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Photogrammétrie numérique
Livre Photogrammétrie numérique

Hermès science publications

  • Disponible - 55.7 PHO

    Niveau 2 - Sciences

Livre

Photogrammétrie numérique

  • Contributeur(s)
  • Éditeur(s)
  • Date
    • 2001
  • Notes
    • Bibliogr. p. 363-376. Index
    • ENSG = École nationale des sciences géographiques. IGN = Institut géographique national
  • Langues
    • Français
  • Description matérielle
    • 376 p.-XVI p. de pl. en coul. : ill., couv. ill. en coul.b ; 24 cm
  • Collections
  • Sujet(s)
  • ISBN
    • 2-7462-0311-1
  • Indice
    • 55.7 Photogrammétrie, photo-interprétation, télédétection
  • Quatrième de couverture

    • La photogrammétrie, technique permettant de lever des cartes à partir de photographies aériennes stéréoscopiques, connaît actuellement une évolution très rapide. L'incursion du numérique, au cours des années 1990, a permis non seulement une forte réduction des coûts mais aussi une amélioration de la qualité. Cette révolution a été complétée récemment par l'introduction des caméras aériennes numériques, fournissant des images bien supérieures aux photographies argentiques sur le plan de la fidélité radiométrique, du niveau du bruit et de la qualité géométrique.

      Le matériel photogrammétrique actuel, qui recourt à des PC dans la plupart des cas, n'est donc plus une limite à la large diffusion de la photogrammétrie, en particulier vers des populations techniques complètement nouvelles. Cependant, l'utilisation de ces outils sans une connaissance assez approfondie peut s'avérer parfois délicate.

      Photogrammétrie numérique présente donc les bases fonctionnelles dans ce domaine, ainsi que les concepts nécessaires pour acquérir une autonomie suffisante dans l'utilisation de ces nouveaux outils. Il permet aussi aux spécialistes de photogrammétrie classique de trouver une synthèse des possibilités ouvertes par les évolutions récentes.


  • Tables des matières

      • Photogrammétrie numérique

      • sous la direction de Michel Kasser

      • Yves Egels

      • Hermes Science publications

      • Avant-propos15
      • Chapitre 1. Acquisition des images - Aspects physiques et instruments19
      • 1.1. Modèle mathématique de la géométrie de l'image aérienne20
      • 1.1.1. Perspective mathématique d'un point de l'espace20
      • 1.1.2. Quelques outils mathématiques22
      • 1.1.2.1. Représentation des matrices rotation, exponentielle et axiateur22
      • 1.1.2.2. Différentielle d'une matrice rotation24
      • 1.1.2.3. Relation différentielle liant m aux paramètres de la perspective24
      • 1.1.3. Géométrie réelle des images25
      • 1.1.3.1. Correction de courbure de terre25
      • 1.1.3.2. Réfraction atmosphérique27
      • 1.1.3.3. À l'entrée dans l'avion30
      • 1.1.3.4. Distorsion de l'optique31
      • 1.1.3.5. Déformations du capteur32
      • 1.1.3.6. Modélisation des défauts non quantifiables33
      • 1.1.4. Quelques règles pratiques33
      • 1.2. Effets radiométriques de l'atmosphère et des optiques35
      • 1.2.1. Diffusion atmosphérique: diffusion Rayleigh et diffusion de Mie35
      • 1.2.1.1. Diffusion Rayleigh36
      • 1.2.1.2. Diffusion par les aérosols (diffusion de Mie)36
      • 1.2.2. Effets de la diffusion atmosphérique en prise de vues aériennes41
      • 1.2.3. Problèmes radiométriques liés aux optiques employées43
      • 1.3. Colorimétrie44
      • 1.3.1. Introduction44
      • 1.3.2. La vision trichromatique45
      • 1.3.3. Modélisation des couleurs46
      • 1.3.4. Étude d'espaces colorimétriques classiques, le RVB, l'ITS et le L*a*b*46
      • 1.3.4.1. L'espace RVB46
      • 1.3.4.2. L'espace ITS47
      • 1.3.4.3. L'espace L*a*b*51
      • 1.3.5. Répartition des couleurs d'une image dans les différents espaces52
      • 1.3.6. Conclusion53
      • 1.4. Géométrie des images aériennes et spatiales54
      • 1.4.1. Images à champ large et images à champ étroit54
      • 1.4.2. Géométries des images dans les capteurs56
      • 1.4.2.1. Géométrie conique: utilisation de films ou de matrices DTC56
      • 1.4.2.2. Géométrie cylindro-conique: utilisation de barrettes DTC57
      • 1.4.3. Conclusion59
      • 1.5. Acquisition d'images numériques avec des caméras aéroportées à DTC59
      • 1.5.1. Introduction59
      • 1.5.2. Capteurs DTC en barrette62
      • 1.5.3. Capteurs DTC matriciels64
      • 1.5.4. Cahiers de charges de prises de vues aériennes numériques66
      • 1.6. Utilisation d'images radar en photogrammétrie67
      • 1.6.1. Introduction67
      • 1.6.1.1. Un appareil actif68
      • 1.6.1.2. Précision de localisation absolue68
      • 1.6.1.3. Sensibilité au relief68
      • 1.6.1.4. Cohérence69
      • 1.6.1.5. Effets atmosphériques69
      • 1.6.2. Radargrammétrie69
      • 1.6.3. Interférométrie70
      • 1.6.4. Radarclinométrie (mesure de formes à partir des ombres)71
      • 1.7. Emploi de télémètres laser aéroportés pour la détermination de MNS73
      • 1.7.1. Technologies employées, performances73
      • 1.7.2. Comparaisons avec la photogrammétrie75
      • 1.7.3. Perspectives, conclusions78
      • 1.8. Emploi d'analyseurs à balayage (scanners) pour numériser des photographies aériennes78
      • 1.8.1. Introduction78
      • 1.8.2. Technologie des analyseurs à balayage80
      • 1.8.2.1. Les capteurs80
      • 1.8.2.2. Conception mécanique82
      • 1.8.3. Taille de pixel d'analyse82
      • 1.8.4. Qualité radiométrique, mesure des couleurs83
      • 1.8.5. Analyseurs à balayage A3 grand public83
      • 1.9. Relations entre précision radiométrique et précision géométrique en imagerie numérique84
      • 1.9.1. Introduction84
      • 1.9.2. La précision radiométrique85
      • 1.9.2.1. Caméra numérique85
      • 1.9.2.2. Images digitalisées85
      • 1.9.3. La précision géométrique87
      • 1.9.3.1. Précision de localisation88
      • 1.9.3.2. Résolution spatiale92
      • 1.9.4. Conclusion générale95
      • Chapitre 2. Techniques de restitution d'images numériques97
      • 2.1. Améliorations des images numériques98
      • 2.1.1. Manipulation d'histogramme98
      • 2.1.1.1. Définition de l'histogramme d'une image98
      • 2.1.1.2. Représentation visuelle des données99
      • 2.1.1.3. Généralités sur la modification d'histogramme100
      • 2.1.1.4. Étalement de la dynamique101
      • 2.1.1.5. Égalisation d'histogramme102
      • 2.1.1.6. Obtention d'un histogramme de forme quelconque104
      • 2.1.1.7. Amélioration de contraste local104
      • 2.1.2. Filtrage - Suppression du bruit107
      • 2.1.2.1. Le bruit dans les images107
      • 2.1.2.2. Mise en oeuvre du filtrage par convolution108
      • 2.1.2.3. Filtrage linéaire dans le domaine spatial109
      • 2.1.2.4. Filtrage non linéaire dans le domaine spatial110
      • 2.1.2.5. Filtre médian110
      • 2.1.2.6. Filtrage adaptatif111
      • 2.1.2.7. Filtrage dans le domaine fréquentiel113
      • 2.1.3. Rehaussement des contours114
      • 2.1.3.1. Les méthodes du gradient114
      • 2.1.3.2. Les méthodes de passage par zéro de la dérivée seconde116
      • 2.1.4. Conclusion118
      • 2.2. Compression des images numériques118
      • 2.2.1. Intérêt de la compression des images numériques118
      • 2.2.2. Critères de choix d'un algorithme de compression120
      • 2.2.3. Quelques éléments théoriques120
      • 2.2.3.1. Corrélation des données image120
      • 2.2.3.2. Notion d'entropie121
      • 2.2.3.3. Compression réversible122
      • 2.2.3.4. Compression avec pertes122
      • 2.2.4. Présentation des divers types d'algorithmes123
      • 2.2.4.1. Architecture générale123
      • 2.2.4.2. Algorithmes réversibles125
      • 2.2.4.3. Algorithmes avec pertes126
      • 2.2.5. Compression multispectrale131
      • 2.2.6. Perspectives131
      • 2.3. Utilisation du GPS en photogrammétrie132
      • 2.3.1. Utilisation du GPS pour les prises de vues aériennes132
      • 2.3.1.1. Introduction132
      • 2.3.1.2. La navigation132
      • 2.3.1.3. La détermination des sommets de prises de vues pour l'aérotriangulation133
      • 2.3.1.4. La mesure d'attitude135
      • 2.3.1.5. Terminologie GPS135
      • 2.3.2. Utilisation du GPS en aérotriangulation136
      • 2.3.2.1. Comment limiter les travaux de stéréopréparation?136
      • 2.3.2.2. Utilisation de mesures annexes lors du vol137
      • 2.3.2.3. Positionnement par GPS138
      • 2.3.2.4. Étude du mode trajectographie140
      • 2.3.2.5. Raccordement de l'antenne GPS au centre optique de la chambre de prise de vues141
      • 2.3.2.6. Conclusion141
      • 2.4. Automatisation de l'aérotriangulation142
      • 2.4.1. Introduction142
      • 2.4.1.1. Présentation142
      • 2.4.1.2. Notions de base143
      • 2.4.2. Objectifs de la sélection de points d'intérêt143
      • 2.4.2.1. Fiabilité144
      • 2.4.2.2. Précision144
      • 2.4.2.3. Nombre de points de liaison144
      • 2.4.3. Méthodes145
      • 2.4.3.1. Méthodes de détection de points145
      • 2.4.3.2. Calculs de points homologues147
      • 2.4.3.3. Fiabilité147
      • 2.4.3.4. Précision151
      • 2.4.3.5. Place de la photogrammétrie152
      • 2.4.4. Discussion152
      • 2.4.4.1. Le capteur153
      • 2.4.4.2. La scène153
      • 2.4.4.3. Considérations algorithmiques157
      • 2.4.5. Constitution automatique de tableau d'assemblage158
      • 2.4.5.1. Les images sont traitées après un fort sous-échantillonnage158
      • 2.4.5.2. Détection de points d'intérêt158
      • 2.4.5.3. Traitement d'un couple d'images d'orientation voisine158
      • 2.4.5.4. Traitement d'une bande159
      • 2.4.5.5. Traitement d'un bloc159
      • 2.4.5.6. Optimisation de bloc160
      • 2.4.5.7. Étude des paramètres pour la constitution du tableau d'assemblage161
      • 2.4.6. Conclusion162
      • 2.5. Stations de travail photogrammétriques numériques162
      • 2.5.1. Fonctions d'un appareil de restitution photogrammétrique162
      • 2.5.2. Technologie163
      • 2.5.2.1. Matériel163
      • 2.5.2.2. Algorithmes photogrammétriques165
      • 2.5.3. Affichage des données image et vecteur166
      • 2.5.3.1. Affichage des images166
      • 2.5.3.2. Zooms et déplacement subpixellaire167
      • 2.5.3.3. Traitement d'images168
      • 2.5.3.4. Rééchantillonnage épipolaire168
      • 2.5.3.5. Affichage des vecteurs170
      • 2.5.4. Fonctionnalités170
      • 2.5.4.1. Gestion des données171
      • 2.5.4.2. Fonctionnalités photogrammétriques de base173
      • 2.5.4.3. Fonctionnalités photogrammétriques évoluées174
      • 2.5.4.4. Limitations176
      • Chapitre 3. Confection de modèles numériques de terrain et de surfaces177
      • 3.1. Définition des MNT et MNE et spécifications178
      • 3.1.1. Définition des MNS, MNE et MNT178
      • 3.1.2. Spécification des MNE178
      • 3.1.3. Représentation de Modèles Numériques179
      • 3.1.3.1. Grille à trame régulière (GR)179
      • 3.1.3.2. Réseaux irréguliers de triangles (RIT, TIN en anglais)180
      • 3.1.3.3. Lignes caractéristiques de la surface182
      • 3.2. Qualité des MNS: validation interne et externe183
      • 3.2.1. Commentaires de base sur la qualité des MNS183
      • 3.2.2. Les facteurs de qualité des MNS184
      • 3.2.2.1. L'exactitude de l'emplacement du point184
      • 3.2.2.2. La structure de la grille184
      • 3.2.2.3. Densité de la grille185
      • 3.2.2.4. Les formats de données185
      • 3.2.3. La validation interne185
      • 3.2.4. La validation externe186
      • 3.3. Acquisition 3D de données issues d'images visibles187
      • 3.3.1. Formulation d'un processus individuel automatique de mise en correspondance de points188
      • 3.3.1.1. Les attributs d'entité et la mesure de la ressemblance188
      • 3.3.1.2. La fonction d'interpolation188
      • 3.3.1.3. Un problème mal posé et combinatoire189
      • 3.3.1.4. L'appariement basé sur le voisinage: une première solution à l'ambiguïté189
      • 3.3.1.5. Définition de la mise en correspondance d'images191
      • 3.3.1.6. Les hypothèses géométriques192
      • 3.3.1.7. L'appariement basé sur les détails192
      • 3.3.1.8. Contraintes géométriques de la paire stéréoscopique: une deuxième solution au problème de l'ambiguïté192
      • 3.3.2. Appariement stéréo depuis l'espace image (SMI pour Stereo Matching from Image)193
      • 3.3.2.1. Lignes épipolaires193
      • 3.3.2.2. Rééchantillonnage épipolaire195
      • 3.3.2.3. Définir un intervalle pour la recherche de la corrélation196
      • 3.3.2.4. Échantillonnage de l'espace de recherche et estimation de la position homologue197
      • 3.3.2.5. Gestion des erreurs d'orientation relative198
      • 3.3.2.6. Localisation 3D de points homologues199
      • 3.3.2.7. Relation entre précision 3D et précision de corrélation200
      • 3.3.2.8. La précision intrinsèque de corrélation202
      • 3.3.3. Corrélation stéréo dans l'espace objet (SMO, pour Stereo Matching from Object space)203
      • 3.3.4. Rééchantillonnage des imagettes de corrélation204
      • 3.3.4.1. Les difficultés dues aux différences d'image205
      • 3.3.5. Traiter les problèmes globalement209
      • 3.3.6. Traiter les problèmes localement: fenêtres de dimensions et de formes adaptables209
      • 3.3.6.1. Traiter les régions homogènes et les structures périodiques209
      • 3.3.6.2. Traiter les parties cachées210
      • 3.3.6.3. Traitement des discontinuités210
      • 3.3.6.4. Traitement des distorsions géométriques dues aux pentes212
      • 3.3.7. Stratégies pour la génération d'un MNE à partir d'une paire stéréoscopique214
      • 3.3.7.1. Corrélation d'entités de base et échantillonnage spatial215
      • 3.3.7.2. Initialisation du processus de corrélation216
      • 3.3.7.3. Utiliser les points de liaison216
      • 3.3.7.4. Corrélation hiérarchisée216
      • 3.3.7.5. Méthodes de l'espace objet et de l'espace image216
      • 3.3.7.6. Amélioration du processus en cherchant une solution globale217
      • 3.3.7.7. Détection des échantillons 3D erronés218
      • 3.3.7.8. Trouver la meilleure surface 3D de façon globale219
      • 3.3.8. Un exemple de stratégie pour les paysages urbains complexes: la programmation dynamique appliquée à la corrélation globale et hiérarchisée des lignes épipolaires conjuguées222
      • 3.3.8.1. Qu'est-ce que la programmation dynamique dans le cas de corrélation d'images épipolaires?222
      • 3.3.8.2. La fonction de ressemblance222
      • 3.3.8.3. Possibilités pour les trajectoires223
      • 3.3.8.4. La fonction d'énergie224
      • 3.3.8.5. Application224
      • 3.3.8.6. Les trajectoires défendues: comment introduire de nouvelles contraintes225
      • 3.3.8.7. Quelles difficultés assorties la programmation dynamique résout-elle?226
      • 3.3.9. Les limites du stéréo-traitement pour la génération de MNE: images obtenues avec les caméras numériques228
      • 3.3.10. Les limites du stéréo-traitement pour la génération de MNE: les vues multiples229
      • 3.3.10.1. Les vues multiples: fusion des MNE élémentaires obtenus sur chaque paire stéréoscopique230
      • 3.3.10.2. Produire le MNE avec toutes les images en même temps: un traitement de mise en correspondance multi-image dans l'espace objet232
      • 3.3.10.3. Une fonction de ressemblance multi-image233
      • 3.3.10.4. Une pondération de la similarité radiométrique234
      • 3.3.10.5. Résultats de MNE issus de vues multiples et impact de la dimension de la fenêtre235
      • 3.3.10.6. Auto-évaluation de la mise en correspondance et filtrage des fausses corrélations237
      • 3.3.11. Produire un MNT à partir d'un MNE: enlever bâtiments, ponts, végétation, etc239
      • 3.4. Du modèle numérique de surface au modèle numérique de terrain239
      • 3.4.1. Filtrage du MNS240
      • 3.4.2. Segmentation et élimination du sursol240
      • 3.4.2.1. Segmentation du MNS240
      • 3.4.2.2. Segmentation d'une orthophotographie superposable au MNS242
      • 3.4.3. Sélection des points sol dans le MNS242
      • 3.4.4. Conclusion243
      • 3.5. Reconstruction de modèles numériques de surfaces (MNS)243
      • 3.5.1. Modèles numériques d'élévations sous forme de RIT (réseaux irréguliers de triangles)243
      • 3.5.2. Constitution d'un MNT sous forme d'une grille régulière d'altitudes, à partir de courbes de niveau en mode-vecteur247
      • 3.5.2.1. Position du problème - Notion de surface topographique247
      • 3.5.2.2. Approximation de la surface topographique par une surface à faces triangulaires (irrégulières)249
      • 3.5.2.3. Approximation de la surface topographique par une surface spline plaque-mince255
      • 3.5.2.4. Approximation de la surface topographique par une surface grille-élastique261
      • 3.5.3. Mélange de courbes de niveau et de mesures 3D dans les images268
      • 3.5.4. Production d'un MNT avec un semis de points et les lignes caractéristiques268
      • 3.6. Extraction des lignes caractéristiques du relief269
      • 3.6.1. Quelques définitions liées au relief269
      • 3.6.1.1. Préambule aux définitions269
      • 3.6.1.2. Définitions des éléments caractéristiques principaux du relief271
      • 3.6.1.3. Définitions d'éléments caractéristiques secondaires du relief273
      • 3.6.1.4. Notions de réseau de drainage et bassin versant275
      • 3.6.2. Extraction de thalwegs à partir de points de départ275
      • 3.6.3. Extraction de thalweg par calcul d'écoulement global ou accumulation277
      • 3.6.3.1. Calcul des surfaces drainées277
      • 3.6.3.2. Prise en compte des artefacts du MNT283
      • 3.6.3.3. Résultats annexes287
      • 3.6.4. Extraction de thalwegs à partir de propriétés locales288
      • 3.6.4.1. Par analyse de la représentation discrète288
      • 3.6.4.2. Par analyse d'une représentation continue289
      • 3.6.4.3. Synthèse292
      • 3.6.5. Des domaines applicatifs nombreux293
      • 3.6.5.1. La hiérarchisation d'un réseau hydrographique293
      • 3.6.5.2. Le lissage cartographique295
      • 3.6.5.3. Délimitation automatique des bassins versants295
      • 3.6.5.4. Édition manuelle de MNT296
      • 3.6.5.5. Vers une partition du terrain en zones homogènes?297
      • 3.6.5.6. Approche complémentaire299
      • 3.7. De l'image aérienne brute à l'orthophotographie: différents niveaux de rectification299
      • 3.7.1. Introduction299
      • 3.7.2. Qu'est ce qu'une orthophotographie?300
      • 3.7.3. Le marché de l'orthophotographie aujourd'hui302
      • 3.7.4. Les différents niveaux de rectification302
      • 3.7.5. Les facteurs intervenant dans la qualité des produits304
      • 3.7.6. Conclusion305
      • 3.8. Fabrication pratique des orthophotographies numériques306
      • 3.8.1. Introduction306
      • 3.8.2. Ligne de raccord307
      • 3.8.3. Égalisation radiométrique308
      • 3.8.4. Conclusion309
      • 3.9. Problèmes pratiques de production d'orthophotographies310
      • 3.9.1. L'homogénéité des radiométries311
      • 3.9.2. L'interprétation des dévers du sursol312
      • 3.9.3. Étirement des pixels313
      • 3.9.4. Difficultés liées au type de paysage314
      • 3.9.5. Difficultés liées à la géométrie315
      • Chapitre 4. Applications métrologiques de la photogrammétrie numérique317
      • 4.1. Photogrammétrie architecturale317
      • 4.1.1. Présentation317
      • 4.1.2. Stratégies pour le traitement des images318
      • 4.1.2.1. Images isolées318
      • 4.1.2.2. Traitement de couples de clichés stéréoscopiques320
      • 4.1.2.3. Restitution de bloc de clichés321
      • 4.1.3. Systèmes d'acquisition d'images324
      • 4.1.3.1. Remarques générales324
      • 4.1.3.2. Chambres photographiques326
      • 4.1.3.3. Scanners327
      • 4.1.3.4. Chambres à DTC328
      • 4.1.3.5. Quelle chambre utiliser?331
      • 4.1.4. Aperçu des méthodes et des systèmes existants pour la photogrammétrie architecturale331
      • 4.1.4.1. Remarques générales331
      • 4.1.4.2. Recommandations pour de simples levers photogrammétriques architecturaux332
      • 4.1.4.3. Rectification d'images numériques333
      • 4.1.4.4. Systèmes de mesure monoscopiques multi-images335
      • 4.1.4.5. Systèmes de mesure de couples d'images stéréoscopiques339
      • 4.1.5. Structures des objets 3D342
      • 4.1.5.1. Remarques générales342
      • 4.1.5.2. Classification de modèles 3D344
      • 4.1.5.3. Modèles filaires345
      • 4.1.5.4. Modèles surfaciques347
      • 4.1.5.5. Modèles volumétriques347
      • 4.1.5.6. Modèles hybrides349
      • 4.1.6. Réalité visuelle350
      • 4.2. Métrologie photogrammétrique352
      • 4.2.1. Introduction352
      • 4.2.2. Matériels353
      • 4.2.3. Cas d'emploi354
      • 4.2.3.1. Domaine médical355
      • 4.2.3.2. Objets en mouvement355
      • 4.2.3.3. Contrôles de pièces de chaudronnerie. Comparaison avec les MMT356
      • 4.2.3.4. Levers d'intérieurs de grottes ornées ou de fresques356
      • 4.2.3.5. Levers d'objets à haute température357
      • 4.2.4. Problèmes typiques de la métrologie photogrammétrique357
      • 4.2.4.1. Cas des surfaces unies358
      • 4.2.4.2. Cas des surfaces réfléchissantes358
      • 4.2.4.3. Numérotation des cibles358
      • 4.2.5. Conclusions, perspectives359
      • 4.3. Annexes: comité international pour la photogrammétrie architecturale360
      • 4.4. Adresses Internet utiles361
      • Bibliographie363
      • Index377

  • Origine de la notice:
    • BNF

  • Disponible - 55.7 PHO

    Niveau 2 - Sciences

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