Construction of SIG3D from images and cartogrpahic constraints on a contex of reality augmentee

• Auteur / Autrice : Ruijun Liu
• Direction : Guillaume Moreau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aménagement de l'espace, urbanisme
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherches méthodologiques d'architecture et d'aménagement (Nantes ; 1971-2014)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Reconstruction

Géographie (discipline)

Résumé

Les Systèmes d’Informations Géographiques (SIG) nécessitent plusieurs modèles pour résoudre les difficultés liées à la planification et la gestion urbaine. Ces modèles géométriques peuvent être en 2D ou en 3D. L’intégration des informations 3D dans un SIG soulève certaines difficultés comme celles rencontrées dans la modélisation, l’acquisition et la représentation des données 3D. Le processus d’acquisition se base sur deux questionnements différents, d’une part, comment peut-on extraire suffisamment d’information de l’environnement, sous forme d’une série d’images et de vidéos? Ce processus comprend également la localisation de l’information (connue sous le nom de géo-référencement). D’autre part, comment intégrer les informations 3D dans les SIG dans un contexte de réalité augmentée? Nous présentons une méthode qui permet d’insérer ces informations 3D dans l’objectif d’enrichir les SIG-3D. La première étape consiste en une extraction des informations. Une fois l’enregistrement d’une séquence vidéo de la rue est fait, nous passons à l’extraction des points caractéristiques des géométries en utilisant une technique de "Structure-From-Motion" ainsi qu'une technique de filtrage des données erronées à partir des données SIG. La deuxième étape consiste à reconstruire les bâtiments avec des techniques de vision par ordinateur. Nous proposons premièrement un algorithme de reconstruction automatique des façades, y compris les fractionnements de façade, le calcul de la hauteur des façades et leur rendu (affichage). Nous y ajoutons ensuite des interactions afin d’améliorer les résultats de la reconstruction automatique. La dernière étape est la mise à jour du SIG. Les données existantes sur les emprises au sol du bâti sont corrigées par l’utilisateur ou par des nouvelles données générées. Enfin, nous insérons ou nous mettons à jour les informations 3D contenues dans le SIG.

GIS (Geographical Information Systems) need several models to solve urban planning and management issues, among them are 2D and 3D geometric models. Integration of 3D information in GIS raises usual database challenges like 3D data modeling, acquisition and representation of the 3D information. The acquisition process confronts two different problems: first, how to extract enough information from the environment, such as a series of images or a video, this process also includes the localization of the information (known as geo-referencing); secondly, how to insert the 3D information into the GIS in an Augmented-Reality context. We present a method to insert 3D information aiming at enriching 3D-GIS. The first step is 3D structure information extraction. A street-view video sequence is captured. Then we extract 3D original feature points from the input video data by using Structure-from-Motion (SfM) technique and filter the outliers making benefit of GIS data. The second step is to reconstruct the buildings with computer vision techniques. We propose an automatic facades reconstruction algorithm, including splitting facades, computing the height of facades and facades rendering. Then we design the interactions to improve the results of automatic reconstruction. The last step is GIS updating. The existing old footprints are corrected by user knowledge or new footprints are generated. Finally, we insert or update 3D information into the GIS.