Qualification et amélioration de la précision de systèmes de balayage laser mobiles par extraction d’arêtes

par Martyna Poreba

Thèse de doctorat en Informatique temps réel, robotique et automatique

Sous la direction de François Goulette.

Soutenue le 18-06-2014

à Paris, ENMP , dans le cadre de École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris) , en partenariat avec Centre de robotique (Paris) (laboratoire) .

Le président du jury était Laurent Trassoudaine.

Le jury était composé de François Goulette, Jean-Emmanuel Deschaud.

Les rapporteurs étaient Pierre Grussenmeyer, Nicolas Paparoditis.


  • Résumé

    Au cours de ces dernières décennies, le développement de Systèmes Mobiles de Cartographie, soutenu par un progrès technologique important, est devenu plus apparent. Il a été stimulé par le besoin grandissant de collecte d'informations géographiques précises sur l'environnement. Nous considérons, au sein de cette thèse, des solutions pour l'acquisition des nuages de points mobiles de qualité topographique (précision centimétrique). Il s'agit, dans cette tâche, de mettre au point des méthodes de qualification des données, et d'en améliorer sur les erreurs systématiques par des techniques d'étalonnage et de recalage adéquates.Nous décrivons une démarche innovante d'évaluation de l'exactitude et/ou de la précision des relevés laser mobiles. Celle-ci repose sur l'extraction et la comparaison des entités linéaires de la scène urbaine. La distance moyenne calculée entre les segments appariés, étant la distance modifiée de Hausdorff, sert à noter les nuages par rapport à des références existantes. Pour l'extraction des arêtes, nous proposons une méthode de détection d'intersections entre segments plans retrouvés via un algorithme de RANSAC enrichi d'une analyse de composantes connexes. Nous envisageons également une démarche de correction de relevés laser mobiles à travers un recalage rigide fondé, lui aussi, sur les éléments linéaires. Enfin, nous étudions la pertinence des segments pour en déduire les paramètres de l'étalonnage extrinsèque du système mobile. Nous testons nos méthodes sur des données simulées et des données réelles acquises dans le cadre du projet TerraMobilita.

  • Titre traduit

    Edge-based accuracy assessment and improvement of mobile laser scanning systems


  • Résumé

    Over the past few decades, the development of land-based Mobile Mapping Systems (MMS), supported by significant technological progress, has become more prominent. It has been motivated by the growing need for precise geographic information about the environment. In this thesis, we consider approaches for the acquisition of mobile point clouds with topographic quality (centimeter-level accuracy). The aim is to develop techniques for data quality assessment and improvement. In particular, we eliminate the systematic errors inherent to an MMS data using appropriate calibration and registration methods.We describe a novel approach to assess the accuracy and/or the precision of mobile laser point clouds. It is based on the extraction and comparison of line features detected within the urban scene. The computed average distance between corresponding pairs of line segments, taking advantage of a modified Hausdorff distance, is used to evaluate the MMS data with respect to a reference data set. For edge extraction, we propose a method which relies on the intersections between planes modelled via the RANSAC algorithm refined by an analysis of connected components. We also consider an approach to correct point clouds using a line-based rigid registration method. Finally, we study the use of line segments for estimating the boresight angles of a land-based mobile mapping system. We apply our methods to synthetic data and to real data acquired as part of the TerraMobilita project.


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