Pattern recognition from remotely-sensed images of urban areas
Reconnaissance de formes dans des images de télédétection du milieu urbain
Résumé
The Ph.D. studies deal with a new method of the extraction, semi-automatic and hierarchic, of quadrangular urban road network from high spatial resolution imagery. The method is based on a model of streets, and makes use of both the multiresolution analysis and the wavelet transform. The model of streets integrates the geometrical, radiometric and topographical properties of the different classes of streets. It is explicit and generic. A model of road network has been elaborated too. This model is based on the properties of simplified connectivity and hierarchy. The multiresolution analysis, by way of a multiscale analysis of images, allows the extraction of both sides of streets in a class-by-class way. The wavelet transform enables the modeling of information at different characteristic scales, and permits the drawing of their topography by the extraction of their reservations. These extractions have been made by two iterative and multiresolution algorithms. Several quantitative criteria have been defined in cooperation with urban cartographers. They are based on the surface and the location of streets, and on some connectivity indices of the road network. The method has been applied to spaceborne and airborne images of urban areas with different spatial and spectral resolution. The extracted streets are located to around 2 pixels from references whatever the resolution. The method allows a partial automation of the cartographic tasks of urban areas.
Cette thèse présente une nouvelle méthode, semi-automatique et hiérarchique, d'extraction du réseau routier urbain à partir d'images de télédétection de très haute résolution spatiale. La méthode est basée sur le modèle de rues développé dans cette thèse, et sur les deux outils mathématiques que sont l'analyse multirésolution et la transformée en ondelettes. Le modèle de rues intègre les propriétés radiométriques, géométriques et topographiques des différents types de rues présents dans les réseaux routiers urbains. Il est explicite et générique. Un modèle de réseau routier a également été élaboré. Il est basé sur des propriétés de connexité simplifiée et de hiérarchie du réseau. L'analyse multiéchelle des images, obtenue par une analyse multirésolution, conduit à l'extraction, hiérarchique, des bords des différentes rues du réseau. La modélisation de l'information à différentes échelles caractéristiques, par la transformée en ondelettes, permet d'en établir la topographie, c'est à dire d'en extraire les terre-pleins. Ces extractions s'effectuent par deux algorithmes multirésolutions et itératifs. Des critères quantitatifs d'évaluation ont été développés en liaison avec des cartographes urbanistes. Ils sont basés sur l'emprise et la localisation des rues, et sur des indices de connexité du réseau routier quadrangulaire. Cette méthode a été appliquée à des images de différentes résolutions spatiales et spectrales. Les rues ainsi extraites sont positionnées avec une erreur moyenne de 2 pixels quelle que soit la résolution des images originales. Cette méthode permet une automatisation partielle des taches de cartographie du milieu urbain.