Fusion d'images des résolutions spatiales différentes

Fusion of images of different spatial resolutions

• Auteur / Autrice : Claire Thomas
• Direction : Lucien Wald
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Traitement d'images
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris, ENMP

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement d'images

Satellites artificiels

Mots clés libres

Fusion d'images

Ondelettes

Résumé

Les satellites de type SPOT, Ikonos ou Quickbird fournissent des images possédant des caractéristiques différentes : d’une part des images de basse résolution spectrale et de haute résolution spatiale, et d’autre part, des images de caractéristiques opposées, c’est-à-dire de haute résolution spectrale combinée à une basse résolution spatiale. De nombreuses applications nécessitent de combiner ces hautes résolutions spatiales et spectrales. Ce travail s’insère dans la synthèse d’images multispectrales à haute résolution au moyen de la fusion d’images. La constatation de lacunes dans la littérature à propos de l’évaluation de la qualité, a mené à l’établissement d’un protocole d’évaluation de la qualité, correspondant à une généralisation de deux travaux précédents. Une étude empirique sur l’évolution de la qualité des produits de fusion dans les échelles complète ce protocole. Une catégorisation des nombreuses distances de la littérature est proposée. Nous ajoutons une nouvelle distance pour caractériser la qualité géométrique des produits de fusion basée sur la fonction de transfert de modulation, que nous avons validée grâce à l’imagerie Ikonos et à son application à quelques méthodes de fusion connues. La sélection d’une série de distances sous forme de bilan de qualité est discutée dans le but d’obtenir une idée de la qualité qui soit la plus complète possible. Puisque nous disposons des outils nécessaires à l’évaluation de la qualité, nous pouvons désormais les exploiter pour le développement de nouvelles méthodes de fusion. Nous avons choisi le concept ARSIS comme cadre de développement car, d’une part, ses différentes implantations donnent généralement de bons bilans de qualité, d’autre part, leur qualité visuelle a été parfois controversée. Une campagne d’évaluation de la qualité visuelle des produits de fusion a permis de répertorier, de classer puis d’expliquer la formation des artefacts de quelques implantations ARSIS. L’étude critique de ces méthodes a mené au développement de trois nouvelles méthodes de fusion qui s’appuient aussi sur des outils extérieurs au concept. Ces nouvelles méthodes sont testées lors d’une seconde campagne d’expérimentation. Une des nouvelles méthodes offre de meilleurs résultats que la méthode de référence choisie. Les expérimentateurs l’ont déclarée acceptable et recommandable pour une utilisation dans le cadre d’une exploitation opérationnelle au sein du ministère de la défense.

Space-borne sensors such as SPOT, Ikonos or Quickbird, provide images with different characteristics : on one hand, images with high spectral resolution but low spatial resolutions, and on the other hand, images with high spatial resolution combined to low spectral resolution. This work deals with the synthesis of multispectral images at high spatial resolution by the mean of image fusion. Weak approaches to quality assessment were found in literature. Accordingly, we design a protocol for quality assessment based on two previous relevant works. An empirical survey about the changes in quality budget within scales completes the description of the protocol. We propose a categorization of distances found in literature, and add a new distance for geometrical quality assessment, based on the Modulation Transfer Function. It was validated on Ikonos actual imagery and synthesized images obtained by well-known fusion methods. The selection of a group of distances to form quality budgets is discussed in order to obtain a complete overview of the quality reached by fused products. Once the necessary tools of quality assessment built, we focused on the development of new fusion methods. We have chosen the ARSIS concept as framework because of the good quality budgets attained by its different implementations. However, the visual quality of the resulting images is often criticized. A campaign for the assessment of the visual quality of several ARSIS fused products resulted into the identification, the classification and the explanation of several artefacts. This critical study formed the basis for the development of three new methods. They were tested during a second campaign of experimentation. One of the new methods offers better results than that chosen as reference. The image analysts of this second campaign stated that this method was acceptable and recommendable for an operational exploitation within the minister of defence.