Choisir le bon chevauchement d'image pour des résultats optimaux
Le taux de chevauchement (recouvrement) des images a un impact significatif sur la qualité des produits réels. Un chevauchement optimal des images permet de minimiser les artefacts, tels que les lacunes dans les données, et d'améliorer la précision et la netteté. De plus, il est étroitement lié aux performances, influençant significativement le temps d'exécution du traitement.
Dans certains cas, l'augmentation du taux de chevauchement entraîne des améliorations substantielles, tandis que dans d'autres, les avantages sont moins marqués et peuvent entraîner des efforts de traitement accrus. Il est donc essentiel de trouver un équilibre entre qualité et efficacité. Cet article fournit des recommandations pour sélectionner le chevauchement d'images approprié afin d'atteindre cet équilibre dans un contexte de vol avec une caméra nadir, notez cependant ces recommandations peuvent également s'appliquer aux configurations obliques.
Comprendre les schémas de vol et les chevauchements d'images
Les images nadir sont généralement acquises à partir de vols suivant un schéma régulier, comme des bandes parallèles. Ces images se caractérisent par deux paramètres clés : un chevauchement vers l'avant (dans la bande) et un chevauchement latéral (transversal) des images adjacentes. Pour garantir une couverture élevée et minimiser le temps de traitement, les images des bandes adjacentes doivent être disposées selon une distribution rectiligne. Un motif en damier est recommandé pour y parvenir.
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| Motif de vol en échiquier (bleu) montrant le chevauchement frontal et latéral d'une image (rouge) |
Outre le plan de vol, l'angle d'ouverture de l'appareil photo doit être pris en compte lors de la détermination du paramètre de chevauchement pour un vol photo. Il affecte l'étendue des occlusions se produisant vers les bords de l'image. Cet article se concentre sur les appareils photo grand format standard (ex: Vexcel Ultracam, Leica DMC), qui ont généralement un angle d'ouverture de 60 à 70 degrés dans la direction du vol.
Sélection du chevauchement d'image approprié pour une scène
Le chevauchement optimal des images dépend fortement des caractéristiques de la scène capturée. Les zones urbaines, caractérisées par une densité élevée de bâtiments de grande hauteur, nécessitent un chevauchement plus important pour compenser les occlusions. À l'inverse, les zones rurales, souvent peu construites, peuvent être correctement couvertes avec moins de redondance.
- Configuration minimale : 60 % de chevauchement vers l'avant & 30 % de chevauchement latéral
Historiquement, les images nadir étaient acquises avec un chevauchement de 60/30 pour faciliter une aérotriangulation de haute qualité tout en minimisant les coûts associés à la capture d'images analogiques, tels que les frais de film et de traitement
En utilisant un chevauchement de 60/30, une redondance d'au plus deux images est possible pour la zone d'image centrale.
Bien que cette configuration soit adaptée aux ensembles de données traditionnels, il est généralement conseillé d'utiliser un chevauchement direct d'au moins 80 % pour les applications de correspondance dense modernes.
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| Traditionnel : chevauchement 60/30 – la zone centrale de l'image (beige) n'est couverte que par deux images (un modèle stéréo). L'absence de redondance réduit la qualité de sortie et l'exhaustivité des données. |
- Configuration minimale recommandée : 80 % de chevauchement vers l'avant & 30 % de chevauchement latéral.
L'augmentation du chevauchement avant à 80 % réduit considérablement les occlusions et améliore la redondance sans nécessiter d'efforts de vol supplémentaires. Chaque image interne possède alors quatre partenaires stéréo appropriés. La réduction substantielle des occlusions stéréo (zones où les pixels ne sont pas observés dans plusieurs modèles stéréo) réduit les lacunes de données. De plus, la similarité accrue des images associée au modèle de chevauchement avant à 80 % améliore les performances de correspondance, ce qui se traduit par une meilleure récupération des contours.
Cette configuration 80/30 est optimale pour capturer des paysages ouverts depuis des altitudes plus élevées. Cependant, dans les scénarios à topographie plus complexe, comme les zones urbaines avec bâtiments et occultations importantes, il est conseillé d'augmenter également le chevauchement latéral. Ce réglage permet de résoudre les occultations stéréo entre les bandes, notamment lorsque les rues sont perpendiculaires à la direction de vol.
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| Dans la configuration avec un chevauchement de 80 % en frontal et de 30 % en latéral, la zone centrale de l'image (beige) est couverte par au moins quatre images (deux paires stéréo). La redondance permet le filtrage des valeurs aberrantes, ainsi que la réduction du bruit et de l'occlusion. |
- Scènes urbaines sans immeubles de grande hauteur : 80 % de chevauchement vers l'avant & 60 % de chevauchement latéral.
L'utilisation d'une configuration de chevauchement 80/60 réduit efficacement les occlusions stéréo entre les bandes, généralement causées par l'effet de déplacement du relief des bâtiments. Avec un chevauchement latéral de 60 %, un modèle stéréo supplémentaire est incorporé entre les bandes, ce qui donne quatre images en frontale et deux images en transversale. Cette configuration permet de générer davantage de points dans les zones sujettes aux occlusions stéréo, comme les surfaces au niveau du sol adjacentes aux bâtiments. Par conséquent, cette configuration de chevauchement améliore considérablement la qualité des orthophotographies réelles, car des points capturés avec précision devant les façades des bâtiments sont essentiels pour obtenir des contours bien définis.
- Scènes urbaines avec des immeubles de grande hauteur : 80 % de chevauchement vers l'avant & 80 % de chevauchement latéral
Une configuration de chevauchement 80/80 est recommandée pour remédier aux fortes occlusions stéréo causées par les immeubles de grande hauteur. En augmentant les chevauchements avant et latéraux, cette configuration assure une meilleure couverture et une meilleure qualité des données dans les environnements à forte densité de bâtiments.
Approche générique : Contribution de l'image centrale
Une méthode plus généralisée, indépendante du type de caméra, est définie en considérant la contribution centrale de l'image. Ce concept se concentre sur la région centrale de l'image, déterminée par la zone entre les chevauchements. Le chevauchement de l'image est défini en fonction de l'inclinaison du bâtiment afin de minimiser les occlusions causées par le déplacement du relief. L'occlusion maximale effective peut être estimée à partir de l'angle d'ouverture entre les bords de la contribution centrale de l'image et de la hauteur maximale du bâtiment.
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| Zone de contribution de l'image centrale - la zone à prendre en compte pour déterminer l'occlusion. |
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| Occlusion - l'occlusion de l'objet conduit à des observations insuffisantes à partir de plusieurs images. |
En résumé
Le chevauchement des images a une influence significative sur les résultats obtenus. Lors de la planification d'une session de capture, il est important de choisir les chevauchements d'images en tenant compte des caractéristiques de la zone d'intérêt. Cela permet d'obtenir des reconstructions de haute qualité, même pour les zones denses et élevées, tout en minimisant les efforts de traitement pour les scènes présentant peu d'occlusions.
Le tableau suivant fournit un aperçu des configurations de chevauchement recommandées pour divers scénarios urbains :
