Segmentation d'images aériennes par coopération LPE-régions et LPE-contours. Application à la caractérisation de toitures
Abstract
In this paper, an image segmentation strategy for roof modeling from aerial images is proposed. For that, an orthopho- toplan segmentation method based on a cooperation technique including edge based segmentation and region based segmentation is proposed. Both segmentation techniques are assured by watershed algorithm. The proposed strategy is composed of three steps: (i) A preprocessing step that consists in preprocessing the input image with an appropriate couple of invariant/gradient optimized for the application. To this end, a series of tests allowing to choose the appropriate colorimetric invariant among a set of 24 invariants and define the best suitable gradient among a set of 14 gradients of the literature is carried. (ii) The second step is composed of two main treatments: On the one hand, the preprocessed image is segmented by the watershed regions coupled with an efficient regions merging technique. On the other hand, the preprocessed image is segmented by the watershed lines. The region merging process includes a merging criteria based on radiometric and geometrical features adapted to the orthophotoplan particularities. In order to calculate one of the merging criteria, a 2D modeling of roof ridges is proposed. (iii) The third step consists in exploiting the advantages of each method and thus achieve reliable segmentation results. Experiments have been carried out on an orthophotoplan containing 100 roofs with varying complexity and evaluated with VINET criteria using a ground truth image in order to prove the robustness and the reliability of the proposed strategy. The proposed cooperation method produces a segmentation rate of 96% compared to 83% and 88% obtained with watershed regions and watershed lines, respectively.
Dans cet article, nous présentons une stratégie de segmentation d'images aériennes pour la caractérisation de toitures. Pour ce faire, une méthode de segmentation d'orthophotoplans basée sur une technique de coopération intégrant une segmentation par régions et une segmentation par contours est proposée. Les deux techniques de segmentation sont assurées par l'algorithme de la Ligne de Partage des Eaux (LPE). L'approche proposée est composée de trois étapes : (i) Une étape de pré-traitement qui consiste à prétraiter l'image initiale avec un couple invariant/gradient approprié et optimisé pour l'application. Pour cela, une série de tests permettant de choisir, d'une part, l'invariant colorimétrique le plus approprié parmi 24 invariants et, d'autre part, le meilleur gradient parmi 14 gradients issus de la littérature est réalisée. (ii) La deuxième étape comporte deux stratégies de segmentation par LPE. L'image pré-traitée est segmentée d'une part par une LPE-régions couplée à une stratégie de fusion de régions, et d'autre part, par une LPE-contours. Le processus de fusion de régions intègre des critères de fusion fondés sur des grandeurs radiométriques et géométriques adaptés aux particularités des orthophotoplans traités. Une technique de caractérisation 2D des arêtes de toitures par une analyse de segments est proposée afin de calculer l'un des critères de fusion. (iii) La troisième étape consiste à combiner les avantages de chaque méthode dans un même schéma de segmentation coopératif afin d'aboutir à un résultat de segmentation fiable. Les tests ont été effectués sur un orthophotoplan contenant 100 toitures de complexité variée et évalués avec le critère de VINET utilisant une segmentation de référence afin de prouver la robustesse et la fiabilité de l'approche proposée. La stratégie de coopération proposée permet d'aboutir à un taux de segmentation de 96% contre 83% pour une LPE-régions seule ou 88% pour une LPE-contours seule.
Origin | Publisher files allowed on an open archive |
---|