Extraction et reconstruction des bâtiments en milieu urbain à partir d'images satellitaires optiques et radar à haute résolution

Building extraction and reconstruction in urban areas from high resolution optical and SAR satellite images

• Auteur / Autrice : Hélène Sportouche
• Direction : Florence Tupin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Signal et images
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris, Télécom ParisTech

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie tridimensionnelle

Villes

Cartographie

Traitement d'images

Résumé

Ces travaux s'inscrivent dans le cadre de l'extraction et de la reconstruction 3D des bâtiments en milieu urbain et semi-urbain, à partir d'images satellitaires optiques et RADAR à haute résolution. L'objectif majeur réside dans le développement d'une chaîne complète de traitements semi-automatiques, capable de fournir une reconstruction simple et fiable des bâtiments parallélépipédiques de la scène, à partir d'une configuration spécifique des données d'entrée, composée d'une image optique et d'une image RADAR, ainsi que d'un modèle numérique de terrain. Cette configuration restreinte, particulièrement délicate à traiter mais susceptible d'intervenir en milieu opérationnel, a fait l'objet de peu de travaux. La proposition d'une démarche dédiée à la gestion d'un tel scénario représente donc un intérêt certain pour plusieurs applications de télédétection. L'enjeu consiste à bénéficier pleinement du contexte de la fusion de données, en exploitant, de façon appropriée, les complémentarités optiques et RADAR, en vue d'une reconstruction de la scène par combinaison d'informations planimétriques et altimétriques. La chaîne proposée se décompose en quatre étapes : détection des bâtiments potentiels en monoscopie optique ; projection et recalage des emprises optiques potentielles dans la donnée RADAR ; estimation des hauteurs et validation des bâtiments sur l'image RADAR ; qualification des bâtis reconstruits. La chaîne complète est mise en œuvre sur des scènes d'étude issues d'un couple de données réelles Quickbird et TerraSAR-X. Les résultats fournis sont analysés qualitativement et quantitativement. Une reconstruction globalement satisfaisante des bâtiments est obtenue.

These works take place in the framework of building extraction and 3D building reconstruction in urban and semi-urban areas, from high-resolution optical and SAR satellite images. The main objective is to develop a complete semi-automatic processing chain, able to provide a simple and reliable reconstruction of parallelepipedic buildings on the scene, from a specific configuration of the input data, composed of an optical image and a SAR image, and from a digital terrain model. This restricted configuration, particularly delicate to deal with but likely to happen in operational conditions, has been until now studied only in a few works. Proposing a specific approach to manage such a scenario seems thus very interesting for a lot of applications in remote sensing. We aim to fully benefit from the data fusion context, by exploiting, in an appropriate way, the optical-SAR complementarities for the reconstruction of the scene, through the combination of planimetric and altimetric information. The proposed chain is decomposed into four steps: potential building detection in optical monoscopy; projection and registration of the potential optical footprints into SAR data; height estimation and building validation on the SAR image; qualification of the reconstructed buildings. The whole chain is applied on studied scenes issued from a couple of Quickbird and TerraSAR-X real data. The obtained results are qualitatively and quantitatively analyzed. A globally satisfying reconstruction of the buildings is achieved.