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Titre : Reconnaissance de bâtiments à partir de nuages de points 3D Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Justine Basselin, Auteur ; Dmitry Sokolov, Directeur de thèse ; Nicolas Ray, Directeur de thèse ; Hervé Barthélémy, Directeur de thèse Editeur : Nancy, Metz : Université de Lorraine Année de publication : 2022 Importance : 155 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Thèse pour obtenir le grade de Docteur de l'Université de Lorraine, Spécialité InformatiqueLangues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Lasergrammétrie
[Termes IGN] données lidar
[Termes IGN] données localisées 3D
[Termes IGN] maquette numérique
[Termes IGN] reconnaissance de surface
[Termes IGN] reconstruction 3D du bâti
[Termes IGN] semis de points
[Termes IGN] télémétrie laser aéroportéIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) La numérisation d'objets réels est de plus en plus utilisée dans des domaines tels que l'urbanisme, l'architecture, la gestion des catastrophes et la sécurité intérieure. Des outils d'acquisition tels que les scanners aériens de détection et de télémétrie par la lumière (LiDAR) permettent de produire des représentations numériques de villes entières sous la forme de nuages de points 3D échantillonnant les surfaces des objets dans l'environnement. Malgré le haut degré de maturité atteint par les techniques de numérisation, les solutions informatiques efficaces pour le prétraitement et la reconstruction à partir de ces mesures sont rares et mal adaptées à la complexité de l'environnement. Aujourd'hui, le processus de création d'un modèle numérique à partir de ces données est long, fastidieux et essentiellement manuel. Dans ce processus de rétroconception, l'opérateur humain dessine manuellement les éléments du modèle 3D au plus près du nuage de points. Bien que des efforts importants aient été déployés pour développer des méthodes automatiques et semi-automatiques, qui apparaissent actuellement sur le marché, aucune solution proposée jusqu'à présent ne répond à toutes les exigences industrielles en termes de précision, d'exactitude et d'efficacité. En effet, la reconstruction de modèles de bâtiments en 3D est une tâche complexe qui nécessite un flux de travail composé de plusieurs étapes de traitement telles que la classification, l'extraction de contours, la segmentation, la reconnaissance de caractéristiques, la génération et la vérification d'hypothèses, la modélisation et la construction géométriques, l'ajustement et le raffinement. De plus, les modèles reconstruits doivent respecter un certain nombre de contraintes structurelles (planéité des segments de toit, arêtes de toit horizontales, symétrie, etc. Malgré les connaissances acquises, il existe encore un nombre important de problèmes non résolus provenant de : lacunes dans les données (dues à des occlusions ou à des réflexions et absorptions indésirables) ; bruit et valeurs aberrantes ; résolution limitée et densité de points variable ; grande variabilité et complexité des formes de bâtiments dans les zones urbaines, pour n'en nommer que quelques-uns. Dans ce travail, nous abordons le problème particulier de la construction (création) de modèles de toit 3D polygonaux à partir de données ponctuelles LIDAR préalablement classées. Note de contenu :
Introduction
1 Maquette numérique urbaine
1.1 Qu’est-ce qu’une maquette numérique urbaine ?
1.2 Niveau de détail
2. Numérisation par acquisition LiDAR aéroporté
2.1 Les principes de base de la télémétrie laser
2.2 Précision de mesure
3. Du nuage de points au maillage : formulation du problème
3.1 Hypothèses pour la reconstruction
3.2 Applications visées par l’entreprise
4. Littérature de la reconstruction de bâtiment
4.1 Portée de l’étude
4.2 Approche basée sur les données
4.3 Approche basée sur les modèles
5. Objectifs
Partie I - Reconstruction de modèle numérique urbain
Chapitre 1 - Reconstruction de toitures par approche basée sur les données
1.1 Contributions
1.2 Résultats
1.3 Analyse et résultats
1.4 Conclusion
Chapitre 2 - Ajustement de surface à des nuages de points
2.1 Fondements et état de l’art
2.2 Contributions
2.3 Résultats
2.4 Conclusion
Partie II - Accélération et transfert industriel
Chapitre 3- Diagramme de puissance restreint - GPU
3.1 Motivations
3.2 Fondements et état de l’art
3.3 Contributions
3.4 Expériences de simulations
3.5 Discussion
3.6 Conclusion
Chapitre 4 - Accélération de la méthode d’ajustement d’une surface à un nuage de points
4.1 Pourquoi ne pas utiliser la version GPU ?
4.2 Approche proposée
4.3 Comparaison des algorithmes d’appariement
4.4 Conclusion
Chapitre 5 - Transfert industriel
5.1 Manipulation rapide des nuages de points
5.2 Le plugin RhinoPointCloud
5.3 Résultats et limites
5.4 Conclusion
Conclusion généraleNuméro de notice : 26962 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE/URBANISME Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de Doctorat : Informatique : Lorraine : 2022 Organisme de stage : Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications nature-HAL : Thèse DOI : sans Date de publication en ligne : 06/01/2023 En ligne : https://hal.science/tel-03927067v1/document Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=102582 Geometric and semantic joint approach for the reconstruction of digital models of buildings / Pierre-Alain Langlois (2021)
Titre : Geometric and semantic joint approach for the reconstruction of digital models of buildings Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Pierre-Alain Langlois, Auteur ; Renaud Marlet, Directeur de thèse ; Alexandre Boulch, Directeur de thèse Editeur : Champs-sur-Marne : Ecole des Ponts ParisTech Année de publication : 2021 Importance : 131 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Thèse de doctorat de l’Ecole des Ponts ParisTech, Spécialité InformatiqueLangues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications photogrammétriques
[Termes IGN] détection du bâti
[Termes IGN] jeu de données localisées
[Termes IGN] modélisation 3D du bâti BIM
[Termes IGN] reconnaissance de surface
[Termes IGN] reconstruction 3D du bâti
[Termes IGN] reconstruction d'objet
[Termes IGN] segmentation sémantique
[Termes IGN] semis de points
[Termes IGN] texture d'imageIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) The advent of Building Information Models (BIM) in the field of construction and city management revolutionizes the way we design, build, operate and maintain our buildings. BIM models not only include the geometric aspect of the buildings but also semantic information which identifies its logical components (walls, slabs, windows, doors, etc..). While this information is fairly reasonable to create during the building design, only 1% of the building stock is renewed each year. There is therefore an increasing need for automated methods to generate BIM models on existing buildings from sensors such as simple RGB cameras or more advanced Lidar sensors which directly provide a point cloud.In this context, the goal of this thesis is to develop approaches for BIM reconstruction, including both geometric reconstruction and semantic analysis.These tasks have been explored, but an important research effort is conducted to make them more robust to the variety of use cases found in practice.3D reconstruction is usually operated based on direct 3D acquisitions such as Lidars or using photogrammetry, i.e., using pictures to triangulate key point locations and reconstruct the surface afterward. In the context of buildings, the later case is usually limited by the presence of textureless areas which make it hard for the algorithms to find key points and to triangulate them. Moreover, some parts of the buildings might be missing from the input data because of occlusions or omission from the acquisition operator.Regarding semantics in point clouds, important ambiguities exist between semantic classes: the discontinuity between a wall and a door can be hard to distinguish; a slab, a roof and a ceiling sometimes need additional context to be disentangled.In this thesis, we present three technical contributions to address these issues.First, for 3D reconstruction of building scenes, we propose the first method to reconstruct piecewise-planar scenes from images using line segments as primitives. While wide textureless areas exist in indoor scenes (e.g., walls), making it particularly difficult to detect key points, lines are often more visible and easier to detect (e.g., change of illumination at the intersection of two walls) and therefore should be used to ensure robustness of image-based reconstruction approaches. We leverage the presence of these line segments and the possibility to detect and triangulate them. This makes the method robust to textureless surfaces, and we show that we can reconstruct scenes on which point-based methods fail.The second contribution is more theoretical and addresses the problem of mesh reconstruction from multiple calibrated images of low resolution. In this context, traditional methods completely fail and directly learning priors on a large scale dataset of 3D shapes allows us to still perform reconstruction. More specifically, our method uses the learned priors to provide an initial rough shape which is further refined by incorporating geometric constraints. Our method directly outputs a mesh and competes with state of the art methods which can only output a noisy point cloud.Finally, the third technical contribution is VASAD, a dataset for volumetric and semantic reconstruction, which we created from raw BIM models available online. It is the first large scale dataset (62000m²) to offer both geometric and semantic annotation at point and mesh level. With this dataset, we propose two methods to jointly reconstruct both geometry and semantics from a point cloud and we show that the proposed dataset is challenging enough to stimulate research. Note de contenu : 1. Introduction
1.1 Motivation
1.2 Approach
1.3 Contributions
1.4 Organization of the dissertation
SURFACE RECONSTRUCTION FROM 3D LINE SEGMENTS
2. Introduction
2.1 Reconstructing textureless surfaces
2.2 Related Work
3. Method
3.1 Line extraction
3.2 Plane detection from 3D line segments
3.3 Surface reconstruction
4. Results
4.1 Datasets
4.2 Observations on the input data
4.3 Qualitative evaluation of reconstructions
4.4 Quantitative evaluation of reconstructions
4.5 Ablation study
4.6 Limitations and perspectives
4.7 Conclusion
3D RECONSTRUCTION BY PARAMETERIZED SURFACE MAPPING
5. Introduction
5.1 Learning 3D reconstruction
5.2 Related work
6. Method
6.1 Learning a Multi-View Parameterized Surface Mapping
6.2 Design choices
7. Results
7.1 Dataset
7.2 Evaluation criteria
7.3 Experimental results
7.4 Ablation study
7.5 Discussion and limitations
7.6 Conclusion
VASAD: A VOLUME AND SEMANTIC DATASET FOR BUILDING RECONSTRUCTION FROM POINT CLOUDS
8. Introduction
8.1 3D Reconstruction for buildings
8.2 Related work
9. DATASET
9.1 Building information models
9.2 Presentation of the dataset
9.3 3D representation
9.4 Point cloud simulation
9.5 Train/test split
10. Method
10.1 Reconstruction approaches
10.2 PVSRNet
10.3 Semantic Convolutional Occupancy Network
10.4 Data preparation
11. RESULTS
11.1 Metrics
11.2 Surface reconstruction
11.3 Semantic segmentation
11.4 Discussion
11.5 Conclusion
EPILOGUE
12. Conclusion
12.1 Looking back
12.2 Looking aheadNuméro de notice : 26822 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE/URBANISME Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de Doctorat : informatique : Champs-Sur-Marne : 2021 Organisme de stage : Laboratoire d'Informatique Gaspard Monge LIGM nature-HAL : Thèse DOI : sans Date de publication en ligne : 11/04/2022 En ligne : https://tel.hal.science/tel-03637158/ Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=100564 A Fusion Approach for Water Area Classification Using Visible, Near Infrared and Synthetic Aperture Radar for South Asian Conditions / Shahryar K. Ahmad in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, vol 58 n° 4 (April 2020)
[article]
Titre : A Fusion Approach for Water Area Classification Using Visible, Near Infrared and Synthetic Aperture Radar for South Asian Conditions Type de document : Article/Communication Auteurs : Shahryar K. Ahmad, Auteur ; Faisal Hossain, Auteur ; Hisham Eldardiry, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2020 Article en page(s) : pp 2471 - 2480 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications de télédétection
[Termes IGN] Bangladesh
[Termes IGN] climat tropical
[Termes IGN] eau de surface
[Termes IGN] fusion d'images
[Termes IGN] image Landsat-8
[Termes IGN] image PlanetScope
[Termes IGN] image proche infrarouge
[Termes IGN] image Sentinel-MSI
[Termes IGN] image Sentinel-SAR
[Termes IGN] plan d'eau
[Termes IGN] radar à antenne synthétique
[Termes IGN] reconnaissance de surface
[Termes IGN] surveillance hydrologique
[Termes IGN] télédétection spatiale
[Termes IGN] zone humideRésumé : (auteur) Consistent estimation of water surface area from remote sensing remains challenging in regions such as South Asia with vegetation, mountainous topography, and persistent monsoonal cloud cover. High-resolution optical imagery, which is often used for global inundation mapping, is highly impacted by clouds, while synthetic aperture radar (SAR) imagery is not impacted by clouds and is affected by both topographic layover and vegetation. Here, we compare and contrast inundation extent measurements from visible (Landsat-8 and Sentinel-2) and SAR (Sentinel-1) imagery. Each data type (wavelength) has complementary strengths and weaknesses which were gauged separately over selected water bodies in Bangladesh. High-resolution cloud-free PlanetScope imagery at 3-m resolution was used as a reference to check the accuracy of each technique and data type. Next, the optical and radar images were fused for a rule-based water area classification algorithm to derive the optimal decision for the water mask. Results indicate that the fusion approach can improve the overall accuracy by up to 3.8%, 18.2%, and 8.3% during the wet season over using the individual products of Landsat8, Sentinel-1, and Sentinel-2, respectively, at three sites, while providing increased observational frequency. The fusion-derived products resulted in overall accuracy ranging from 85.8% to 98.7% and Kappa coefficient varying from 0.61 to 0.83. The proposed SAR-visible fusion technique has potential for improving satellite-based surface water monitoring and storage changes, especially for smaller water bodies in humid tropical climate of South Asia. Numéro de notice : A2020-198 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1109/TGRS.2019.2950705 Date de publication en ligne : 19/11/2019 En ligne : https://doi.org/10.1109/TGRS.2019.2950705 Format de la ressource électronique : url article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=94868
in IEEE Transactions on geoscience and remote sensing > vol 58 n° 4 (April 2020) . - pp 2471 - 2480[article]Matching of 3D surfaces and their intensities / Devrim Akca in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 62 n° 2 (June 2007)
[article]
Titre : Matching of 3D surfaces and their intensities Type de document : Article/Communication Auteurs : Devrim Akca, Auteur Année de publication : 2007 Article en page(s) : pp 112 - 121 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image
[Termes IGN] appariement géométrique
[Termes IGN] attribut
[Termes IGN] données laser
[Termes IGN] intensité lumineuse
[Termes IGN] lasergrammétrie
[Termes IGN] méthode des moindres carrés
[Termes IGN] modélisation 3D
[Termes IGN] reconnaissance de surface
[Termes IGN] semis de points
[Termes IGN] superposition d'imagesRésumé : (Auteur) 3D surface matching would be an ill conditioned problem when the curvature of the object surface is either homogenous or isotropic, e.g. for plane or spherical types of objects. A reliable solution can only be achieved if supplementary information or functional constraints are introduced. In a previous paper, an algorithm for the least squares matching of overlapping 3D surfaces, which were digitized/sampled point by point using a laser scanner device, by the photogrammetric method or other techniques, was proposed [Gruen, A., and Akca, D., 2005. Least squares 3D surface and curve matching. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 59 (3), 151–174.]. That method estimates the transformation parameters between two or more fully 3D surfaces, minimizing the Euclidean distances instead of z-differences between the surfaces by least squares. In this paper, an extension to the basic algorithm is given, which can simultaneously match surface geometry and its attribute information, e.g. intensity, colour, temperature, etc. under a combined estimation model. Three experimental results based on terrestrial laser scanner point clouds are presented. The experiments show that the basic algorithm can solve the surface matching problem provided that the object surface has at least the minimal information. If not, the laser scanner derived intensities are used as supplementary information to find a reliable solution. The method derives its mathematical strength from the least squares image matching concept and offers a high level of flexibility for many kinds of 3D surface correspondence problem. Copyright ISPRS Numéro de notice : A2007-259 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1016/j.isprsjprs.2006.06.001 En ligne : https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2006.06.001 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=28622
in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing > vol 62 n° 2 (June 2007) . - pp 112 - 121[article]Exemplaires(1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 081-07041 SL Revue Centre de documentation Revues en salle Disponible Mapping wildfire occurrence at regional scale / J. De La Riva in Remote sensing of environment, vol 92 n° 3 (30 August 2004)
[article]
Titre : Mapping wildfire occurrence at regional scale Type de document : Article/Communication Auteurs : J. De La Riva, Auteur ; F. Perez-Cabello, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2004 Article en page(s) : pp 363 - 369 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Analyse spatiale
[Termes IGN] analyse diachronique
[Termes IGN] cartographie automatique
[Termes IGN] données maillées
[Termes IGN] estimation par noyau
[Termes IGN] incendie de forêt
[Termes IGN] interpolation
[Termes IGN] reconnaissance de surfaceRésumé : (Auteur) When assessing fire danger, interpolation of the dependent variable-historic fire occurrence-is required in order to statistically compare and analyze it with human factors, environmental parameters and census statistics. To confirm the compatibility between the distinct data types, occasionally, for this kind of spatial analysis, historical observations of the primary wildland fire (given as x and y coordinates) must be transformed either to continuous surfaces or to area data. The simple overlay approach converts single point observations to area data. However, this procedure assumes lack of spatial uncertainties that would otherwise result in serious errors caused by the positional inaccuracies of the original point observations.
Here, we used kernel density interpolation to convert the original data on wildland fire ignition into an expression of areal units, defined by a raster grid and, subsequently, by the administrative borders of the municipalities in two study areas in Spain. By overlaying a normal bivariate probability density function (kernel) over each point observation, each ignition point was considered an uncertain point location rather than an exact one.Numéro de notice : A2004-385 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : FORET/GEOMATIQUE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1016/j.rse.2004.06.022 En ligne : https://doi.org/10.1016/j.rse.2004.06.022 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=26912
in Remote sensing of environment > vol 92 n° 3 (30 August 2004) . - pp 363 - 369[article]Recognition of fiducial surfaces in lidar surveys of coastal topography / J.C. Brock in Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, PERS, vol 67 n° 11 (November 2001)Permalink