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Thèses et Mémoire de l'Université de Strasbourg

Segmentation et modélisation géométriques de façades de bâtiments à partir de relevés laser terrestres

BOULAASSAL, Hakim (2010) Segmentation et modélisation géométriques de façades de bâtiments à partir de relevés laser terrestres. Thèses de doctorat, Université de Strasbourg.

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Résumé

La production de modèles 3D urbains tient une place prépondérante et grandissante dans le domaine de la photogrammétrie et de la vision par ordinateur. Les développements récents apportés aux scanners Jaser terrestres, tant en termes de rapidité d'acquisition qu'en termes de précision de mesure, laissent envisager de nouvelles problématiques de recherche relatives notamment à la modélisation des façades. Les données issues d'un scanner terrestre sont décrites par un ensemble de points définis dans un système de coordonnées cartésiennes en 3D. Cette thèse propose une approche de segmentation et de modélisation géométriques de façades de bâtiments à partir de relevés laser terrestres. La chaine de traitements répondant à cet objectif est composée d'une étape de segmentation suivie d'une étape de modélisation. Dans un premier temps, en supposant que les façades soient en général composées majoritairement de surfaces planes, une segmentation automatique procède à la décomposition du nuage de points en un ensemble de segments plans. On entend par « segment plan », un ensemble de points situés dans une zone tampon définie autour du plan. L'approche de segmentation extrait tout d'abord les segments plans à l'aide de l'algorithme RANSAC (RANdom SAmpie Consensus). Comme la réalité n'est pas toujours compatible avec des modèles mathématiques, l'algorithme RANSAC a été optimisé et renforcé par un algorithme de croissance de région de façon à corriger les erreurs apparaissant lorsque des points se trouvent sur le même plan, mais qui décrivent des objets architecturaux différents. Ensuite, à partir des résultats de segmentation, un algorithme de modélisation de façade a été développé. Celui-ci commence par extraire automatiquement les contours en s'appuyant sur le résultat d'une triangulation de Delaunay. Les contours ne sont, en réalité, que des points constituant les lignes caractéristiques esquissant les éléments de la façade. L'algorithme de modélisation s'appuie sur ces résultats pour produire un modèle vectoriel. Pour ce faire, les contours sont décomposés en arêtes droites et en arcs, en se basant sur le critère de colinéarité des points. La modélisation de l'ensemble des arêtes issues de la décomposition est réalisée grâce à l'étude de leurs caractéristiques géométriques, mais aussi de leurs relations de voisinage. À ce stade, on obtient un modèle vectoriel de chaque segment plan et des arêtes des éléments qui composent la façade. Enfin, les résultats issus des algorithmes composant l'ensemble de la chaîne de traitements sont comparés à des données de références pour leur évaluation. Pour accéder à cette comparaison, des indices de qualité sont estimés. Il en ressort que la qualité des résultats dépend bien entendu des caractéristiques de l'objet numérisé et des données laser (degré de complexité des façades, taille des détails architecturaux, densité de points, résolution spatiale). Toutefois, les résultats obtenus sont satisfaisants et confirment la fiabilité de cette approche.

Type d'EPrint:Thèse de doctorat
Discipline de la thèse / mémoire / rapport :Sciences de l'ingénieur. Topographie-géomatique
Mots-clés libres:nuage de points ; segmentation ; algorithme ; façade ; extraction ; contours ; primitive géométrique ; modélisation
Sujets:UNERA Classification UNERA > ACT Domaine d'activité UNERA > ACT-6 Bâtiment, travaux publics, génie civil, topographie
UNERA Classification UNERA > DISC Discipline UNERA > DISC-21 Ingénierie et technologies
CL Classification > DDC Dewey Decimal Classification > 500 Sciences de la nature et mathématiques > 520 Astronomie, cartographie, géodésie > 526 Géographie mathématique > 526.9 Topométrie. Levés et arpentage. Photogrammétrie
Classification Thèses Unistra > Sciences, technologies > Sciences de la nature et mathématiques > 520 Astronomie, cartographie, géodésie > 526 Géographie mathématique > 526.9 Topométrie. Levés et arpentage. Photogrammétrie
Code ID:1785
Déposé le :03 Mai 2010

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