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Automatic scale estimation of structure from motion based 3D models using laser scalers in underwater scenarios / Klemen Istenič in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 159 (January 2020)  

Public [article]  inISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing > vol 159 (January 2020) . - pp 13 - 25 Titre : Automatic scale estimation of structure from motion based 3D models using laser scalers in underwater scenarios Type de document : Article/Communication Auteurs : Klemen Istenič, Auteur ; Nuno Gracias, Auteur ; Aurélien Arnaubec, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2020 Article en page(s) : pp 13 - 25 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Lasergrammétrie [Termes IGN] estimation de pose [Termes IGN] étalonnage [Termes IGN] faisceau laser [Termes IGN] image à haute résolution [Termes IGN] image sous-marine [Termes IGN] photogrammétrie sous-marine [Termes IGN] Ransac (algorithme) [Termes IGN] reconstruction 3D [Termes IGN] structure-from-motion Résumé : (Auteur) Improvements in structure-from-motion techniques are enabling many scientific fields to benefit from the routine creation of detailed 3D models. However, for a large number of applications, only a single camera is available for the image acquisition, due to cost or space constraints in the survey platforms. Monocular structure-from-motion raises the issue of properly estimating the scale of the 3D models, in order to later use those models for metrology. The scale can be determined from the presence of visible objects of known dimensions, or from information on the magnitude of the camera motion provided by other sensors, such as GPS. This paper addresses the problem of accurately scaling 3D models created from monocular cameras in GPS-denied environments, such as in underwater applications. Motivated by the common availability of underwater laser scalers, we present two novel approaches which are suitable for different laser scaler configurations. A fully unconstrained method enables the use of arbitrary laser setups, while a partially constrained method reduces the need for calibration by only assuming parallelism on the laser beams and equidistance with the camera. The proposed methods have several advantages with respect to existing methods. By using the known geometry of the scene represented by the 3D model, along with some parameters of the laser scaler geometry, the need for laser alignment with the optical axis of the camera is eliminated. Furthermore, the extremely error-prone manual identification of image points on the 3D model, currently required in image-scaling methods, is dispensed with. The performance of the methods and their applicability was evaluated both on data generated from a realistic 3D model and on data collected during an oceanographic cruise in 2017. Three separate laser configurations have been tested, encompassing nearly all possible laser setups, to evaluate the effects of terrain roughness, noise, camera perspective angle and camera-scene distance on the final estimates of scale. In the real scenario, the computation of 6 independent model scale estimates using our fully unconstrained approach, produced values with a standard deviation of 0,3 %. By comparing the values to the only other possible method currently usable for this dataset, we showed that the consistency of scales obtained for individual lasers is much higher for our approach (0,6 % compared to 4 %). Numéro de notice : A2020-010 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE/POSITIONNEMENT Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1016/j.isprsjprs.2019.10.007 Date de publication en ligne : 14/11/2019 En ligne : https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2019.10.007 Format de la ressource électronique : URL Article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=94397 [article]

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Développement de la photogrammétrie et d'analyses d'images pour l'étude et le suivi d'habitats marins / Guilhem Marre (2020)  

Public Titre : Développement de la photogrammétrie et d'analyses d'images pour l'étude et le suivi d'habitats marins Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Guilhem Marre, Auteur ; Julie Deter, Directeur de thèse ; Sandra Luque, Directeur de thèse Editeur : Montpellier : Université de Montpellier Année de publication : 2020 Importance : 286 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie Thèse pour obtenir le grade de Docteur de l'Université de Montpellier en Sciences de la mer Langues : Français (fre) Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image optique [Termes IGN] cartographie hydrographique [Termes IGN] classification par réseau neuronal convolutif [Termes IGN] habitat (nature) [Termes IGN] herbier marin [Termes IGN] lever bathymétrique [Termes IGN] Méditerranée, mer [Termes IGN] milieu marin [Termes IGN] photogrammétrie sous-marine [Termes IGN] plante aquatique d'eau salée [Termes IGN] récif corallien [Termes IGN] reconnaissance d'objets [Termes IGN] reconstruction 3D [Termes IGN] surveillance écologique Index. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (auteur) Dans un contexte de changement climatique et d’érosion de la biodiversité marine, la surveillance écologique des habitats marins les plus sensibles est primordiale et nécessite des méthodes opérationnelles de suivi permettant aux décideurs et gestionnaires d’établir des mesures de conservation pertinentes et d’évaluer leur efficacité. TEMPO et RECOR sont deux réseaux de surveillance centrés sur les herbiers de posidonie et les récifs coralligènes, les deux habitats les plus riches et sensibles de Méditerranée. L’objectif de cette thèse est de répondre aux besoins de la surveillance des habitats marins par le développement de méthodes d’évaluation de leur état de santé, basées sur deux techniques d’analyses d’images clés : les réseaux de neurones convolutifs et la photogrammétrie. Les résultats montrent que les réseaux de neurones convolutifs sont capables de reconnaître les principales espèces des assemblages coralligènes sur des photos sous-marines issues de RECOR, avec une précision semblable à celle d’un expert taxonomiste. Par ailleurs, nous avons montré que la photogrammétrie permettait de reproduire en 3D un habitat marin avec une grande précision, suffisante pour un suivi de la structure de l’habitat et de la distribution d’espèces à fine échelle. À partir de ces reconstructions, nous avons mis au point une méthode de cartographie automatique des herbiers de posidonie, permettant de réaliser un suivi temporel de la qualité écologique de cet habitat sensible. Enfin, nous avons caractérisé la structure 3D des récifs coralligènes à partir de leurs reconstructions photogrammétriques et étudié les liens avec la structuration des assemblages qui les composent. Ce travail de thèse a permis de développer des méthodes opérationnelles, aujourd’hui intégrées aux réseaux de surveillance TEMPO et RECOR, et ouvre la voie à de futures recherches, notamment la caractérisation de l’activité biologique des récifs coralligènes grâce au couplage entre photogrammétrie, réseaux de neurones et acoustique sous-marine. Note de contenu : 1- Introduction générale 2- Méthodes 3- Résultats 4- Discussion générale Numéro de notice : 28563 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : BIODIVERSITE/IMAGERIE Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de Doctorat : Sciences de la mer : Montpellier : 2020 Organisme de stage : Andromède Océanologie (Carnon) nature-HAL : Thèse En ligne : https://hal-cnrs.archives-ouvertes.fr/tel-02951806v2/document Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=97607

New quantitative indices from 3D modeling by photogrammetry to monitor coral reef environments / Isabel Urbina-Barreto (2020)  

Public Titre : New quantitative indices from 3D modeling by photogrammetry to monitor coral reef environments Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Isabel Urbina-Barreto, Auteur ; Medhi Adjeroud, Directeur de thèse Editeur : Saint Denis : Université de la Réunion Année de publication : 2020 Importance : 176 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie Thèse pour obtenir le doctorat de l'Université de La Réunion, Spécialité Ecologie marine Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications photogrammétriques [Termes IGN] analyse comparative [Termes IGN] données spatiotemporelles [Termes IGN] habitat (nature) [Termes IGN] Indien (océan) [Termes IGN] modélisation 3D [Termes IGN] Pacifique (océan) [Termes IGN] photogrammétrie sous-marine [Termes IGN] politique de conservation (biodiversité) [Termes IGN] récif corallien [Termes IGN] structure-from-motion Index. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) La complexité structurelle de l'habitat joue un rôle clé dans la structure, la dynamique et la capacité de résilience des communautés récifales. La situation critique des récifs coralliens plaide pour l’amélioration des méthodes de suivi, afin d’assister la mise en œuvre de mesures de conservation efficaces. Aujourd’hui, les nouvelles technologies aident les chercheurs et gestionnaires à recueillir des informations spatio-temporelles de haute précision. Parmi elles, la photogrammétrie par Structure-from-Motion (SfM) permet de créer des modèles tridimensionnels et de cartographier les zones récifales à partir de photos, afin de réaliser des suivis quantitatifs des communautés benthiques. Quatre objectifs ont structuré cette thèse : 1) définir des protocoles de photogrammétrie sous-marine pour créer des modèles 3D des colonies coralliennes et des récifs permettant de mener des analyses physiques et écologiques, 2) développer de nouveaux descripteurs quantitatifs de l'habitat récifal, 3) déterminer les liens entre ces descripteurs et les fonctions clés assurées par les assemblages de poissons associés, 4) comparer les méthodes photogrammétriques avec une méthode de suivi traditionnellement employée, le Line Intercept Transect (LIT). Au total, 120 colonies coralliennes, 24 paysages récifaux de pentes externes et deux structures artificielles (digues) ont été modélisés dans deux régions biogéographiques : la Nouvelle-Calédonie (océan Pacifique), l'île d'Europa et La Réunion (océan Indien). Deux protocoles photogrammétriques ont été mis au point, correspondant aux deux échelles d'étude : la colonie de corail (≤ 2 m3) et les paysages récifaux et digues (> 100 m2). Les analyses des modèles 3D de colonies coralliennes ont fourni des mesures 2D et 3D permettant de quantifier le volume de refuge qu’elles offrent. Des modèles linéaires de prédiction ont ensuite été développés pour estimer la capacité de refuge à l’échelle des paysages récifaux. La cartographie des paysages récifaux a permis le calcul de 22 nouveaux descripteurs de l'habitat. Parmi eux, sept ont été retenus pour leur pertinence (la complexité de la surface, la capacité et la diversité des refuges, l’abondance des colonies branchues, tabulaires et massives, et le recouvrement corallienne totale), expliquant respectivement 63 % et 70 % de la distribution des biomasses et des abondances de poissons. L’importance de ces descripteurs pour le maintien de la diversité et la biomasse des groupes de poissons assurant des fonctions clés écosystémiques (herbivorie-bioérosion, production secondaire, assimilation du plancton, prédation, broutage des polypes coralliens) a été montrée. Des comparaisons entre les outils photogrammétriques et la méthode LIT ont révélé que la méthode d’analyse surfacique sur les orthomosaïques, couplée aux modèles numérique d’élévation, est la plus efficace en termes de temps et d’information écologique. Le LIT reste la méthode la moins chronophage et la plus efficace pour les identifications taxonomiques précises. En revanche, elle est la plus limitée en terme de représentativité de l'écosystème. Dans l'ensemble, les travaux de cette thèse ont démontré la pertinence des applications de la photogrammétrie sous-marine par SfM pour les études scientifiques, la gestion et les programmes de sensibilisation des environnements récifaux. En outre, les données collectées et les analyses réalisées contribuent à établir une base de référence pour améliorer les suivis et les mesures de gestion des récifs, et s’inscrivent dans les ambitieux objectifs de conservation du 21ème siècle. Note de contenu : Chapter 1. General introduction 1.1 Structural complexity of ecosystems and coral reefs 1.2 Methods to quantify structural complexity of coral reef ecosystems 1.3 Photogrammetry science and underwater applications 1.4 Coral reef conservation issues, reef survey technologies, and photogrammetric tool contributions 1.5 General objectives and Thesis Chapter 2. Material and Methods 2.1 Study sites 2.2 Study scales and ecological methods 2.3 Photogrammetric equipment, underwater test and informatics 2.4 Photogrammetric protocols Chapter 3. Quantifying the shelter capacity of coral reefs using photogrammetric 3D modeling: from colonies to reefscapes 3.1 Introduction 3.2 Material and 3.3 Results 3.4 Discussion Chapter 4. Underwater photogrammetry reveals new links between the habitat traits and fishes that ensure key coral reef functions 4.1 Introduction 4.2 Material and Methods 4.3 Results 4.4 Discussion Chapter 5. Which method for which purpose? A comparison of Line Intercept Transect and underwater photogrammetry for coral reef surveys 5.1 Introduction 5.2 Materials and methods 5.3 Results 5.4 Discussion Chapter 6. General discussion 6.1 Reef habitat descriptor advances 6.2 Operability of photogrammetric tools 6.3 Adaptation of the conservation programs to changing coral reefs 6.4 Conclusions and perspectives Numéro de notice : 26535 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : BIODIVERSITE/IMAGERIE Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de Doctorat : Ecologie marine : Saint Denis (La Réunion) : 2020 Organisme de stage : Ecologie mariNe TROpicale des océans Pacifique et IndiEn ENTROPIE nature-HAL : Thèse Date de publication en ligne : 28/02/2021 En ligne : https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03027095/document Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=97677

Towards new applications of underwater photogrammetry for investigating coral reef morphology and habitat complexity in the Myeik Archipelago, Myanmar / Martina Anelli in Geocarto international, vol 34 n° 5 ([01/05/2019])  

Public [article]  inGeocarto international > vol 34 n° 5 [01/05/2019] . - pp 459 - 472 Titre : Towards new applications of underwater photogrammetry for investigating coral reef morphology and habitat complexity in the Myeik Archipelago, Myanmar Type de document : Article/Communication Auteurs : Martina Anelli, Auteur ; Tommaso Julitta, Auteur ; Luca Fallati, Auteur ; et al., Auteur Année de publication : 2019 Article en page(s) : pp 459 - 472 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Applications photogrammétriques [Termes IGN] Birmanie [Termes IGN] modèle numérique de terrain [Termes IGN] photogrammétrie sous-marine [Termes IGN] photographie sous-marine [Termes IGN] récif corallien [Termes IGN] relief sous-marin Résumé : (Auteur) Photogrammetry represents a non-destructive, cost-effective tool for coral reef monitoring, able to integrate traditional remote sensing techniques and support researchers’ work. However, its application to submerged habitats is still in early stage. We present new ways to employ Structure from Motion techniques to infer properties of reef habitats. In particular, we propose the use of Digital Surface Models and Digital Terrain Models for assessing coral colonies extension and height and discriminating between seabed and coral cover. Such information can be coupled with digital rugosity estimates to improve habitat characterization. DTM, DSM and orthophotos were derived and used to compute a series of metrics like coral morphologies, reef topography, coral cover and structural complexity. We show the potentialities offered by underwater photogrammetry and derived products to provide useful basic information for marine habitat mapping, opening the possibility to extend these methods for large-scale assessment and monitoring of coral reefs. Numéro de notice : A2019-452 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1080/10106049.2017.1408703 Date de publication en ligne : 14/12/2017 En ligne : https://doi.org/10.1080/10106049.2017.1408703 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=92840 [article]

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3D recording and interpretation for maritime Aachaeology / John K. McCarthy (2019)  

Public Titre : 3D recording and interpretation for maritime Aachaeology Type de document : Monographie Auteurs : John K. McCarthy, Éditeur scientifique ; Jonathan Benjamin, Éditeur scientifique ; Trevor Winton, Éditeur scientifique ; Wendy van Duivenvoorde, Éditeur scientifique Editeur : Springer Nature Année de publication : 2019 Collection : Coastal Research Library num. 31 Importance : 237 p. Format : 22 x 29 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-3-030-03635-5 Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Photogrammétrie numérique [Termes IGN] archéologie sous-marine [Termes IGN] balayage laser [Termes IGN] données géophysiques [Termes IGN] épave [Termes IGN] fouille archéologique [Termes IGN] modélisation 3D [Termes IGN] photogrammétrie sous-marine [Termes IGN] réalité virtuelle [Termes IGN] reconstruction 3D [Termes IGN] sonar [Termes IGN] sondeur multifaisceaux [Termes IGN] système d'information géographique [Termes IGN] tomographie Résumé : (éditeur) This open access peer-reviewed volume was inspired by the UNESCO UNITWIN Network for Underwater Archaeology International Workshop held at Flinders University, Adelaide, Australia in November 2016. Content is based on, but not limited to, the work presented at the workshop which was dedicated to 3D recording and interpretation for maritime archaeology. The volume consists of contributions from leading international experts as well as up-and-coming early career researchers from around the globe. The content of the book includes recording and analysis of maritime archaeology through emerging technologies, including both practical and theoretical contributions. Topics include photogrammetric recording, laser scanning, marine geophysical 3D survey techniques, virtual reality, 3D modelling and reconstruction, data integration and Geographic Information Systems. The principal incentive for this publication is the ongoing rapid shift in the methodologies of maritime archaeology within recent years and a marked increase in the use of 3D and digital approaches. This convergence of digital technologies such as underwater photography and photogrammetry, 3D sonar, 3D virtual reality, and 3D printing has highlighted a pressing need for these new methodologies to be considered together, both in terms of defining the state-of-the-art and for consideration of future directions. As a scholarly publication, the audience for the book includes students and researchers, as well as professionals working in various aspects of archaeology, heritage management, education, museums, and public policy. It will be of special interest to those working in the field of coastal cultural resource management and underwater archaeology but will also be of broader interest to anyone interested in archaeology and to those in other disciplines who are now engaging with 3D recording and visualization. Note de contenu : 1- The rise of 3D in maritime archaeology 2- Camera calibration techniques for accurate measurement underwater 3- Legacy data in 3D: The Cape Andreas survey (1969–1970) and Santo António de Tanná expeditions (1978–1979) 4- Systematic photogrammetric recording of the Gnalić shipwreck hull remains and artefacts 5- Underwater photogrammetric recording at the site of Anfeh, Lebanon 6- Using digital visualization of archival sources to enhance archaeological interpretation of the "Life History" of ships: The case study of HMCS/HMAS Protector 7- The conservation and management of historic vessels and the utilization of 3D data for information modelling 8- A procedural approach to computer aided modelling in nautical archaeology 9- Deepwater archaeological survey: An interdisciplinary and complex process 10- Quantifying depth of burial and composition of shallow buried archaeological material: Integrated sub-bottom profiling and 3D survey approaches 11- Resolving dimensions: A comparison between ERT imaging and 3D modelling of the barge Crowie, South Australia 12- HMS Falmouth: 3D visualization of a first world war shipwreck 13- Beacon virtua: A virtual reality simulation detailing the recent and shipwreck history of Beacon Island, Western Australia 14- Integrating aerial and underwater data for archaeology: Digital maritime landscapes in 3D Numéro de notice : 25966 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Monographie DOI : 10.1007/978-3-030-03635-5 En ligne : https://doi.org/10.1007/978-3-030-03635-5 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=96579

Utilisation de la photogrammétrie numérique pour la modélisation de fonds mobiles de modèles physiques / Maxime Cartier Xatard in XYZ, n° 154 (mars - mai 2018)

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Cartographie, les profondeurs en 3D / Marielle Mayo in Géomètre, n° 2139 (septembre 2016)

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Lasergrammétrie sous-marine : Quel apport pour les métrologies et l’Exploration Production ? / Yann Morel in XYZ, n° 146 (mars - mai 2016)

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Le projet ROV 3D : relevé sous-marin en grande profondeur par photogrammétrie : Applications à l'archéologie sous-marine / Pierre Drap in XYZ, n° 142 (mars - mai 2015)

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Photogrammetric modeling of the relative orientation in underwater environments / Gili Telem in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 86 (December 2013)

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Experimentation of structured light and stereo vision for underwater 3D reconstruction / F. Bruno in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 66 n° 4 (July - August 2011)

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Evolutions récentes en photogrammétrie et modélisation 3D par photo des milieux naturels / Marc Pierrot-Deseilligny in Collection EDYTEM. cahiers de géographie, n° 12 (01/06/2011)  

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Photogrammetric modeling of underwater environments / G. Telem in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 65 n° 5 (September - October 2010)

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Photogrammétrie et archéologie sous-marine profonde : le cas de l'épave étrusque grand Ribaud F [2ème partie] / P. Drap in XYZ, n° 104 (septembre - novembre 2005)

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Photogrammétrie et archéologie sous-marine profonde : le cas de l'épave étrusque grand Ribaud F [1ère partie] / P. Drap in XYZ, n° 103 (juin - août 2005)

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