Couplage de données laser aéroporté et photogrammétriques pour l'analyse de scènes tridimensionnelles

Joint use of airborne laser and photogrammetric data for analyzing tridimensional scenes

• Auteur / Autrice : Frédéric Bretar
• Direction : Marc Pierrot-Deseilligny, Michel Roux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Signal et images
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris, ENST

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie tridimensionnelle

Lidar

Photogrammétrie aérienne

Résumé

L'interprétation de scènes tridimensionnelles dans un contexte cartographique met en jeu de nombreuses techniques, des plus traditionnelles, comme la photogrammétrie à partir d'images aériennes, jusqu'aux plus récentes, comme l'altimétrie laser. Les objectifs de cette thèse étaient dans un premier temps de valoriser de manière autonome les données tridimensionnelles issues de la technologie laser, compte tenu de leur caractère novateur, puis d'étudier divers aspects de l'intégration de ces données à un savoir-faire photogrammétrique. Nous nous sommes donc intéressés à la classification automatique de points laser. L'analyse des points sol nous a menés à la recherche d'une modélisation dense du terrain sous la forme d'une grille régulière d'altitude à travers la définition d'un modèle bayésien de régularisation de surface. La seconde partie concerne l'étude effective du couplage des techniques laser et photogrammétriques. Il s'agit d'utiliser conjointement la grande précision des mesures laser avec la radiométrie issue des images aériennes. La confrontation des géométries issues de ces deux systèmes fait apparaître des décalages tridimensionnels non linéaires possiblement liés aux dérives temporelles des mesures inertielles. Un algorithme de recalage adapté à la géométrie d'acquisition des bandes laser a donc été mis en place, assurant a posteriori, une cohérence des géométries aussi bien 2D que 3D. Enfin, nous avons exprimé la complémentarité des deux systèmes à travers l'extraction de facettes 3D de bâtiments par un mécanisme de segmentation hiérarchique d'images basé sur la radiométrie des images et sur la sémantique des points laser.

The analysis of tridimensional scenes in a cartographic context requires many different techniques, from the most traditional ones, as photogrammetry using aerial images, until the most recent ones, as laser altimetry. The aims of this thesis were, at first and considering their innovative nature, to valorize 3D laser data by autonomous processes , and secondly, to study various aspects of how integrating these data into a photogrammetric know-how. We have been therefore interested in a first part to the automatic classification of laser points. The analysis of ground points has led us to model the terrain as a dense and regularly distributed surface through the definition of a bayesian model. The second part of the thesis concerns the effective study of how coupling laser and photogrammetric techniques. The problem is to use jointly the high precision of laser measurements with the radiometry of aerial images. 3D non linear discrepancies have been remarked between the topography seen through both geometries. These are possibly linked to temporal drifts of the inertial measurement system. An algorithm for correcting these offsets has been adapted to the laser acquisition geometry by strips. Finally, we have expressed the complementarity of both systems through the extraction of 3D building facets using a hierarchical image segmentation algorithm.