Minimising algorithm-induced artefacts in true ortho-image generation: a direct method implemented in the vector domain

True ortho-images are generated from perspective images with both object and terrain displacement distortion corrected and with occlusions removed. However, widely used algorithms based on a Z-buffer have drawbacks and may result in artefacts in the generated ortho-images. This paper analyses the artefacts induced by Z-buffer algorithms in true ortho-image generation, and proposes a vector-based method to avoid algorithm-induced artefacts. The proposed method treats a perspective image pixel as a square patch instead of an image pixel point, and generates ortho-images in the vector domain. Under the vector implementation, occlusion detection is a simple process, and image resampling becomes a straightforward procedure. Most importantly, this method can minimise artefacts in the ortho-images so generated. Resume Pour realiser des ortho-images rigoureuses a partir d'images perspectives, il convient de corriger a la fois les objets et le terrain des deformations et des defauts de mise en place et d’eliminer les parties cachees. Toutefois les algorithmes generalement utilises qui s'appuient sur un Z-buffer presentent divers inconvenients qui peuvent occasionner des artefacts dans les ortho-images correspondantes. On etudie dans cet article les artefacts que de tels algorithmes peuvent introduire dans la confection d'ortho-images rigoureuses et on propose une methode orientee vecteur capable d’eviter ces defauts. Dans cette methode, on considere que chaque pixel de l'image perspective n'est pas un element ponctuel mais un element surfacique carre et on genere les ortho-images en mode vectoriel. En effectuant tous les developpements dans ce mode vectoriel la detection des parties cachees est simplifiee et le re-echantillonnage de l'image devient un processus facile. Mais le plus important reste que cette methode peut minimiser les artefacts dans les ortho-images ainsi confectionnees. Zusammenfassung Wahre Orthobilder werden aus perspektiven Aufnahmen durch Korrektur der Reliefversetzung von Gelande und Objekten und Beseitigung von Verdeckungen erzeugt. Gangige Algorithmen, die sich auf die Z-Puffer Methode stutzen, haben Nachteile und konnen Artefakte in den generierten Orthobildern hervorrufen. Diese Artefakte werden zunachst analysiert und es wird dann eine vektorbasierte Methode vorgestellt, die solche Artefakte vermeidet. Diese Methode behandelt jedes Pixel in der perspektiven Aufnahme als quadratische Flache und nicht als Bildpunkt und generiert Orthobilder im Vektorraum. Damit ist die Erkennung von Verdeckungen vereinfacht und die Umbildung wird ebenfalls zu einer einfachen Prozedur. Wichtig hierbei ist jedoch die Minimierung von Artefakten in den generierten wahren Orthobildern. Resumen Las ortoimagenes verdaderas se generan a partir de imagenes perspectivas corrigiendo la distorsion del desplazamiento de los objetos y del terreno, y eliminando las oclusiones. Sin embargo, los algoritmos comunes basados en un Z-buffer tienen limitaciones que pueden originar artefactos en las ortoimagenes generadas. Este articulo analiza los artefactos inducidos por los algoritmos Z-buffer en la generacion de ortoimagenes verdaderas, y propone un metodo basado en vectores para evitar artefactos inducidos por el algoritmo. El metodo propuesto trata al pixel de la imagen perspectiva como si fuera un cuadrado en lugar de como un punto de imagen, y genera ortoimagenes en el dominio vectorial. Utilizando vectores, la deteccion de oclusiones y el remuestreo de la imagen se convierten en procesos sencillos, y lo que es mas importante, se minimizan los artefactos en las ortoimagenes generadas.