Approche directe de L'estimation automatique de L'orientation 3D d'images. (A Direct Approach to Automatic Assessment of 3D Images Orientation)

Recemment, la geomatique grand public s'est emparee de la representation3D des bâtiments. Le besoin d'acquerir des images et de les restituer en3D, sous forme de maquettes parfaitement fideles a la realite, est ainsi devenu immense. On a donc vu, depuis une decennie, se construire des vehicules capables de photographier en stereoscopie des villes entieres, et il a fallu concevoir les algorithmes capables de traiter ces enormes quantites d'images. Tres naturellement, les industriels en charge de ces problemes se sont tournes vers les outils de vision par ordinateur et de robotique, tres bien adaptes aux calculs temps reel, oubliant l'essentiel de l'heritage de la photogrammetrie, orientee quant a elle vers une extreme precision, jugee ici commune une moindre priorite. Neanmoins, les algorithmes publies en vision par ordinateur presentaient de reels defauts lorsqu'ils etaient appliques a des surfaces planes et, manque de chance, ce cas est extremement courant dans des scenes urbaines (les facades …. ). Les recherches menees dans le cadre de cette these ont porte sur la recherche de solutions nouvelles, capables d'exploiter les specificites de telles images : tout d'abord, les travaux ont cherche a accelerer l'orientation relative des images, en tirant benefice des points de fuite figurant dans celles-ci. Pour ce faire, de nouvelles methodes d'extraction automatique de ces points ont ete mises au point, bien plus importantes que celles disponibles jusqu'ici. Ensuite, les recherches ont porte sur les moyens de corriger le defaut evoque precedemment pour les surfaces planes, et de nouveaux algorithmes capables de donner en temps quasi-reel de bonnes solutions d'orientation relative pour de telles scenes ont ete developpes. A cette fin, de nouveaux outils mathematiques ont ete utilises : les bases de Grobner. En rupture complete avec les solutions lineaires habituelles, ils permettent en effet une resolution directe des equations sous leur forme polynomiale. Ils evitent de passer par l'habituelle linearisation, qui necssitait une solution approchee parfois difficile a trouver dans les usages de photogrammetrie terrestre. Finalement, ces travaux ont porte sur des moyens d'accelerer les methodes d'orientation relative en exploitant oppurtunement la connaissance de la direction verticale, obtenue par exemple a l'aide du nouvel algorithme de detection des points de fuite. Au total, la these presentee represente une remise a plat generale des solutions permettant l'orientation et la localisation de tout un ensemble d'images.