Extraction de réseaux de rues en milieu urbain à partir d’images satellites à très haute résolution spatiale Renaud Peteri To cite this version: Renaud Peteri. Extraction de réseaux de rues en milieu urbain à partir d’images satellites à très haute résolution spatiale. domain_other. École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2003. Français. �pastel-00000508� HAL Id: pastel-00000508 https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00000508 Submitted on 9 Feb 2004 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of scientific research documents, whether they are published or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. 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" # $ % & , professeur au Centre de Mathématiques Appliquées de l’École des Mines de Paris, pour m’avoir accueilli dans sa formation doctorale et pour avoir accepté de présider mon jury de thèse. , astronome à l’Observatoire de Nice, qui m’a fait l’honneur d’être rapporteur de ma thèse et dont les conseils sur l’analyse multi-échelle et la transformée en ondelettes m’ont été bénéfiques. !" , directeur du laboratoire MATIS de l’IGN, pour avoir accepté le rôle de rapporteur et pour ses remarques très constructives. Je tiens à remercier et à travers lui tout le MATIS, et plus particulièrement pour les précieux conseils et l’aide qu’ils m’ont fournis pendant ma thèse. "# $#% & ' , directrice de recherche au laboratoire Image & Ville à Strasbourg, pour son avis expert de géographe et pour avoir suivi mon travail avec grande attention. Cette thèse a été financée par une bourse DGA/CNRS du ministère de la Défense, que je souhaite remercier pour m’avoir permis de mener à bien mes travaux. Je remercie tout pour ses conseils avisés et pour avoir régulièrement particulièrement suivi ma thèse depuis le début. # ( ' ( ) * + ! # , - % . % / $ % & 01 2, pour m’avoir accueilli dans ton laboratoire et pour avoir mis tous les moyens matériels nécessaires pour mener à bien ma thèse. Ceci est une première raison de te remercier. Une seconde est ton impressionnante capacité à concevoir et bonifier les idées, qui font qu’il n’est pas une fois où je ne suis ressorti de ton bureau regonflé ! &" 0 )2 mon directeur de thèse, dont j’étais le premier thésard. Merci pour m’avoir fait lever la tête du guidon quand il le fallait, et pour m’avoir enseigné l’art de la rédaction scientifique. Enfin, je tiens à te remercier pour avoir su me gérer avec une très grande «subtilité» dans l’éprouvante phase de rédaction. Garde longtemps ton côté très humain ! & 02 le responsable informatique que tous les centres nous envient - et dont je n’étais pas le chouchou, contrairement à ce que les jaloux disent ! Merci à la fois pour ta décontraction et pour avoir toujours pourvu à mes besoins informatiques. )* 0 2, en face duquel j’ai beaucoup appris, webmaster si sympathique. 0% 2 le guitariste- "# 03) (2 et 0 2, qui sont pour beaucoup dans le Mes deux compères bon déroulement de cette thèse et des pauses-café. Je vous souhaite de réussir ce que vous désirez. + &" &" 04 2 qui m’a initié à la Polpet’, à 0/2, à Merci aussi à 052, à la relève si sympathique assurée par 04 2 et 0,) 2. 02 Merci à tous les stagiaires que j’ai rencontrés et plus particulièrement à pour ta science de la programmation et pour avoir assuré le service après-vente jusqu’au bout. Enfin, à tous les membres de l’École des Mines du site de Sophia-Antipolis que j’ai pu côtoyer et plus particulièrement aux 36 membres de Duende. , $ Un très grand «köszönöm szépen» pour ma douce Dora : ta présence à mes côtés a eu une importance qui ne se mesure pas. Merci pour tes tisanes. Au fait, je te dois 124 468 heures de travaux d’intérêt collectif. . . A mes grands-parents et toute ma famille -au sens large- que j’adore. Notamment ma et mon frère à qui je souhaite tout le bonheur possible dans leur vie. sœur )" ) , et pour m’avoir mis Enfin, un énorme merci à mes parents au monde et pour l’éducation que j’ai eu la chance de recevoir de votre part. Vous n’imaginez pas combien cette thèse est un peu la vôtre . . . Voilà c’est fini. Ah oui, pour ceux que cela intéresse, il y a juste après plus de 150 pages de grand frisson, peuplées de monstres étranges comme les DoubleSnakes . . . - . + + * + * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** , & * * * * * * * ** , ) - .( * * * ** , & & ) .( **/ , & . * * * * * * * * * **0 2 * * * * * * * "( . . * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** + 2 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** + 2 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** ' . . * * * * * * * * * * * * * * * * * * ( & * * * * * * * * * * * * * * * * ** ( & * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** ( & 6 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * */ ( & & * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * */* + ( & * * * * * * * * * * * * * * * * * * * */* + ( & 6 * * * * * * * * * * * * * * * * * *0 $ * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * -/ / 0 1 1 3 3 4 4 5 5 0 4 4 5 0 1 + + 23 2 4 " %& // * '7 6 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * + 6 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** 8 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** $ 6 * * * * * * * * * * * * * * ** ! . * 6 ) * * * ** + 6 * * * * * * ** + 6 9- : * * * * * * */ $ 6 * * */* ; * * * * * * * * */* < 6 * * * * * *0 7" 6 .& * *0* ! * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *0* < * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * / / 0 1 3 3 4 / / // // // /0 0 + 3 *0* ! 7" 6 * * * * * * * * * * * *1 " * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *1* %2 . 7" *1* %2 . * * * * * * * * * *1* " - * * * * * * * * * * * * * * * * * 6 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * / %&+ + 1 ! * # ( * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** 7 6 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** $ & 2 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** .& * * * * * * * * * * * * * * **/ + * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * **0 +. * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * **1 <( * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * # * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** = * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** ; * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** %& ) * * * * * * * * * * * * * * * * * * **/ ' - 2 ) * * * * # * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** + .& 6 * * * * * * * * * * * * * ** 8 7" 6 .& > - * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ** * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * **/ ; . * * * * * * * * * * * * 6 %4% %# /* +.( . 6 * * * * * * * * * * * * * * * * /** 8 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * /** '7 6 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * /* + 2 ) 6 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * /** 6 * * * * * * * * * * * /** 6 . . * * * * * * * * * /* # .& . 6 * * * * * * * * * * * * * * * /** '7 6 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * /** ? * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * /*/ " - * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * /*/* ! .& * * * * * * * * * * * * * * * * * * * /*/* %& . 6 @ * * * * * /*0 <( ( - 6 @ /*0* <( ( - 6 * * * * * * * * /*0* <( ( - @ * * * /*1 $ * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * /1 /3 /3 /4 0 5/ 0 0 0 0/ 0/ 00 01 03 03 03 04 1 1/ 1/ 10 13 15 7/ 3 3 3/ 30 30 30 31 34 35 4 4 4 44 44 44 45 + 3 5 22 + %&+ 0* 8 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 0** + . * * * * * * * * * * * * * * 0** +.( ( * * * * * * * * 0* " - ) * * * * * * 0* 8 8A @ B C D * 0*/ 8 E A @ = C $ 0*0 8 .8FG ( 0*1 " ) ( . / * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ." 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I* 1 noeud de l’arbre de recherche les 3 directions retenues Profondeur de l’arbre de recherche (ici 5 noeuds) * . ( - ) " 58 $ Y . H N - IC ( N& 6 . - 0 HN *I* %NC ( 2 ( ( H & I* + & - 6 R * +.& 6 R , - . Æ * /* 00- H*I ! - . ( - 6 . * Æ . * * S * /* 00- . - 6 . * ; . H*IC ( . * + ( 2 & * +. . V .8FG 6 . * ; ( C . ( H "!MI ( C 6 C 0 - ) & * */* $ V - ( ( ( * 8 .2 ( ) * +. ( . K . . . * ' - ) ( * 12 + 1 + 2"! ? + N *0 ( E A H3 I* ; . 6 H IC . ( C ( . . K . . H . K I* " ( . C . ( & H ( I . * +. . @ . H N *0I* %NC ( ( 6 . ( * =9 /?0 + + !2& Initialisation Poly(i) Automatisation de la saisie ? NON OUI Suivi_ligne Saisie operateur (correction possible) NON Arrêt? OUI FIN Poly(i) Poly(i) = Poly(i) + 1 */ .& ) Occlusion Bord de l’image Initialisation *0 . ( - ) " $$ . " ) ( , '" 4? ; C - - 2 ) H I . ( * N . - ) * + & C N Y * ; 2 6 C ( K C & * + . C N *C ( & ) - 2 > - * $ . * 8 2 . & . ( N ) . . * M H )IC S - ( 6 6* 6 C ( & D HI & ( .& 6 - . * + . 6 ( * . . * Y N * *1 ) & . ( * + ( & 6 . 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HN *4I K ( . - . * ( N 2 ) * $$ ) 2? $ ( C .& N - .& * % 2C .& H C C - .( I ( * ; C 6 ( H C 6C* * * I* G .& - C & (&* ' 6 - D HIC .& 6 - . * + ? + ( 6 .& 7" 6 * " C & 7" 6 - ( . * $ ( ( - .& . * + N * * A Echantillonnage du contour M B Point de rupture (non C 1) P 0 0 [MP] = 2/3 [AB] DoubleSnake IntersectionSnake Sens anti−trigonométrique * 6 . + & 7" 6 ( ( . # . 6 ( . & H# 6 I* $ ( H . I . K 7" 6* 8 => /?/ + + N & ( & 6C HN *I* . 6 & . H7IC H I - . 6 . * + N * ! L # `"Da . H`#!ad `"DaI* $ . - . * + 6 L . 7 . N& * + ( ( - @ H . *I* $ 2 & C . * $ & ( & ( K * ? + 6 H " 6 I * 8 9(: P . C & & N&C N & 7" 6 HN *I* + N ( ( . - & ( . * ; - C 6 . H 6 & I* %NC " 6 - 7 . . N * % 2C . . C & * + C 7" 6 6 6 N H */*I* + ( ( & ( . ( . V ( - ( * - ) " =8 $$ 3 ) " ) 2? + N H*I . 6 * .& Graphe Initialisation des Double Snakes Echantillonnage, propagation,troncature Extraction des rues Initialisation des intersections Appariement, points de rupture, échantillonnage Extraction des intersections Réseau surfacique * Graphe recalé 6 " C . 7" 6 2 ( N ** C - ) - 7" 6C 7" 6 ( . * % C ) 2 - . - C & . * ! &C - . * $ ( 6 ( - & * 79 /?/ + + + ( 6 . ) * 8 . ( - 6 6 H( C C * * *I ( * $ ( - & . . H( *I* % . C . . . )1 ./11 + * C ( * ( E A 8A !' 0 2 C - 6 . * : > ? @ / 6 0 / 0 0 2 6 . 2C .& * + 7" 6 ( & 6C N& 7.- . * + . V ( * ' ( . . C C N .( & 7" 6 .K & & . * + 6 . H **I . C 7 ( * + " 6 ( ( & . - H . N& - I 7.- . * ;& 6 . & N& 6 . - & ( . * " N 2 C 6 ( . * 8 - V . . H 6 . . 6IC * ! + !2& + % ? 8 C C . ) . & ( . & 7" 6* + C C 7 - ) " . * ! .C . & H & . 7" 6IC 9 :* + / ( N .( ( * ; & . 2 2 6 .7 0* 7- 70 /?/ + + Référence Algorithme de traitement Connaissances a priori Graphe Image Reconstruction surfacique /* 6 ( Comparaison Résultats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Objet dans l’image Saisie des interprètes Ensemble de contours interprétés de l’objet par les opérateurs humains (mode vecteur) Zone de tolérance Objet référence /* & 6 @ +. ) 2 ( .& 7 6 @ * + ( N 7 6 ( K ( 7* 7> 6?/ %&+ 2 1 + %4% $$ . / ,%&%$%$ 0 8 . N 7 6C 6 . * + 6 ( C 6 &* ,%&%$%' + N H/*I .& ( 6 G * ! C . ( & ( . .7 H I - & * Si Sens du traitement V0 T0 D0 Saisie interprète 1 Saisie interprète 2 D1 V1 T1 T2 V2 T3 Contour à extraire D2 Vecteur directeur moyen Référence extraite D3 V3 /* & 6 - . .7 +.& ) 6 6 H N N /*C . T N I \ ) H 3 N /* I* % C ( C ) G ( ) ( 3 C \ H I ( * ) 2 - . H I 2 ) H 7 &KI* ' ) ) 6C \ ( ( ) C - G ) H I* ' HI - / 78 . 9 : 7. * ' ) C \ 7.- . N . ) * ! - ) C 6 ( ( * % 2C ( 6 - . ) * ; 6 ) . C ) 6 & V ) * $$ 8 ,%&%'%$ 0 +. ( 6 . . * +. 2 @ * \ % . 6 & * % 2C @ 6 ( 6 & N * \ % .( .& 6* ; & C . . . . 6 @ H . ( . I* ,%&%'%' ' 6 4 N .7 . * ; 6C C 6 6 N 6 H( N /*/H II* + N 6 7 K - * 8 6 4 @ 8 . ( * + @ 8 N . 4 ( . 4 8 4 4 ( 4 6 . C . * + @ 8 N /*/HI* H/*I >9 6?/ %&+ 2 1 + %4% 111 000 000 111 000 111 000 111 000 111 000 111 000 111 000 111 000 111 000 111 000 111 000 111 000 111 000 111 000 111 000 111 000 111 000 111 000 111 000 111 000 111 000 111 Ai A3 A2 A1 Interprétation 1 Interprétation 2 Interprétation 3 Interprétation i Contour fictif 1 Contour fictif 2 Contour fictif 3 Contour fictif Surface Ai d’une interprétation ' ( ? / 111 000 000 111 000 111 Zone de tolérance 000 111 000 111 '( B /? /*/ @ - / >- ,%&%'%& 1 +. 6 H/*I ( . ( & & ) * + C .2 7 2 ) N 6* + 6 . N . .- HN /*0I* Saisie interprète 1 Saisie interprète 2 Contour fictif Frontière /*0 6 9 * : @ ; ) >0 6?6 22 F 3 % !! $ $ ) +. 2 8A* $ 6 F8# - N * +. & B C D * + ( .& 6 @ ( K HN /*1I* /*1 - >GGG " 8 8 - . ( . > H ( I* $ ( . 6 * + ( ( . * + ( ? . / >/ . 2 ( ", WC . C @ . - 6 ( ( &* +. . 6 * $ N /*3 P & N C N . * $. .& H **/I ( ( U * + H/*3*I - N 9 : . & ( - &* + H/*3* I N C R - . H I* ; C & * 8 . 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