Les applications terrestres
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    L'aspect modulable de notre système permettant de synchroniser plusieurs têtes de caméras dans des configurations géométriques et spectrales variées a très vite conduit à des applications terrestres des caméras du LOEMI. Voici une description de l'application terrestre la plus récente et la plus innovante.

     L'équipe ARCHI du laboratoire MATIS de l'IGN a mis au point la plate-forme mobile STÉRÉOPOLIS qui permet d'acquérir des couples d'images terrestres stéréoscopiques géoréférencées très finement. STÉRÉOPOLIS est un véhicule équipé d'un ensemble de caméras et de deux récepteurs GPS munis d'antennes "choke ring" pour donner une position aproximative du véhicule. Les caméras haute résolution imagent à la fois les façades, la voirie et le mobilier urbain. Le dispositif sera composé, à terme, de trois couples de caméras : deux couples de bases verticales stéréoscopiques divergentes (imageant les façades de part et d’autre du véhicule) et un couple de base stéréoscopique horizontale (imageant les corps de rue). Dans sa version 2004, lors d'une mission sur Amiens, STÉRÉOPOLIS comportait juste une base verticale du côté gauche du véhicule et une base horizontale vers l'arrière du véhicule comme on peut le voir sur les Figures 1a et 1b.

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stereopolis2
Figure 1a. Vue d'ensemble de la plate-forme STÉRÉOPOLIS Figure 1b. Vue plus rapprochée des 4 têtes de caméras fixées sur les mats des antennes GPS
     
    L’acquisition des images par le système est parfaitement synchrone, ce qui est un net avantage
sur des caméras vidéos dont la synchronisation est classiquement de l’ordre de 1/25ème de seconde. Les bases stéréoscopiques verticales sont divergentes de manière à couvrir un champ vertical plus important afin de couvrir l’ensemble de la façade pour les façades les plus proches. Par contre, sur leur recouvrement la base verticale (celle-ci étant étalonnée) joue le rôle d’un télémètre (par appariement d’images). L’étalonnage géométrique de chacune des caméras et les positions et orientations relatives des caméras entre elles sont mesurées sur un polygone d’étalonnage. Les caméras sont équipées de capteurs CCD 4096 x 4096 pixels et d’objectifs 28 mm.

    En général, dans ce type de systèmes de cartographie mobile, le positionnement et l’orientation de la plate-forme dans l’espace sont assurés par un mélange des données issues de capteurs tels que GPS, centrale inertielle et odomètres. Toutefois, en milieu urbain dense de type européen, les masques et les multi-trajets GPS sont tels qu’on ne peut reposer uniquement sur le GPS même intégré avec une centrale inertielle pour estimer la cinématique de la plate-forme. L’originalité du système de géoréférencement de STÉRÉOPOLIS est que l’image est aussi utilisée comme le sous-système principal de détermination de la localisation et de l’orientation relative et absolue de la plate-forme dans l’espace. Le géoréférencement global et précis des clichés est obtenu par un système automatique d’« icono-triangulation » photogrammétrique qui intègre des primitives de liaisons points et segments et comme primitives d’appuis des segments horizontaux et verticaux de la scène et des lignes blanches de marquage au sol (reconstruites à partir de la base stéréoscopique horizontale) appariées avec les éléments d’une base de données de marquage au sol construite à partir d’images aériennes. Pour plus de détails techniques contacter bien sûr l'équipe ARCHI du laboratoire MATIS. Voici par exemple deux couples acquis sur Amiens en Figure2a (base verticale) et 2b (base horizontale).

bas
haut
Figure2a. Exemple d'un couple de la base verticale.

gauche
droite
Figure2b. Exemple d'un couple de la base horizontale

    Sur une scène terrestre telle qu'une façade, une dynamique de plus de 2000 niveaux de gris et un rapport Signal / Bruit de 300 permettent d'avoir des détails propres dans toutes les parties de l'objet "façade" comme le montrent les Figure3a à 3f.

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Figure3a. Extrait sous-échantillonné de l'image basse du couple de la Figure2a.

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cadreb
cadrec
Figure3b à 3d. Cadres a, b, c de la Figure 3a en pleine résolution et après réétalement de la dynamique

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Figure 3e à 3f. Cadres d et e de la Figure 3a en pleine résolution et après réétalement de la dynamique

    A partir des images de STÉRÉOPOLIS on va viser à mettre au point des outils semi-automatiques et automatiques pour la production de données à valeur ajoutée : Modèles Numériques de Façades (MNF), ortho-images de façades. Ces produits permettront également d’améliorer la qualité de localisation et d’enrichir la description géométrique des façades dans les modèles 3D réalisés à partir des images aériennes. Ils permettront, en outre, de réinjecter les limites de gouttières dans les processus automatiques de modélisation tridimensionnelle des toits. Ceci, afin d’obtenir des données 3D cohérentes aériennes et terrestres.

    Cette application terrestre a relancé les travaux du LOEMI sur les caméras couleur type BAYER puisqu'il n'est pas envisageable, du fait de la parallaxe, d'utiliser une caméra multi-canal sur STÉRÉOPOLIS. Dans un proche avenir, une des bases verticales sera équipée en couleur BAYER.

   





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