Tools for automatic Building Modeling with aerial imagery
Outils pour la reconstruction automatique de bâtiments à partir d'imagerie aérienne
Résumé
Extracting building descriptions from an urban scene in 3D is an essential task for many industrial applications. Telecom Service providers require accurate Digital Elevation Models (DEM) for their planification tools which permit to deploy or to densify their cellular phone networks. With the objective of providing a product for telecom applications, this thesis focuses on building modeling. The main contributions of this thesis are the presentation, the study and the development of multiple tools for automatic building modeling. An original and important contribution is the automatic algorithm for reconstruction of the facades. It enables the reconstruction of facades without any a priori information about the orientation of the facades and the shape of the building. We propose to use the reconstructed points on the facades to correct the limits of the buildings in a DEM or to drive active contours. We also present an automatic modeling system of buildings based on the tools that we have proposed. This system of modeling is composed of the three following stages: (1) segmentation of the initial DEM in planar patches, (2) polygonal approximation of the contours of the planar patches for building an initial model and (3) orthogonalization of the building model. Finally, we propose to validate the results with telecom tools. Results seem satisfactory to deploy a mobile network in an rural or sub-urban area.
Disposer de descriptions tridimensionnelles d'une scène urbaine intéresse de plus en plus d'applications industrielles. Les fournisseurs de services en télécommunications ont besoin de Modèles Numériques Urbains (MNU) précis pour alimenter les outils de planification qui leur permettent de déployer et de densifier leurs réseaux cellulaires. Avec comme objectif la fourniture d'un produit destiné aux applications des télécommunications, cette thèse traite de la modélisation de bâtiments. Les contributions principales de cette thèse sont la présentation, l'étude et le développement de plusieurs outils pour la reconstruction automatique de bâtiments. Une contribution originale et importante est l'algorithme de reconstruction automatique des façades. Il permet la reconstruction des façades sans aucun a priori sur la forme du bâtiment traité ni sur l'orientation de ses façades. Nous montrons comment utiliser les points reconstruits sur les façades pour corriger les limites des bâtiments dans un MNE (Modèle Numérique d'Elévation) ou pour guider des contours actifs. Nous présentons aussi un système de modélisation automatique des bâtiments basé sur les outils que nous avons développés. Ce système de modélisation de scène urbaine se compose des trois étapes suivantes : (1) segmentation du MNE initial en plans horizontaux pour retrouver les régions planes qui permettent de décrire les toits des bâtiments, (2) approximation polygonale des contours des plans pour construire un modèle initial et (3) orthogonalisation de ces modèles de bâtiments. Nous proposons une procédure de validation des résultats basée sur des outils télécoms. Les résultats montrent que ces données sont satisfaisantes pour déployer un réseau et le maintenir dans une zone rurale et sub-urbaine.
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