Description
Date depot: 1 janvier 1900
Titre: Détection de changements d'élévation par stéréoscopie satellitaire
Directeur de thèse:
Marc PIERROT DESEILIGNY (LASTIG)
Domaine scientifique: Sciences et technologies de l'information et de la communication
Thématique CNRS : Non defini
Resumé:
La détection de changement en télédétection est un thème de recherche très actif compte tenu des enjeux de surveillance de l'environnement et du nombre toujours plus accru d'images. Elle vise à diminuer le temps d'interprétation en attirant l'attention de l'interprète sur des changements survenus entre deux dates, voire d'éviter la visualisation si aucun changement n'a été détecté. La détection de changement est classiquement basée sur la variation de radiométrie des images visibles ou multi-spectrales. Malheureusement, le taux de fausses alarmes est généralement assez élevé du fait de la grande diversité des changements radiométriques (météo, saisons, activité humaine), et de la diversité des objets d'intérêt pour un interprète donné (bâtiments, agriculture, etc.). La détection de changements d'élévation consiste à comparer les élévations estimées par stéréoscopie à deux dates disctinctes. L'avantage de la méthode est que la nature du changement est clairement définie, que cette classe de changement correspond très souvent à des changements d'intérêt, et par conséquent que le nombre de fausses alarmes dépend de la sensibilité de la méthode de détection.
La détection de changements d'élévation (ou 3D) appliquée aux images satellites consiste à comparer les élévations estimées à partir d'acquisitions stéréoscopiques à deux dates différentes. L'élévation d'une scène est classiquement obtenue à partir de prises de vues stéréoscopiques quasi-simultanées. L'étape clé est la mise en correspondance des images. Elle est d'autant plus performante que les changements radiométriques sont faibles. Le nombre de satellites dédiés à la stéréoscopie est en plein essor, et leur résolution spatiale (50cm) permet d'envisager d'employer la détection de changements 3D aux infrastructures urbaines. Cependant, la disponibilité d'images stéréoscopiques simultanées très haute résolution est (et restera) réduite, et il doit être envisagé d'utiliser des images non simultanées pour estimer l'élévation initiale. En revanche, on supposera que des acquisitions stéréoscopiques simultanées seront disponibles après la date de l'événement d'intérêt. La restitution de primitives 3D à partir d'images diachroniques est fortement perturbée et de nouvelles méthodes doivent être mises en œuvre pour y pallier lors de l'étape de mise en correspondance. Les performances de ces méthodes seront quantifiées sur des images aériennes et des images très haute résolution.
L'élévation absolue d'une scène est classiquement obtenue à partir de prises de vues stéréoscopiques simultanées. L'étape clé est la mise en correspondance des images. Elle est d'autant plus performante que les changements radiométriques sont faibles. Le nombre de satellites dédiés à la stéréoscopie est en plein essor (SPOT5 HRS, ALOS,CARTOSAT, PLEIADES), et leur résolution spatiale (70cm pour PLEIADES) permet d'envisager à moyen terme d'employer la détection de changements 3D aux infrastructures urbaines. Les applications sont nombreuses, notamment la détection des bâtiments écroulés lors d'une catastrophe naturelle. Cependant, la disponibilité d'images stéréoscopiques très haute résolution est (et restera) réduite, et il doit être envisagé d'utiliser des images
diachroniques pour estimer l'élévation initiale. En revanche, on supposera que des acquisitions multi-stéréoscopiques simultanées seront disponibles après la date de l'événement d'intérêt. La restitution de primitives 3D à partir d'images diachroniques est fortement perturbée et de nouvelles méthodes doivent être mises en œuvre pour y pallier lors de l'étape de mise en correspondance. Les performances de ces méthodes seront quantifiées sur des images aériennes et des images très haute résolution (satellites QUICKBIRD, WORLDVIEW, ORBVIEW, IKONOS, etc..).
La restitution du relief à partir d'images multi-stéréoscopiques est une technique arrivée à maturité dont le savoir-faire se concentre dans les instituts géographiques nationaux. Le logiciel MICMAC de l'IGN est désormais un outil opérationnel destiné principalement à l'estimation de Modèles Numériques de Surface (MNS), basé sur la corrélation massive des pixels des images (http://www.micmac.ign.fr). Ces techniques ne prennent cependant pas en
compte d'éventuels changements radiométriques entre les prises de vues.
Les techniques de restitution 3D se basent classiquement sur l'extraction de primitives (groupe de pixels, segments, etc.), puis la mise en correspondance de celles-ci. Classiquement pour le calcul de MNS, les primitives sont des groupes de pixels composant une texture. Ce choix est remis en question lorsque des changements radiométriques surviennent entre les prises de vues. Le développement d'une méthode spécifique à la détection de changement 3D est donc nécessaire. De plus les critères de qualité des MNS sont basés sur le réalisme du MNS avec le terrain (par exemple obtenir des bâtiments à facades verticales), avec le soucis d'obtenir
Doctorant.e: Guerin Cyrielle