| Titre : |
Contribution à la reconstruction du bâti en milieu urbain, à l'aide d'images aériennes stéréoscopiques à grande échelle : étude d'une approche structurelle |
| Type de document : |
Thèse/HDR |
| Auteurs : |
Frank Fuchs  , Auteur ; Georges Stamon, Directeur de thèse ; Hervé Le Men , Directeur de thèse |
| Editeur : |
Paris : Université de Paris 5 René Descartes |
| Année de publication : |
2001 |
| Importance : |
221 p. |
| Format : |
21 x 30 cm |
| Note générale : |
Bibliographie
Thèse pour l'obtention du grade de docteur de l'université René Descartes Paris 5, spécialité informatique, discipline sciences de la vie et de la matière |
| Langues : |
Français (fre) |
| Descripteur : |
[Vedettes matières IGN] Photogrammétrie numérique
[Termes IGN] appariement de graphes
[Termes IGN] couple stéréoscopique
[Termes IGN] graphe relationnel
[Termes IGN] milieu urbain
[Termes IGN] photographie à grande échelle
[Termes IGN] photographie aérienne
[Termes IGN] primitive géométrique
[Termes IGN] reconstruction 3D du bâti
[Termes IGN] stéréoscopie
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| Index. décimale : |
THESE Thèses et HDR |
| Résumé : |
(Auteur) L'Institut Géographique National, producteur de données géographiques, poursuit ses efforts de recherche visant à automatiser la saisie de bases de données localisées. Ainsi, après des études dont le contexte applicatif visait la Base de Données Topographique (BD Topo ®), nous abordons ici le thème du bâti dont nous cherchons une reconstruction (obtention d'une description en mode vecteur) dite 'grande échelle', c'est-à-dire comprenant la structure interne des toits. Ces travaux se placent dans la suite des travaux menés au MATIS par C. Baillard, concernant l'extraction de modèles numériques d'élévation (MNE), et la caractérisation du sursol. Même si ces travaux se placent dans le cadre d'images en niveaux de gris de résolution moyenne (50 cm à 1 m), nous les utilisons aux résolutions dites fortes : 10 à 20 cm. Les images utilisées sont en niveaux de gris. Le modèle numérique d'élévation permet de cerner la forme des toits, et les zones de sursol permettent de focaliser les travaux de reconstruction sur des surfaces de taille raisonnable (au maximum quelques bâtiments). La méthode proposée traite ces zones de sursol indépendamment les unes des autres. L'approche proposée est structurelle, c'est-à-dire qu'elle s'appuie sur une base de modèles. Ceci place donc la méthode à mi-chemin entre les approches génériques (dans lesquelles on exprime des règles portants sur des objets simples, de façon à pouvoir modéliser, par exemple, tous les polyèdres), et les approches spécifiques (par exemple les méthodes basées sur des modèles paramétriques déformables). Les modèles sont donnés de façon déclarative, ce qui confère une certaine souplesse et une certaine extensibilité à la méthode. L'existence de modèles implique deux problèmes bien particuliers. Le premier est la reconstruction d'une scène à l'aide d'un modèle dont on sait qu'il est adapté à cette scène. Le second est précisément le choix d'un modèle adapté. Ces deux points sont abordés dans la stratégie générale qui suit. La stratégie générale se compose de trois étapes majeures. La première consiste à détecter dans les données initiales, des objets tridimensionnels simples, que l'on appellera primitives. Les primitives ont des natures différentes (segments de droites, portions de plan, façades). Les trois types de primitives sont détectés indépendamment les uns des autres. La seconde étape majeure consiste à reconstruire effectivement un bâtiment. Les modèles proposés sont donnés sous forme de graphes relationnels attribués. Les graphes ont en effet montré leur faculté de modélisation. Toutefois peu de méthodes ont réellement utilisé les graphes pour des travaux de reconstruction sur des données complexes. Il est vrai que la combinatoire du problème le rend ardu. Des avancées récentes dans le domaine du calcul d'isomorphisme de graphes avec tolérance d'erreur permettent toutefois d'aborder concrètement le problème de l'appariement entre un modèle et des données par cette voie. Par ailleurs, ces techniques récentes se montrent adaptées, pour des raisons théoriques, au cas du bâti.
Le problème principal est la mise en correspondance entre un modèle et des données, c'est-à-dire l'identification, dans les primitives, de celles qui permettent de définir la géométrie du bâtiment à reconstruire. Nous posons cette question en terme d'appariement de graphes, et plus précisément, nous nous plaçons dans le formalisme des distances d'édition. Ceci permet, pour un modèle donné, de calculer un sous ensemble des données qui ressemble au mieux à ce modèle. La fonction de ressemblance implantée est intégrée dans la distance d'édition. Elle correspond, dans la pratique, à la compatiblité entre les objets géométriques détectés et les propriétés géométriques qu'ils doivent posséder pour être expliqués par le modèle. La combinatoire du problème d'appariement reste toutefois une limite importante de la méthode, c'est pourquoi nous proposons l'utilisation d'une grammaire de graphes, qui permet à la fois de produire des modèles homogènes entre eux (car ils sont générés avec un ensemble de règles, et non séparément), mais surtout de trouver des appariements partiels, que l'on peut exploiter lors d'un appariement global. Cet aspect est traité à la fois d'un point de vue théorique, dans le cadre des grammaires de graphes par remplacement d'hypergraphes, et d'un point de vue pratique. Après mise en correspondance, une reconstruction finale est réalisée. Cette reconstruction s'appuie exclusivement sur les informations contenues dans le modèle, et, à nouveau, sur la distance d'édition. Enfin, la troisième étape consiste à choisir, parmi les reconstructions effectuées, celle qui est la plus adaptée aux données, et à décider si elle est pertinente ou non (on sait en effet a priori qu'en raison du nombre fini de modèles engendrés par la grammaire, la méthode ne peut pas traiter toutes les scènes). Le mémoire présente des résultats obtenus en exploitant la méthode sur des scènes aériennes réelles. Il propose également une évaluation de la méthode, dans un cadre automatique, mais jette aussi des ponts vers la problématique semi-automatique, qu'il faut envisager dès que l'on considère le contexte réel de production que représente l'IGN. L'extension majeure à apporter à ces travaux concerne le pilotage du choix du modèle a priori à l'aide des données, et non a posteriori, c'est-à-dire après avoir tenté plusieurs reconstructions, dont la très grande majorité est vaine. Il faudra également étudier en profondeur l'impact de nouveaux capteurs et de prises de vues à fort recouvrement, qui devraient tous deux avoir des influences à tous les niveaux de la méthode. |
| Numéro de notice : |
11632 |
| Affiliation des auteurs : |
MATIS (1993-2011) |
| Thématique : |
IMAGERIE |
| Nature : |
Thèse française |
| Note de thèse : |
Thèse de doctorat : Informatique, Sciences de la vie et de la matière : Paris 5 : 2001 |
| Organisme de stage : |
MATIS (IGN) |
| nature-HAL : |
Thèse |
| DOI : |
sans |
| En ligne : |
https://hal.science/tel-02155360v1 |
| Format de la ressource électronique : |
URL |
| Permalink : |
https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=45164 |
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Contribution à la reconstruction du bâti en milieu urbain, à l'aide d'images aériennes stéréoscopiques à grande échelle (2001)
