Localisation et reconstruction du réseau routier par vectorisation d'image THR et approximation des contraintes de type "NURBS"

Localization and reconstruction of the road network by VHR images’ vectorisation and approximation using “NURBS “constraints

• Auteur / Autrice : Mohamed Naouai
• Direction : Christiane Weber, Khaled Bsaïes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 20/07/2013
• Etablissement(s) : Strasbourg en cotutelle avec Université de Tunis El Manar
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la Terre et Environnement (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire image, ville et environnement (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Faouzi Ghorbel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Gançarski, Imed Riadh Farah, Josiane Zerubia

Mots clés

Mots clés contrôlés

Reconnaissance des formes (informatique)

Splines, Théorie des

Ondelettes

Routes -- Localisation

Mots clés libres

Extraction des routes

Image haute résolution

Vectorisation

Critères de perception visuelle

Ondelette Log-Gabor

NURBS

Roads Extraction

High resolution image

Vectorization

Criteria for visual perception

Log-Gabor wavelet

NURBS

Résumé

Ce travail de thèse vise à mettre en place un système d’extraction de réseau routier en milieu urbain à partir d’image satellite à très haute résolution. Dans ce contexte, nous avons proposé deux méthodes de localisation de routes. La première approche est fondée sur la procédure de conversion de l’image vers un format vectoriel. L’originalité de cette approche réside dans l’utilisation d’une méthode géométrique pour assurer le passage vers une représentation vectorielle de l’image d’origine et la mise en place d’un formalisme logique fondé sur un ensemble de critères perceptifs permettant le filtrage de l’information inutile et l’extraction des structures linéaires. Dans la deuxième approche, nous avons proposé un algorithme fondé sur la théorie des ondelettes, il met particulièrement en évidence les deux volets multi-résolution et multi-direction. Nous proposons donc une approche de localisation des routes mettant en jeux l'information fréquentielle multi directionnelle issue de la transformée en ondelette Log-Gabor. Dans l’étape de localisation, nous avons présenté deux détecteurs de routes qui exploitent l’information radiométrique, géométrique et fréquentielle. Cependant, ces informations ne permettent pas un résultat exact et précis. Pour remédier à ce problème, un algorithme de suivi s’avère nécessaire. Nous proposons la reconstruction de réseaux routiers par des courbes NURBS. Cette approche est basée sur un ensemble de points de repères identifiés dans la phase de localisation. Elle propose un nouveau concept, que nous avons désigné par NURBSC, basé sur les contraintes géométriques des formes à approximer. Nous connectons les segments de route identifiés afin d’obtenir des tracés continus propres aux routes.

The aim of this thesis is to establish a road network extraction system in urban areas from very high resolution satellite images. In this context, we proposed two approaches to locate roads. The first one is based on the process of converting the image into a vector form. The originality of this approach lies in the use of a geometric method to ensure the shift into a vector representation of the original image and the establishment of a logical formalism based on a set of perceptual criteria. It allows the filtering of unnecessary information and extracting linear structures. In the second approach, we proposed an algorithm based on the wavelet theory, it particularly highlights the two axis multi-resolution and multi-direction. Thus, we introduce a road localization approach, which manage the frequency multidirectional data resulting from the transform using the Log-Gabor wavelet. In the localization step, we presented two road detectors, which are capable of exploiting the radiometric, geometric and frequency data. However, this data cannot allow accurate and precise results. To overcome this drawback, a tracking algorithm is needed. We propose the reconstruction of road networks by NURBS curves. This approach is based on a landmark set of points identified in the localization phase and presents a new concept, noted by NURBSC. NURBSC is based on the geometrical constraints of shapes to be approximated. We connect road segments identified in order to obtain continuous road network.