Parameters estimation from remote sensing data for the generation of virtual 3D city models

Abstract

Virtual 3D city generation is an essential element in various economical areas such as video games, virtual environments for the film industry, electro-magnetic propagation for the design of telecommunication infrastructures, pollution propagation estimation... Traditionally it must be constructed by hand in a 3D application by a human operator. While this approach gives the operator full control, it requires skills and a lot of time to complete an entire city. In the last years, several tools have been proposed for the automation of the process. However, many parameters such as the width and the length of the roads and the size and the height of the buildings are still set by the operator or randomly generated. The purpose of this project is to develop new tools for the estimation of these parameters from the automated analysis of remote sensing data. High resolution aerial imagery with vertical and oblique viewing angle are convenient sources to estimate the distribution of morphological parameters related to the shape of the terrain, the size and the height of the buildings, and the structure of the road network. In this document we will explain an approach for the estimation of some of these parameters and we will test if it's possible to use this approach also for aerial raw images.

La generación de ciudades 3D virtuales es un elemento esencial en diversas áreas económicas, como los videojuegos, los entornos virtuales para la industria del cine, la propagación electromagnética para el diseño de infraestructuras de telecomunicaciones, la estimación de la propagación de la contaminación... Tradicionalmente debe construirse a mano en una aplicación 3D por un operador humano. Si bien este enfoque le da al operador el control total, requiere habilidades y mucho tiempo para completar una ciudad completa. En los últimos años, se han propuesto varias herramientas para la automatización del proceso. Sin embargo, muchos parámetros como el ancho y la longitud de las carreteras y el tamaño y la altura de los edificios siguen siendo establecidos por el operador o generados aleatoriamente. El objetivo de este proyecto es desarrollar nuevas herramientas para la estimación de estos parámetros a partir del análisis automatizado de datos de teledetección. Imágenes aéreas de alta resolución con un ángulo de visión vertical y oblicuo son fuentes convenientes para estimar la distribución de parámetros morfológicos relacionados con la forma del terreno, el tamaño y la altura de los edificios, y la estructura de la red de carreteras. En este documento explicaremos un enfoque para la estimación de algunos de estos parámetros y probaremos si es posible utilizar este enfoque también para imágenes aéreas sin procesar.

La generació de ciutats 3D virtuals és un element essencial en diverses àrees econòmiques, com els videojocs, els entorns virtuals per a la indústria del cinema, la propagació electromagnètica per al disseny d'infraestructures de telecomunicacions, l'estimació de la propagació de la contaminació... Tradicionalment s'ha de construir a mà en una aplicació 3D per un operador humà. Si bé aquest enfocament li dóna a l'operador el control total, requereix habilitats i molt temps per completar una ciutat completa. En els últims anys, s'han proposat diverses eines per a l'automatització del procés. No obstant això, molts paràmetres com l'amplada i la longitud de les carreteres i la mida i l'altura dels edificis segueixen sent establerts per l'operador o generats aleatòriament. L'objectiu d'aquest projecte és desenvolupar noves eines per a l'estimació d'aquests paràmetres a partir de l'anàlisi automàtica de dades de teledetecció. Les imatges aèries d'alta resolució amb un angle de visió vertical i obliquo són fonts convenients per estimar la distribució de paràmetres morfològics relacionats amb el terreny, la mida i l'altura dels edificis, i la xarxa de carreteres. En aquest document explicarem un enfocament per a l'estimació d'alguns d'aquests paràmetres i anem a provar si és possible utilitzar aquest enfocament també per a imatges aèries sense processar.