Extraction 3-D de structures industrielles sur des images RAMSES haute résolution par radargrammétrie - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2002

3-D extraction of industrial structures from high-resolution RAMSES images by radargrammetry

Extraction 3-D de structures industrielles sur des images RAMSES haute résolution par radargrammétrie

Résumé

The purpose of this work is to build a radargrammetric chain leading to the 3-D structures from high resolution SAR (Synthetic Aperture Radar) images. High resolution 3D maps obtained by SAR imaging are interesting because of their all-weather character. The data we use, are acquired by the experimental airborne RAMSES sensor of ONERA and represent industrial areas. These images contain a lot of strong echoes and structure roofs are not always sharply marked. These phenomena make difficult the image interpretation and unsuitable the classical methods of 3-D extraction. Then we propose a radiometric and geometrical analysis of the data. This analysis leads to an adapted algorithmic chain that aims at recovering cylindrical structures and parallelepipeds, such as tanks and rectangular buildings. In the first part concerning the analysis, we present the simplified radar image interpretation on structures and study the statistics of amplitude images. The opportunity of high resolution radargrammetry is also checked theoretically then experimentally. The second part deals with the radargrammetric chain. Our approach consists into two main steps: structure extraction from strong echoes then 3D estimation. The structure extraction represents an important part in this work. We propose a method including the recognition of the best circular or rectangular pattern including the strong structure by an area-based criterion optimization. We compare it with more classical methods of image processing and study several criteria and stochastic optimization techniques. Then, we present a method for the computation of ground altitudes between structures and their height. The results show the pertinence of our approach when the structure is well detected and in the best case where a roof echo is detectable.
Cette thèse concerne l'élaboration d'une chaîne de traitements radargrammétrique conduisant aux structures 3-D à partir d'images radar haute résolution. L'intérêt de la cartographie 3-D par imagerie RSO (Radar à Synthèse d'Ouverture) est que l'image radar peut être acquise par tout temps et de jour comme de nuit. Nous disposons d'images issues du capteur expérimental RAMSES de l'ONERA et représentant des scènes industrielles. Ces données contiennent de nombreux échos forts et les toits des structures sont peu visibles. Ces phénomènes rendent difficile l'interprétation des images et insuffisantes les méthodes classiques de reconstruction 3-D. Face à ces particularités, nous menons l'analyse radiométrique et géométrique des données. Cette analyse aboutit à la proposition d'une chaîne algorithmique adaptée qui vise à restituer les structures cylindriques et parallélépipédiques telles que cuves et bâtiments de forme simple. Dans la première partie concernant l'analyse, nous donnons l'interprétation simplifiée de l'image radar d'une structure et étudions les statistiques des images d'amplitude. L'opportunité de la radargrammétrie haute résolution est vérifiée théoriquement puis expérimentalement. La seconde partie présente la chaîne radargrammétrique. Notre approche comprend deux étapes principales : l'extraction des structures à partir des échos forts puis l'estimation du 3-D. L'extraction des structures fait l'objet d'un chapitre important de cette thèse. Nous proposons une méthode permettant la reconnaissance de la forme englobant la structure brillante, circulaire ou rectangulaire, par optimisation d'un critère surfacique. Nous la comparons avec des techniques plus classiques de traitement d'images et étudions plusieurs critères ainsi que l'apport de méthodes d'optimisation stochastique. Nous présentons ensuite une méthodologie pour obtenir les altitudes du sol entre les structures détectées et leur hauteur. Les résultats montrent la pertinence de l'approche lorsque la structure a été détectée et dans le cas favorable où un écho du toit est détectable.
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Dates et versions

tel-00749513 , version 1 (07-11-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00749513 , version 1

Citer

Elisabeth Simonetto. Extraction 3-D de structures industrielles sur des images RAMSES haute résolution par radargrammétrie. Traitement du signal et de l'image [eess.SP]. Université de Rennes 1, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00749513⟩
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