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Backscatter coefficient as an attribute for the classification of full-waveform airborne laser scanning data in urban areas / C. Alexander in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 65 n° 5 (September - October 2010)
[article]
Titre : Backscatter coefficient as an attribute for the classification of full-waveform airborne laser scanning data in urban areas Type de document : Article/Communication Auteurs : C. Alexander, Auteur ; Kevin Tansey, Auteur ; J. Kaduk, Auteur ; David A. Holland, Auteur ; Nicholas J. Tate, Auteur Année de publication : 2010 Article en page(s) : pp 423 - 432 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Lasergrammétrie
[Termes IGN] angle d'incidence
[Termes IGN] classification dirigée
[Termes IGN] classification par arbre de décision
[Termes IGN] coefficient de rétrodiffusion
[Termes IGN] données laser
[Termes IGN] étalonnage de capteur (imagerie)
[Termes IGN] lidar à retour d'onde complète
[Termes IGN] milieu urbain
[Termes IGN] semis de points
[Termes IGN] télémétrie laser aéroportéRésumé : (Auteur) Airborne laser scanning (ALS) data are increasingly being used for land cover classification. The amplitudes of echoes from targets, available from full-waveform ALS data, have been found to be useful in the classification of land cover. However, the amplitude of an echo is dependent on various factors such as the range and incidence angle, which makes it difficult to develop a classification method which can be applied to full-waveform ALS data from different sites, scanning geometries and sensors. Additional information available from full-waveform ALS data, such as range and echo width, can be used for radiometric calibration, and to derive backscatter cross section. The backscatter cross section of a target is the physical cross sectional area of an idealised isotropic target, which has the same intensity as the selected target. The backscatter coefficient is the backscatter cross section per unit area. In this study, the amplitude, backscatter cross section and backscatter coefficient of echoes from ALS point cloud data collected from two different sites are analysed based on urban land cover classes. The application of decision tree classifiers developed using data from the first study area on the second demonstrates the advantage of using the backscatter coefficient in classification methods, along with spatial attributes. It is shown that the accuracy of classification of the second study area using the backscatter coefficient (kappa coefficient 0.89) is higher than those using the amplitude (kappa coefficient 0.67) or backscatter cross section (kappa coefficient 0.68). This attribute is especially useful for separating road and grass. Numéro de notice : A2010-445 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1016/j.isprsjprs.2010.05.002 En ligne : https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2010.05.002 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=30638
in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing > vol 65 n° 5 (September - October 2010) . - pp 423 - 432[article]Exemplaires(1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 081-2010051 SL Revue Centre de documentation Revues en salle Disponible Analyse de données lidar à retour d'onde complète pour la classification en milieu urbain = Analysis of Full-Waveform lidar data for urban area mapping / Clément Mallet (2010)
Titre : Analyse de données lidar à retour d'onde complète pour la classification en milieu urbain = Analysis of Full-Waveform lidar data for urban area mapping Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Clément Mallet , Auteur ; Christian Heipke, Directeur de thèse ; Michel Roux, Directeur de thèse Editeur : Paris : Institut Géographique National - IGN (1940-2007) Année de publication : 2010 Importance : 245 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie
Thèse présentée pour obtenir le grade de docteur de Télécom ParisTech, spécialité Signal et ImagesLangues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Lasergrammétrie
[Termes IGN] classification dirigée
[Termes IGN] classification par séparateurs à vaste marge
[Termes IGN] données lidar
[Termes IGN] données localisées 3D
[Termes IGN] forme d'onde pleine
[Termes IGN] lidar à retour d'onde complète
[Termes IGN] lidar topographique
[Termes IGN] milieu urbain
[Termes IGN] modèle de Gauss-Markov
[Termes IGN] onde lidar
[Termes IGN] semis de points
[Termes IGN] traitement de donnéesIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (Auteur) Avec l'émergence récente des systèmes lidar aéroportés à retour d'onde complète, capables de fournir plus qu'une représentation topographique en trois dimensions, se pose la question, entre autres, de son utilité pour l'analyse du milieu urbain. Nous souhaitons en particulier comparer ses performances aux systèmes lidar multi-échos traditionnels. Les signaux lidar fournis sont en effet porteurs d'informations supplémentaires sur les objets atteints. L'objectif final visé dans cette thèse est une cartographie automatique 3D améliorée des zones d'occupation du sol, comme socle de grands nombres d'applications déjà existantes, en partant des données brutes enregistrées. L'approche proposée se compose de deux grandes phases. La première étape consiste à traiter les signaux enregistrés pour générer des nuages de points 3D de qualité maîtrisée, ainsi que pour extraire des informations sur la morphologie de ces derniers. Deux méthodes distinctes sont présentées. L'une cherche à améliorer la méthode standard consistant à supposer que tous les échos suivent un modèle gaussien. La deuxième permet d'explorer l'hypothèse d'un mélange de modèles, donc de caractériser chaque écho séparément, tout en proposant une formulation physique simple et flexible du problème. Dans un second temps, les nuages 3D ainsi générés sont classés en se servant d'attributs spatiaux mais également des attributs morphologiques extraits lors de l'étape précédente. Une approche supervisée utilisant les Séparateurs à Vaste Marge est adoptée pour séparer les zones de sol, de bâtiments, et de végétation. Elle est couplée à un processus de sélection des attributs les plus pertinents. En plus de l'obtention d'une classification de bonne qualité, cette étape met en évidence l'apport des données à retour d'onde complète dans un cadre de cartographie automatique des paysages urbains. Note de contenu : I INTRODUCTION
1 Introduction
1.1 The analysis of urban areas
1.2 Airborne laser scanning.
1.3 and the full-waveform technology
1.4 Specific context of the thesis
1.5 Objectives and limitations
1.6 Overall strategy
1.7 Structure of the document
2 Full-waveform topographic lidar
2.1 Principle and technology of laser scanning
2.1.1 Physical principles
2.1.2 Lidar measurement formulas
2.1.3 Limitations of multiple pulse systems
2.2 Full-waveform lidar data
2.2.1 What does a waveform represent ?
2.2.2 Recording full-waveform data
2.2.3 Advantages and limitations
2.3 Typology of full-waveform systems
2.3.1 Bathymetric systems
2.3.2 Experimental topographic systems
2.3.3 Commercial lidar systems
2.3.4 Technical specifications of the main existing systems
2.4 Processing the backscatter waveforms
2.4.1 Deconvolution
2.4.2 Advanced echo extraction methods
2.5 Waveform modelling and echo fitting
2.5.1 Modelling the waveforms with Gaussian mixtures
2.5.2 Fitting the waveforms
2.6 FW point clouds: quantitative analysis and processing
2.6.1 Pulse shape analysis
2.6.2 Calibration and correction of the intensity feature and the target cross-section
2.6.3 Parameter behaviour and subsequent classification
2.6.4 Filtering and surface reconstruction
2.6.5 Applications in forested areas
2.6.6 Applications in urban areas
2.7 Data sets
II PROCESSING LIDAR WAVEFORMS
3 A Generalized Gaussian model for decomposition and modelling
3.1 Introduction
3.2 Methodology
3.2.1 Presentation
3.2.2 Model selection
3.2.3 Peak detection and initial parameters estimation
3.2.4 Fitting the waveforms
3.2.5 Georeferencing process
3.3 Results and evaluation
3.3.1 Decomposition results
3.3.2 Quality analysis
3.4 Analysis of the extracted parameters
3.4.1 Full-waveform parameters
3.4.2 Calibration and correction
3.4.3 Point-based analysis
3.5 Conclusions
4 A marked point process approach for waveform modelling
4.1 Motivation
4.2 Library of modelling functions
4.3 Marked point processes
4.3.1 Point processes
4.3.2 Density of a point process
4.3.3 Marks and object library
4.4 Energy formulation
4.4.1 Data term
4.4.2 Regularization term
4.4.3 Parameter estimation
4.5 Optimization
4.5.1 RJMCMC sampler
4.5.2 Proposition kernels
4.5.3 Simulated annealing
4.6 Results
4.6.1 Simulated data
4.6.2 Medium and large footprint waveforms
4.6.3 Small footprint waveforms
4.7 Conclusions and perspectives
III CLASSIFICATION OF URBAN AREAS
5 Classification of 3D lidar point clouds
5.1 Introduction
5.1.1 Context
5.1.2 Related works
5.1.3 Strategy
5.2 Support Vector Machines and feature selection
5.2.1 Principle of SVMs
5.2.2 Kernel selection
5.3 Features of interest
5.3.1 Various kinds of features (and computational strategies)
5.3.2 Description
5.3.3 Optimal neighbourhood analysis
5.4 Classification strategies with feature selection
5.4.1 Classification strategies
5.4.2 Feature selection methods
5.5 Results
5.5.1 Some preliminary remarks
5.5.2 Feature selection
5.5.3 Classification accuracy
5.6 An alternative approach: the Random Forests
5.6.1 Motivation
5.6.2 Strategy
5.6.3 Results and discussions
5.6.4 Outlook
5.7 Conclusions and perspectives
5.7.1 Conclusions
5.7.2 Perspectives
IV CONCLUSIONS
6 Conclusions and perspectives
6.1 Conclusions
6.1.1 Summary
6.1.2 Contributions and limitations
6.2 Perspectives
6.3 Outlook on the real contributions and limitations of FW data
6.4 Final outlookNuméro de notice : 14430 Affiliation des auteurs : MATIS (1993-2011) Thématique : IMAGERIE Nature : Thèse française Note de thèse : Thèse de doctorat : Signal et Images : Télécom ParisTech : 2010 Organisme de stage : MATIS (IGN) & LTCI nature-HAL : Thèse DOI : sans En ligne : https://hal.science/pastel-00566992v1 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=45248 Factors influencing pulse width of small footprint, full wave form airborne laser scanning data / Y.C. Lin in Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, PERS, vol 76 n° 1 (January 2010)
[article]
Titre : Factors influencing pulse width of small footprint, full wave form airborne laser scanning data Type de document : Article/Communication Auteurs : Y.C. Lin, Auteur ; Jon P. Mills, Auteur Année de publication : 2010 Article en page(s) : pp 49 - 59 Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Lasergrammétrie
[Termes IGN] balayage laser
[Termes IGN] classification automatique
[Termes IGN] impulsion laser
[Termes IGN] lidar à retour d'onde complète
[Termes IGN] longueur d'onde
[Termes IGN] télémétrie laser aéroportéRésumé : (Auteur) Small footprint, full waveform airborne laser scanning provides the opportunity to derive high-resolution geometric and physical information simultaneously from a single scanner system. This study evaluates the influence of various factors on the shape of the returned waveform and investigates the possibility of improving terrain classification by applying waveform-derived information. The factors discussed are surface roughness, slope angle, scan angle, amplitude, and footprint size. It is statistically demonstrated that roughness is the most significant factor affecting pulse width, and that, over relatively smooth surfaces, there is no significant variation in pulse width behavior resulting from different footprint sizes. Pulse width also exhibits a relatively stable behavior when amplitude, range distance, or scan angle vary substantially. The overall accuracy of classification achieved by applying pulse width information over all the different land-cover types examined in this study (including scrub, hillside, single trees, and forest areas) was greater than 85 percent, with > 94 percent achieved for open vegetation areas. Physical surface information provided by small footprint waveform data is considered to be at the microscale, therefore it is recommended to combine such information with geometry (e.g., filtering algorithms) for the optimal identification of terrain points. Copyright ASPRS Numéro de notice : A2010-013 Affiliation des auteurs : non IGN Thématique : IMAGERIE Nature : Article DOI : 10.14358/PERS.76.1.49 En ligne : https://doi.org/10.14358/PERS.76.1.49 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=30209
in Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, PERS > vol 76 n° 1 (January 2010) . - pp 49 - 59[article]Contribution of airborne full-waveform Lidar and image data for urban scene classification / Nesrine Chehata (07/11/2009)
Titre : Contribution of airborne full-waveform Lidar and image data for urban scene classification Type de document : Article/Communication Auteurs : Nesrine Chehata , Auteur ; Li Guo, Auteur ; Clément Mallet , Auteur Editeur : New York [Etats-Unis] : IEEE Signal Processing Society Année de publication : 07/11/2009 Conférence : ICIP 2009, 16th IEEE International Conference on Image Processing 07/11/2009 10/11/2009 Le Caire Egypte Proceedings IEEE Importance : 4 p. Format : 21 x 30 cm Note générale : Bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Lasergrammétrie
[Termes IGN] classification par forêts d'arbres décisionnels
[Termes IGN] extraction de traits caractéristiques
[Termes IGN] image aérienne
[Termes IGN] impulsion laser
[Termes IGN] lidar à retour d'onde complète
[Termes IGN] orthoimage couleur
[Termes IGN] précision de la classification
[Termes IGN] signal lidarRésumé : (Auteur) Airborne lidar systems have become an alternative source for the acquisition of altimeter data. In addition to multi-echo laser scanner systems, full-waveform systems are able to record the whole backscattered signal for each emitted laser pulse. These data provide more information about the structure and the physical properties of the surface. This paper is focused on the classification of full-waveform lidar and airborne image data on urban scenes. Random forests are used since they provide an accurate classification and run efficiently on large datasets. Moreover, they provide measures of variable importance for each class. This is crucial to analyze the relevance of each feature for the classification of urban scenes. Random Forests provide more accurate results than Support Vector Machines with an overall accuracy of 95.75%. The most relevant features show the contribution of lidar waveforms for classifying dense urban scenes and improve the classification accuracy for all classes. Numéro de notice : C2009-047 Affiliation des auteurs : MATIS+Ext (1993-2011) Thématique : IMAGERIE Nature : Communication nature-HAL : ComAvecCL&ActesPubliésIntl DOI : 10.1109/ICIP.2009.5414234 En ligne : https://doi.org/10.1109/ICIP.2009.5414234 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=64291 Documents numériques
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Contribution of airborne full-waveform Lidar ... - pdf auteurAdobe Acrobat PDF Advanced full-waveform lidar data echo detection: assessing quality of derived terrain and tree height models in an alpine coniferous forest / Adrien Chauve in International Journal of Remote Sensing IJRS, vol 30 n° 19 (October 2009)
[article]
Titre : Advanced full-waveform lidar data echo detection: assessing quality of derived terrain and tree height models in an alpine coniferous forest Type de document : Article/Communication Auteurs : Adrien Chauve , Auteur ; Cédric Vega , Auteur ; Sylvie Durrieu, Auteur ; Tristan Allouis, Auteur ; William Puech, Auteur ; Frédéric Bretar, Auteur ; Marc Pierrot-Deseilligny , Auteur Année de publication : 2009 Projets : TOSCA ExFOLIO / Durrieu, Sylvie Conférence : ForestSat 2007, forests and remote sensing : methods and operational tools 05/11/2007 07/11/2007 Montpellier France Proceedings IEEE Article en page(s) : pp 5211 - 5228 Note générale : Bibliographie
This work is part of the ExFOLIO project and was realized thanks to the financial support of the CNES (Centre National d’Etudes Spatiales).Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Lasergrammétrie
[Termes IGN] Alpes (France)
[Termes IGN] canopée
[Termes IGN] détection du signal
[Termes IGN] données lidar
[Termes IGN] hauteur des arbres
[Termes IGN] lidar à retour d'onde complète
[Termes IGN] modèle de Gauss-Markov
[Termes IGN] modèle numérique de sursol
[Termes IGN] modèle numérique de terrain
[Termes IGN] Pinus nigra
[Termes IGN] semis de points
[Termes IGN] signal laser
[Termes IGN] télémètre laser aéroporté
[Termes IGN] transformation en ondelettesRésumé : (Auteur) Small footprint full-waveform airborne lidar systems offer large opportunities for improved forest characterization. To take advantage of full-waveform information, this paper presents a new processing method based on the decomposition of waveforms into a sum of parametric functions. The method consists of an enhanced peak detection algorithm combined with advanced echo modelling including Gaussian and generalized Gaussian models. The study focuses on the qualification of the extracted geometric information. Resulting 3D point clouds were compared to the point cloud provided by the operator. 40 to 60% additional points were detected mainly in the lower part of the canopy and in the low vegetation. Their contribution to Digital Terrain Models (DTMs) and Canopy Height Models (CHMs) was then analysed. The quality of DTMs and CHM-based heights was assessed using field measurements on black pine plots under various topographic and stand characteristics. Results showed only slight improvements, up to 5 cm bias and standard deviation reduction. However both tree crowns and undergrowth were more densely sampled thanks to the detection of weak and overlapping echoes, opening up opportunities to study the detailed structure of forest stands. Numéro de notice : A2009-380 Affiliation des auteurs : MATIS+Ext (1993-2011) Thématique : FORET/IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueIntern DOI : 10.1080/01431160903023009 Date de publication en ligne : 22/09/2009 En ligne : https://doi.org/10.1080/01431160903023009 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=30010
in International Journal of Remote Sensing IJRS > vol 30 n° 19 (October 2009) . - pp 5211 - 5228[article]Exemplaires(1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 080-09111 RAB Revue Centre de documentation En réserve L003 Exclu du prêt Documents numériques
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Advanced full-waveform lidar data echo detection ... - preprintAdobe Acrobat PDF Terrain surfaces and 3-D Landcover classification from small footprint full-waveform Lidar data: application to badlands / Frédéric Bretar in Hydrology and Earth System Sciences, HESS, vol 13 n° 8 (26/08/2009)PermalinkAirborne lidar feature selection for urban classification using random forests / Nesrine Chehata (2009)PermalinkFull-waveform topographic lidar: State-of-the-art / Frédéric Bretar in ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, vol 64 n° 1 (January - February 2009)PermalinkFullanalyze : a research tool for handling, processing and analyzing full-waveform Lidar data / Adrien Chauve (2009)Permalink3D vegetation mapping using small-footprint full-waveform airborne laser scanners / W. Wagner in International Journal of Remote Sensing IJRS, vol 29 n° 5 (March 2008)PermalinkPermalinkManaging full waveform Lidar data : a challenging task for the forthcoming years / Frédéric Bretar (2008)PermalinkLe lidar à retour d'onde complet : nature de l'information enregistrée et perspectives d'utilisations / Sylvie Durrieu in Revue Française de Photogrammétrie et de Télédétection, n° 186 (Juin 2007)Permalink