Extraction d'un modèle 3D de façades de rues urbaines dans un nuage de points 3D brut

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Marc Villeneuve
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1 Extraction d'un modèle 3D de façades de rues urbaines dans un nuage de points 3D brut Karim Hammoudi Laboratoire MATIS, Université Paris-Est Institut Géographique National Encadrants : Dir. de thèse : Fadi Dornaika (UPV, Espagne) Bahman Soheilian (IGN/MATIS) Nicolas Paparoditis (IGN/MATIS) Journées de la recherche IGN 10 mars 2011, Saint-Mandé

2 Sommaire et motivations : La 3D?, Recherches IGN? Dispositif d'acquisition et inspection des données lasers Vue d'ensemble sur la modélisation 3D des façades Méthodologie proposée et évaluation 2/22

3 et motivations Contexte spécifique avec recherches IGN Stereopolis : véhicule de cartographie mobile Projet Façade 3D : modélisation 3D des façades à partie de donnnées terrestres laser et images Empreintes de batiments laser, textures de façades Carte cadastrale numérique Projet Itowns : plateforme de visualisation des rues Informations métriques, métrologie Segmentation des images par la 3D 3/22

Dispositif de géoréférencement directe des données (non-traité) Usage

4 Acquisition et données lasers Dispositif d'acquisition Véhicule de cartographie mobile (Stereopolis) Capteur laser et caméras numériques Dispositif de géoréférencement directe des données (non-traité) Usage des données du capteur laser 2D en profile Véhicule Stereopolis Les capteurs 4/22

Acquisition et données lasers Analyse des données

circulation, redondance, occultations laser de

images modélisation, texturation Nuage de points

5 Acquisition et données lasers Analyse des données et problématiques associées Acquisition continue, circulation, redondance, occultations laser de rues segmentation, classification Et les données images modélisation, texturation Nuage de points brut Redondance de données Fortes occultations 5/22

6 Vue d'ensemble : la modélisation des façades s de modélisation existantes basées laser terrestre Modélisation ciblée Bâtiments individuels, édifices patrimoniaux Capteurs statiques, environnement controlé Modélisation massive Block de bâtiments, rues Capteurs mobiles, activité de la rue, diversité des formes, topologie? 6/22

7 Méthodologie proposée [1] 6 étapes majeures : (1)Génération d'une carte d'accumulation 2D (2)Segmentation par seuillage globale de la carte (3)Extraction de clusters de façades planaires (modèle en fil de fer) (4)Individualisation des façades via le cadastre [1-3] (5)Délimitations altimétriques des façades détectées (6)Texturation des façades et gestion des occultations 7/22

8 et évaluations Zone d'étude : scène urbaine dense complexe Nuage de points brut associé 8/22

9 et évaluations Carte d'accumulation générée Vue nadir 9/22

10 et évaluations Extraction des clusters planaires via Progressive Probabilistic Hough Transform (PPHT) Clusters planaires extraits Complémentaire du nuage résidus 10/22

11 et évaluations Individualisation des façades Base de données cadastrale (sémantisation, mise à jour) Clusters des façades résidentielles 11/22

12 et évaluations Maillage (Modèle en fil de fer) et cluster de façades de rue Projection du modèle en fil de fer dans le viewer 12/22

13 et évaluations Modélisation : classification des façades Modèles détaillés, modèles rectangulaires Etude de variabilité altimétrique Mean Square Deviation Classification des modèles 13/22

14 et évaluations Modélisation : classification des façades Modèles détaillés, modèles rectangulaires 14/22

15 et évaluations Modélisation fines pour les façades détaillés (1) Detection de la limite ciel/bâti (images optiques), transfo 3D (2) Approximation polygonale (ex : Algo de Douglas & Peuker [5]) [4] (1) Transformation 2D-3D de la limite ciel [5] (2) Simplification géométrique 15/22

16 et évaluations Texturation des façades (occultations?) Complexité des rues? 16/22

17 et évaluations Détection des occultations Complexité des rues Détection des points 3D occultants 17/22

18 et évaluations Génération des masques des occultations? 18/22

19 et évaluations Génération des masques des occultations Points 3D occultants projetés dans les images optiques Fermeture morphologique 19/22

20 et évaluations Génération des masques des occultations Façade vue de face Rectification et mosaiquage brut 20/22

21 et perspectives : Développement d'une approche de modélisation 3D de façades Model-less Temps de calcul réduit (propriété de l'algo PPHT) Maillage en fil de fer de rues urbaines Segmentation des images panoramiques en image de façades Génération de masques d'occlutations pour la texturation de façades Perspectives : Amélioration des textures de façades sans occultations : Masques fins, mosaiquage, égalisation radiométrique, inpainting, blending 21/22

22 Références [1] Hammoudi, K.; Dornaika, F.; Soheilian, B.; Paparoditis, N. Extracting wire-frame models of street facades from 3D point clouds and the corresponding cadastral map. In IAPRS/PCVIA, [2] Hough, P., Method and means for recognizing complex patterns. In: US Patent. [3] Matas, J., Galambos, C. and Kittler, J., Progressive probabilistic hough transform. In: BMVC98, pp [4] Douglas, D., Peucker, T. Algorithms for the reduction of the number of points required to represent a digitized line or its caricature, The Canadian Cartographer, [5] Liao, H. C.; Yu C. C.; Lo C. H.; Liao, W. L.; Lee P. C. A robust technique for capturing stationary direction of mobile device and its application to scenic point presentation. In WSEAS Transactions on Information Science and Applications Journal, Merci pour votre attention Avez-vous des questions? 22/22

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