| Résumé : |
(auteur) L'Institut Géographique National, producteur de données géographiques, poursuit ses efforts de recherche visant à améliorer et à automatiser la production de ses bases de données. Parmi ces bases de données, la BD ORTHO®, constituée d'ortho-images sur l'ensemble du territoire français prend de plus en plus d'importance, en particulier dans les zones urbaines. Une ortho-image est une image déformée de manière à être superposable à une carte. Les ortho-images sont un outil important pour la gestion de l'espace, la communication et la réalité virtuelle. Cependant, les ortho-images actuelles ne sont pas exactement superposables aux cartes, car la méthode de correction ne prend en compte que le relief du terrain naturel et pas les objets dits "en sursol" (ponts, forêts et surtout immeubles, maisons...). La prise en compte de ces éléments, qui induisent le traitement des discontinuités dans les images, et l'obtention d'ortho-images de bonne qualité sur les zones urbaines denses sont les enjeux de cette thèse. Ces travaux se placent dans la suite des travaux menés au MATIS par C. Baillard, concernant l'extraction de Modèles Numériques de Surface (MNS). Même si ces travaux se placent dans le cadre d'images en niveaux de gris de résolution moyenne (50 cm à 1m), nous les utilisons aux résolutions dites fortes : environ 20 cm, et avec un fort recouvrement entre les images. Les images utilisées sont en niveaux de gris. Nous nous situons dans un contexte pré-opérationnel et nous allons donc aborder l'ensemble des opérations nécessaires au calcul de ces ortho-images vraies. Ces opérations vont nous amener à traiter des aspects très différents du traitement d'image, tels que la reconstruction 3D, la radiométrie... D'un point de vue scientifique, le problème se sépare en trois. D'une part les problèmes de géométrie, avec la construction automatique d'un modèle de la surface topographique à partir des images et la fabrication des ortho-images vraies. D'autre part, les problèmes liés à la radiométrie, afin d'éviter les problèmes de changement de teintes aux limites entre les images. Enfin, la fusion des données issues des différentes images, car, dans les algorithmes précédents, chaque image génère une ortho-image présentant des "trous", et il est nécessaire de fusionner l'ensemble des informations pour obtenir l'ortho-image finale complète. Le problème de géométrie a déjà été largement abordé et une communauté scientifique importante s'est formée. Il est cependant loin d'être résolu. Notre approche a été d'utiliser des outils de corrélation déjà existants, permettant de générer un modèle de surface sous forme de grille. Ensuite, nous avons proposé une méthode de segmentation de ce modèle, segmentation en cohérence avec les données images, qui permet de corriger les défauts les plus importants. A partir de ces données, une méthode de traitement prenant en compte les occultations permet de calculer de vraies ortho-images. Les ortho-images ainsi générées comportent des "trous", dus aux parties cachées sur les images d'origine. La partie radiométrique nous a poussé à nous intéresser aux problèmes de modélisation physique du signal reçu par un capteur aéroporté, problème qui a déjà été abordé en télédétection. Cependant, les résolutions des images (pixels quelques mètres) et les environnements étudiés (essentiellement ruraux) utilisés dans cette discipline sont très différents de notre cas. Nous avons donc développé un modèle d'illumination adapté au milieu urbain à haute résolution, afin de prendre en compte l'ensemble des phénomènes non modélisés. Ce modèle permet, entre autres, de "corriger" les ombres dans les images aériennes. Enfin, la partie fusion de données s'appuie sur des outils classiques de détermination de meilleur chemin dans une matrice de coût et de relaxation probabiliste. L'adaptation de ces outils à notre problématique a donné satisfaction. |
Fabrication conjointe de modèles numériques de surface et d'ortho-images pour la visualisation perspective de scènes urbaines (2002)
