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Vision et modélisation

  Participants : Christian Ah-Soon, Suzanne Collin, Philippe Dosch, David Burtin, Gérald Masini, Karl Tombre

Mots-clés : vision par ordinateur, reconstruction 3D, analyse de scène, segmentation d'image, analyse de document

Pour simuler des environnements architecturaux et urbains complexes, et pouvoir y naviguer, à terme, de manière virtuelle, il est nécessaire de les modéliser. Pour cela, nous pensons que les techniques de vision, comme outils de perception (éventuellement combinés avec d'autres techniques d'acquisition), peuvent permettre d'augmenter le niveau de complexité des informations qu'il est possible d'acquérir sur le réel. Quand les environnements sont d'une grande complexité, les modèles qu'on peut actuellement obtenir par les techniques de vision sont néanmoins insuffisants, à la fois en précision et en densité, et ne peuvent finalement fournir qu'une esquisse de l'environnement. Cependant, même une telle modélisation rudimentaire est appréciable quand il s'agit, par exemple, de fournir le modèle de toute une ville ; il serait en effet peu réaliste de construire celui-ci à la main. De plus, la fusion avec des connaissances fournies par d'autres sources (capteurs 3D) ou connues au préalable (plans) peut mener à des modèles plus robustes et plus complets. Nous nous appuyons notamment sur les compétences de l'équipe en analyse de documents graphiques [8, 17, 29].

C'est dans ce contexte que nous étudions deux problèmes de modélisation d'environnements architecturaux et urbains. Dans une première étude, l'objectif est de reconstruire un modèle 3D d'une ville complète, à partir de plusieurs sources de données : vues aériennes, plan cadastral numérisé, modèle numérique de terrain (MNT ). L'objectif ultime est de fusionner les informations fournies par ces différentes sources pour construire un modèle géométrique 3D le plus complet possible de l'environnement urbain considéré. Ce modèle pourra être enrichi ultérieurement avec des informations provenant d'autres sources (habillage des façades, par exemple) et exploité pour visualiser des perspectives, pour simuler un trajet dans la zone urbaine, pour préparer des plans d'intervention, ou pour fournir une assistance à la planification urbaine, par exemple.

Cette année, nous avons travaillé sur les points suivants :

• recherche des surfaces bâties sur plan cadastral par regroupement perceptuel des indices issus de la vectorisation du plan ;
• mise au point de la première version du module de mise en correspondance entre une segmentation du modèle numérique d'élévation et des surfaces bâties extraites du cadastre.

Une deuxième étude porte sur l'analyse de plans d'architecture pour la modélisation d'un édifice. L'idée est de numériser et d'analyser des plans de type avant-projet (permis de construire), pour aboutir à une modélisation en termes d'entités architecturales, permettant en particulier la ``navigation'' virtuelle dans l'édifice. Un travail de thèse a démarré à l'automne 1995 sur ce sujet. Dans un premier temps, nous abordons le problème de l'analyse 2D du plan de chaque étage pris individuellement. Un premier ensemble de méthodes a été mis au point, permettant de séparer les ``couches'' géométriques (traits forts, hachurage, traits fins, annotations) et de reconnaître les entités de base telles que les murs, les cloisons intérieures, et les principales menuiseries (fenêtres et portes) [33]. La figure 2 illustre un résultat préliminaire obtenu par simple extrusion de certains de ces éléments.

  
Figure 2: Analyse de plans d'architecture -- (a) image originale -- (b) extrusion des murs et cloisons, avec positionnement des fenêtres, après analyse du plan.

Ce travail se poursuit dans deux directions :

• enrichissement de l'ensemble des entités architecturales reconnues,
• mise en correspondance de plusieurs étages et éventuellement de coupes, pour reconstruire un modèle 3D de l'édifice.

En complément de ce travail, nous démarrons à l'automne 1996 un contrat avec le CNET (cf. § 4.2.2 ), également sur la reconstruction 3D d'intérieurs de bâtiments à partir des plans d'architecture, mais avec une approche plus interactive. L'application sous-jacente est l'aide au positionnement d'antennes pour la propagation d'ondes hertziennes (téléphonie mobile en intérieur...). Une autre thèse débute dans ce cadre ; tout en exploitant dans toute la mesure du possible les résultats déjà obtenus en analyse automatique, il s'agira dans ce contexte de prévoir la présence de ``l'homme dans la boucle'' à chaque étape du processus, donc de proposer une méthode semi-automatisée de reconstruction. Le maximum de tâches est bien entendu réalisé par le système, mais avec une interface homme-machine adaptée et une intégration complète de méthode d'édition et d'interaction à chaque étape de la reconstruction.

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