A Papier-Mache Approach to Learning 3D Surface Generation
4 3D-CODED : 3D Correspondences by Deep Deformation
5 Unsupervised cycle-consistent deformation for shape matching
6 ConclusionNuméro de notice : 28310 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de Doctorat : Automated signal and image processing : Paris-Est : 2020 Organisme de stage : LIGM DOI : sans En ligne : https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03127055v2/document Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=98201
Titre : Mixed Reality and Three-Dimensional Computer Graphics Type de document : Monographie Auteurs : Branislav Sobota, Éditeur scientifique ; Dragan Cvetković, Éditeur scientifique Editeur : London [UK] : IntechOpen Année de publication : 2020 Importance : 180 p. Format : 17 x 23 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-1-83962-624-1 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Informatique
[Termes IGN] infographie
[Termes IGN] modélisation 3D
[Termes IGN] réalité augmentée
[Termes IGN] réalité mixte
[Termes IGN] réalité virtuelle
[Termes IGN] reconstruction 3D
[Termes IGN] stéréoscopieRésumé : (éditeur) Mixed reality is an area of computer research that deals with the combination of real-world and computer-generated data, where computer-generated objects are visually mixed into the real environment and vice versa in real time. It is the newest virtual reality technology. It usually uses 3D computer graphics technologies for visual presentation of the virtual world. The mixed reality can be created using the following technologies: augmented reality and augmented virtuality. Mixed and virtual reality, their applications, 3D computer graphics and related technologies in their actual stage are the content of this book. 3D-modeling in virtual reality, a stereoscopy, and 3D solids reconstruction are presented in the first part. The second part contains examples of the applications of these technologies, in industrial, medical, and educational areas. Note de contenu : 1- Using augmented reality technology to construct a wood furniture sampling platform for designers and sample makers to narrow the gap between judgment and prototype
2- Augmented reality as a new and innovative learning platform for the medical area
3- An interactive VR system for anatomy training
4- Learning by augmented reality: Cluster analysis approach
5- 3D modeling and computer graphics in virtual reality
6- 3D solid reconstruction from 2D orthographic views
7- Blockchain-based data integrity for collaborative CAD
8- Mixed reality in the presentation of industrial heritage development
9- Stereoscopy and autostereoscopy
10- Mixed reality: A known unknownNuméro de notice : 28330 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE/INFORMATIQUE Nature : Recueil / ouvrage collectif DOI : 10.5772/intechopen.77405 En ligne : https://www.intechopen.com/books/7603 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=98417 New quantitative indices from 3D modeling by photogrammetry to monitor coral reef environments / Isabel Urbina-Barreto (2020)PermalinkPermalinkPermalinkAn indoor navigation model and its network extraction / Filippo Mortari in Applied geomatics, Vol 11 n° 4 (December 2019)PermalinkApplication of photogrammetry to generate quantitative geobody data in ephemeral fluvial systems / Charlotte L. Priddy in Photogrammetric record, vol 34 n° 168 (December 2019)PermalinkCombining thermal imaging with photogrammetry of an active volcano using UAV: an example from Stromboli, Italy / Zoë E. Wakeford in Photogrammetric record, vol 34 n° 168 (December 2019)PermalinkInnovative techniques of photogrammetry for 3D modeling / Vicenzo Barrile in Applied geomatics, Vol 11 n° 4 (December 2019)PermalinkA learning approach to evaluate the quality of 3D city models / Oussama Ennafii in Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, PERS, vol 85 n° 12 (December 2019)PermalinkA low‐cost open‐source workflow to generate georeferenced 3D SfM photogrammetric models of rocky outcrops / Laurent Froideval in Photogrammetric record, vol 34 n° 168 (December 2019)PermalinkPré-localisation des données pour la modélisation 3D de tunnels : développements et évaluations / Christophe Heinkelé in Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, n° 221 (novembre 2019)Permalink