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A Parametric Model for Automatic 3D Building Reconstruction from high resolution Satellite Images

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Academic year: 2021

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(1)A Parametric Model for Automatic 3D Building Reconstruction from high resolution Satellite Images Florent Lafarge, Xavier Descombes, Josiane Zerubia, Marc Pierrot-Deseilligny. To cite this version: Florent Lafarge, Xavier Descombes, Josiane Zerubia, Marc Pierrot-Deseilligny. A Parametric Model for Automatic 3D Building Reconstruction from high resolution Satellite Images. [Research Report] RR-5687, INRIA. 2006, pp.29. �inria-00070326�. HAL Id: inria-00070326 https://hal.inria.fr/inria-00070326 Submitted on 19 May 2006. HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of scientific research documents, whether they are published or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés..

(2) INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE EN INFORMATIQUE ET EN AUTOMATIQUE. A Parametric Model for Automatic 3D Building Reconstruction from high resolution Satellite Images Florent Lafarge — Xavier Descombes — Josiane Zerubia — Marc-Pierrot Deseilligny. N° 5687 Septembre 2005. N 0249-6399. ISRN INRIA/RR--5687--FR+ENG. Thème COG. apport de recherche.

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(76) D = {xs ∈ I/s ∈ Si , i ∈ C}. æéç"è/æéà.

(77) š.  

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(83) i. i. ½. i ∈ C T i = A i × Fi. i. 2. i. Ai = {(Hg , Hc )/Hg ∈ [Hgmin , Hgmax ], Hc ∈ [Hcmin , Hcmax ]}. Àloqd‹‡q „N“ ‹q9’o‹qd|‡q9„[}

(84) ‹qd|‡’Pqd€}‡ ¬ªhq9«¬z}‡loq#ƒHq}O}q9‹m‚hˆ$‹‚{‚ˆ loqd †ƒHlH}„N“Y}‡loq#‹‚{‚ˆ }‡‚h’loq9 ¬ƒhl[}m‚hˆ }loq’N‹:Hpq}‹‡ €ºHp‚U“Uq9«0̉|‡q9q52Nƒh®o‹q¯hͽ ‘‚U‚ˆ@lNq9 ¬ƒhlH}:|!‹q¶Î[®o †}‡qb“U Pqd‹‡qd„H}Y †„ ®o‹N„ ‹qdH|9½ kmlNq9‹qˆ­‚h‹qhØ

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(88) g. c. . i. gmin. i. gmin. gmax. gmax. cmin. cmin. cmax. cmax. 4. Fi = {(a, b, c, d)/(a, b) ∈ [0, l]2 , (c, d) ∈ [0, L]2 , a+b ≤ l, c+d ≤ Land(l−a−b)(L−c−d) = 0}. mk loq@}‡qd‹‡p (l − a − b)(L − c − d) = 0 €9‚h„N|O}‡‹: ¬„N|0}loq#‹‡‚{‚hˆ/}‡‚h’´|O®o‹‡ˆ‰h€9qL}‚rPq#„[®o«¬«`̉|‡q9q 2Nƒh®o‹q#¯Hͽ ‘‚U‚ˆ}‚h’N|LÀ †}‡l¼8„o‚H„U²e„[®o«¬«"|‡®o‹Oˆ‰H€qh‹‡q ¬p’o‹‡‚HNN«†qH½kmloqd‹‡q9ˆ­‚h‹qhØN}‡loq3‹‚{‚ˆ}‡‚H’¶‚hˆ—}‡loq3’o‹‡‚H’P‚H|‡qd“ ’Nh‹hpq}‡‹ €Lp‚U“Uqd«= |r’P‚H †„[}‚h‹|Oq9ƒHpq9„H}F½  Ñ X: 9­&¥ 9 ;Õ : B  F.413,54  θ ∈ T i ∈ C ,; η > 0 θ  *  2)4  η  3 4    # 1  i i  i #   |a − b| < η   |c − d| < η  ** 24   η 4

(89) ,- 4  Ñ X: 9­¥&9 Õ;: N  .42,54    θ ∈ T i ∈ C

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(91) ,"2 S ! R     θ i 434   4  6    5 - . ) 2 i 4 *  i   S . |a − b| < η  |c − d| < η θi. i. i. è$èä[6\]^ _.

(92) ™.   #-  %  432 4X    %  4 *  -,. Hc. Hg. c. d. a. surface = 0. b. " †ƒH®o‹q#¯

(93) Šh‹hpq}‡‹ €ºp‚U“Uq9«/‚ˆ"o®N †«“U ¬„oƒH|. . . . C53?@+  7G1*1&</#G. ¾Lq9‹q3}‡loq8h ¬p |@}‡‚ 2N„N“b}‡lNqPqd|O}€‚h!„ 2Nƒh®o‹:} †‚H„ Ø/Àloqd‹‡q .., N ) = C }lN}@ˆ­‚h«¬«†‚À|º’o‹‡q 25TUqd“b€‹ †}‡q9‹ o½@ÊÄq3®N|‡qr.µmFzHqd|O hθ„›∈’oT’N=‹‡‚[hT€:l¶×Á{„o...‚2Àׄ›T}‚.Pq3‹‚ho®N(1, |O}#„N“›®Æ|Oqˆ­®N« ˆ­‚H‹’N‹:pq}q9‹mqd|O}‡ ¬p8} †‚H„’o‹‡‚Ho«†qdp8|9½ ¹e}€‚h„N|‡ |~}:|0 ¬„.“Uq 2N„N †„oƒ}loq#’P‚H|O}‡qd‹‡ ¬‚h‹ ƓUqd„N|O †}~z h ®N|‡ ¬„oƒ3µm2zhqd|0‹®o«¬qh½"ÊÄq#“Uq 2N„oqº}‡loq@pqdh|‡®o‹:o«¬q |‡’Nh€9q B(T), µ(.)) h||‡‚U€ }qd“ }‡‚ }‡loqb· q9Pqd|‡ƒh®Nq´pqFh|‡®o‹‡q µ(.) ½±Ê¼qb€9‚h„N|‡ “Uq9‹8}‡loqb‹h„N“U‚hp ªh‹‡ ho«†(T, q Θ “U ¬|O}‡‹ ¬o®U}‡qF“. ¬„ T Àlo €:l.ˆ­‚H«†«¬‚À|»}loq“Uq9„Æ|O †}ßz h “Uq 2N„oqd“´h|

(94) Ì J2Í 1 h(θ) = exp(−U (θ)) Àloqd‹‡q U ¬|8u@ ¬oN|q9„oq9‹ƒhzYh„N“ Z r„o‚H‹‡p8Z«¬ ¬Ï9 ¬„oƒ€‚h„Æ|~}:„H}‚ˆ$}loq“Uqd„N|O †}~zh½`¹ß„´p‚H|O}€9H|OqF|9Ø{}loq „o‚H‹‡p8h«† ¬Ï9 ¬„oƒ€‚H„N|~}:„[}€9h„o„o‚}Pq€9‚hp’o®U}qd“¼‚h‹#qF|~} †p8}qd“Ä|O ¬„N€9q3}‡lNq8|~}:}q|‡’Nh€9q“U †pqd„N|O ¬‚h„Ä ¬| ªhqd‹‡z!«‹ƒhqh½kmlNq9„/Ø Z |„o‚}q9ªh«†®Æ}‡qF“

(95) }‡lNq“Uq9„N|‡ †}ßz h ¬|„o‚}„o‚H‹‡p8«¬ ¬Ï9qd“/½ kmloqrY’P‚H|O}‡qd‹‡ ¬‚h‹ $“Uq9„Æ|O †}ßz¶‹q9’o‹qd|‡q9„[}|}‡loqr’o‹‚hNho †«¬ †}ßz´‚ˆ`}‡loq€‚h!„ 2Nƒh®o‹:} †‚H„ θ ∈ T Á{„o‚2À ¬„oƒ!}loq “o} ½ ŽL«¿}lo‚h®Nƒhl †}Y|Olo‚H®o«“Å‹‡ ¬ƒh‚H‹‡‚h®N|‡«†z Pq´À‹ ¿}‡}‡qd„ h(θ/D) Ø» †}!À ¬«†«Pq›€9«¬«¬qd“ h(θ) ¬„Å}lo ¬| ‹q9’P‚h‹‡}FD½µ

(96) z!®N|‡ ¬„oƒ8µmFzhqF|

(97) ‹®o«†qHØUÀ»q‚hU}: ¬„

(98) ÌBžHÍ h (θ)L(D/θ) h(θ) = ∝ h (θ)L(D/θ) g(D) Àloqd‹‡q |=}‡loq0«† ¬Áhq9«¬ ¬lo‚{‚U“=½ ¹e} ‹q9’o‹qd|‡q9„[}|D}‡lNq`’o‹‚hNho ¬«† †}ßzº‚ˆU‚hN|‡q9‹ª{ †„Nƒ

(99) }‡loq»“o}: Á[„N‚2À ¬„oƒ }loq#€9‚h„ L(D/θ) 2NƒH®o‹:}‡ ¬‚h„ θ ½ h (θ) |»}loq@’N‹‡ ¬‚h‹m“Uq9„Æ|O †}ßz!Àlo €:l«¬«†‚À|0}‡‚r‹q9ƒH®o«¬h‹‡ ¬Ï9q}loq#€9‚h„ 2NDƒH®o‹:}‡ ¬‚h„Æ|9½ 1. N. p. p. p. æéç"è/æéà.

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(106) }‡loqr’P‚H|O}‡qd‹‡ ¬‚h‹ =“Uq9„N|‡ †}ßz h

(107) ÌB¯HÍ θ = arg max h(θ) ¹ß„¼}‡loq8„o q T{}|‡qd€³} †‚H„/Ø/À»q8“Uq 2N„oq}‡loq«¬ ¬Áhq9«¬ †lo‚U‚U“›‚hˆ»‚h®N‹#pr‚o“Uq9«Ì‰h«¬|‡‚´€9«¬«¬qd“¼“o}Y}q9‹p8Í@h„N“›}loq ’o‹ ¬‚h‹

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(111) ÌW–hÍ L(D /θ ) = exp(−kf − xk ) , i ∈ C €‚H‹‡‹qd|‡’P‚h„N“o|0}‚r}loq„o‚h‹p “Uq 2N„oqd“.ˆ­‹‚hpÂ}‡loq#ˆ­®o„N€}‡ ¬‚h„¶|‡’Nh€9q@‚hˆ S }‚ R {z

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(113) ! à X X ÌešÍ 1 |f (s) − x | L(D/θ) = exp − card(S ) x{‚ÆØ}loqm«¬ ¬Áhq9«¬ †lN‚{‚U“ |«† ¬„oÁhqF“}‡‚@}loqmqd‹‡‹‚h‹‚ˆÆ}‡loq „N‚h‹p Pq9}ßÀ

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(125) ÌB™HÍ h (θ) = exp − [U (θ) + U (θ) + U (θ)] B A = YÕ/Õ  ¤ Ò   Ñ ¥d¦ Ò ¹ß„b®N‹‡Nh„bh‹‡qFh|dØPY«‹ƒhqp82Œ~‚H‹‡ †}~z´‚ˆ0o®o ¬«¬“o †„oƒ[|ºlN2ªhqr|Oz{ppq}‹‡ €‹‡‚{‚hˆ‰|9½#˶‚o“Uq9«|ºÀlo €lq„o‚} }«¬qdH|~}À

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(131) ÌB¡HÍ U (θ) = ω n (θ) + ω n (θ) ¹e}8€9h„ÝPq.„N‚}‡ €qF“ }‡lN}3}loq´|~}‹‡‚H„oƒh«¬z|Oz{ppq}‹‡ €!p‚U“oq9«|r‹qYpr‚H‹‡qYˆ‰Fªh‚H‹‡qF“Ä}lN„Ã}loqÀ»qdhÁ[«¬z |‡z{prpq9}‡‹ ¬€@‚H„oqd|d½ B A B  Ñ ¥9¥ Ñ ¦ Õ  ¦ Õ/Õ  G Ñ 9W;GD¥!§ 89#W :  Ñ : ¥ kmloq`ƒHq}‡}‡q9‹ ‚hˆ{‹‚{‚ˆ{loq9 ¬ƒhl[}|/‚hˆ{N®o †«“U ¬„oƒH|$‹q`“Uq9’Pqd„N“Uq9„[}$‚ˆU„oq9 ¬ƒhl{P‚h‹ †„oƒo®o ¬«“U †„NƒH|d½ ¹e} |/ ¬p’P‚h‹‡}„[} }‚ “oq 2N„oq „ ¬„H}q9‹:h€}‡ ¬‚h„ }q9‹‡p Àlo €lˆ‰2ªh‚h‹:|!}loqƒhq}‡}‡qd‹‚ˆ3‹‚{‚ˆloq9 ¬ƒhl[}¶«¬ †ƒH„opq9„[}Pq9}ßÀ»qdq9„ „oqd †ƒHl[P‚h‹ ¬„oƒr‚hUŒ~qd€³}:|9½ kmlo |m}‡q9‹p lNh|

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Références

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