SYS-866 Système d’information géographique et télédétection

1. SYS-866 Système d’information géographique et télédétection

2. Au menu - Cours 8 • Analyse et interprétation d’images • Interprétation visuelle • Analyse d’image • Prétraitement • Rehaussement de l'image • Transformation de l'image • Classification et analyse de l'image

3. Analyse et interprétation • Afin de tirer avantage des données de télédétection, il faut extraire de l'information significative de l'imagerie • L’analyse et l’interprétation permettent d’identifier et de mesurer des « cibles » dans l’image pour en extraire cette information • Les « cibles » peuvent être des points, des lignes ou des formes variées, mais doivent « contraster » avec le voisinage Télédétection

4. Analyse et interprétation • L'interprétation et l'analyse visuelles datent du tout début de la télédétection • interprétation de photos aériennes. • L’interprétation peut être visuelle ou par analyse numérique • Le traitement et l'analyse numériques sont plus récents avec la venue des enregistrements numériques des données de télédétection et le développement des ordinateurs. • Multibande et grande quantité de données • Une combinaison des deux approches est normalement utilisée Télédétection

5. Interprétation visuelle • Identification des cibles • Comparaison se basant sur une combinaison de caractéristiques telles: • Ton, forme, taille, patron, texture, ombre, association, … • Nous avons l'habitude de ne voir que les longueurs d'onde de la zone visible, il nous est plus difficile de comprendre l'imagerie des longueurs d'onde des autres zones du spectre • Réponses spectrales (visible et non-visible) Télédétection

6. Interprétation visuelle • Ton • Le ton réfère à la clarté relative ou la couleur (teinte) des objets dans une image. Télédétection Source : CCT

7. Interprétation visuelle • Forme • La forme réfère à l'allure générale, la structure ou le contour des objets. Peut être un indice très important pour l'interprétation. Télédétection Source : CCT

8. Interprétation visuelle • Taille • La taille d'un objet est fonction de l'échelle. Taille relative vs taille absolue. Télédétection Source : CCT

9. Interprétation visuelle • Patron • Réfère à l'agencement spatial des objets visiblement discernables. Une répétition ordonnée de tons et de textures produit un patron distinctif. Télédétection Source : CCT

10. Interprétation visuelle • Texture • Réfère à l'arrangement et à la fréquence des variations de teintes dans des régions particulières. Télédétection Source : CCT

11. Interprétation visuelle • Ombres • Aussi utiles pour l'interprétation puisqu'elles donnent une idée du profil et de la hauteur relative des cibles. Télédétection Source : CCT

12. Interprétation visuelle • Association • L'association tient compte de la relation entre la cible d'intérêt et d'autres objets ou structures reconnaissables qui sont à proximité. Télédétection Source : CCT

13. Analyse et interprétation • Analyse d’image • Traitement des images numériques • Prétraitements • Rehaussement de l'image • Transformation de l'image • Classification et analyse de l'image Télédétection

14. Analyse d’image • Prétraitements • Appelés aussi « restauration et rectification d'image » • Opérations qui sont normalement requises avant l'analyse principale et l'extraction de l'information • corrections radiométriques et atmosphériques • corrections géométriques (déjà vue!) Télédétection

15. Les prétraitements • Corrections radiométriques et atmosphériques • Le signal électromagnétique mesuré traverse deux fois l’atmosphère terrestre • bruits atmosphériques • Irrégularités du capteurs • rayures, lignes manquantes … • Plusieurs de ces correctionssont normalement effectuéespar le fournisseur d’images Télédétection Source : tpouchin.club.fr

16. Les prétraitements • Corrections radiométriques et atmosphériques • Peuvent aussi être nécessaires à cause des variations dans l'illumination et dans la réponse du capteur • Permettent de réaffecter à chaque pixel une valeur radiométrique plus proche de celle mesurée sur le terrain • Permettent aussi d’améliorer l’image pour la visualisation et l’interprétation Télédétection

17. Les prétraitements • Corrections radiométriques et atmosphériques • Aussi pour permettre des comparaisons entre des images prises par différents capteurs à différentes dates ou heures, ou pour faire des mosaïques d'images avec un seul capteur en maintenant les conditions d'illumination uniformes d'une scène à l'autre. Télédétection Source : CCT

18. Les prétraitements • Méthodes de corrections atmosphériques • Modèles détaillés des conditions atmosphériques durant l'acquisition des données (fournisseur de service) • Calculs basés seulement sur les données de l'image Télédétection

19. Les prétraitements • Corrections atmosphériques basées sur les données de l'image • Ex: observation d’une région très sombre • la valeur minimale observée dans cette région est soustraite de tous les pixels de l’image • Ex: utilisation de la connaissance de la réflectance « exacte » (mesure au sol) de certains pixels Télédétection Source : CCT

20. Les prétraitements • Corrections radiométriques • Du bruit peut être causé par des irrégularités dans la réponse du capteur ou par la transmission et l'enregistrement des données • Les formes les plus communes de bruits sont les rayures et les lignes manquantes Télédétection

21. Les prétraitements • Corrections radiométriques • Ces problèmes sont généralement corrigés en utilisant l’information des pixels voisins ou des autres bandes Télédétection Source : CCT

22. Analyse d’image • Rehaussement de l'image • Pour faciliter l'interprétation visuelle et la compréhension des images • En manipulant la distribution des niveaux d'intensité (tons de gris) il est possible de rehausser le contraste et les détails d'une image • La distribution des tons de gris d’une image est représentée par son histogramme Télédétection

23. Rehaussement d'image • Histogramme (occurrences vs tons) • Distribution des tons (0-255 ou 0-1) Télédétection Source : Gonzales et Woods 2002

24. Rehaussement d'image • Manipulation d’histogramme • Redistribution des tons de gris • Linéaire • Non-linéaire • Seuillage • Par palier • Étirement • Égalisation • Autres Télédétection

25. Manipulation d’histogramme • Linéaire Télédétection Négatif Identité Source : Gonzales et Woods 2002 Source : CCT

26. Manipulation d’histogramme • Non-linéaire • Extension du contraste • Foncés -> plus foncés • Pâle -> plus pâle Télédétection Source : Gonzales et Woods 2002

27. Manipulation d’histogramme • Non-linéaire • Logarithmiques • Exponentielles Télédétection Source : Gonzales et Woods 2002

28. Manipulation d’histogramme • Non-linéaire : Exponentielles • Cas spécial – Correction Gamma Télédétection Source : Gonzales et Woods 2002

29. Manipulation d’histogramme Télédétection Source : Gonzales et Woods 2002

30. Manipulation d’histogramme • Seuillage Télédétection Source : Gonzales et Woods 2002

31. Manipulation d’histogramme • Par palier (ou morceau) Télédétection Source : Gonzales et Woods 2002

32. Manipulation d’histogramme • Par palier (ou morceau) Télédétection Source : Gonzales et Woods 2002

33. Manipulation d’histogramme • Étirement Télédétection Source : Umbaugh 1998

34. Manipulation d’histogramme • Étirement Télédétection

35. Manipulation d’histogramme • Étirement - problème valeurs extrêmes Télédétection

36. Manipulation d’histogramme • Étirement - Déjà bien étalé ? Télédétection

37. Manipulation d’histogramme • Égalisation • Détermination automatique d'une transformé pour obtenir un histogramme uniforme (distribution uniforme) • Fonction de distribution cumulative de tons Télédétection

38. Manipulation d’histogramme • Égalisation Normal Étiré Égalisé Télédétection

39. Manipulation d’histogramme • Égalisation Télédétection

40. Manipulation d’histogramme • Autres • Compression • Glissement Télédétection Source : Umbaugh 1998

41. Manipulation d’histogramme • Utilisation d’une table de référence • Pour accélérer le processus • LUT (Look Up Table) Télédétection

42. Rehaussement d'image • Les filtres spatiaux et fréquentiels • Conçus de façon à faire ressortir ou à supprimer des caractéristiques spécifiques d'une image • Basés sur la fréquence spatiale, ou la fréquence de variation des différents tons • Convolution ? • Voir GPA669 Télédétection

43. Rehaussement d'image • Les filtres spatiaux et fréquentiels • Consiste à déplacer une "fenêtre" d'une dimension de quelques pixels (ex. 3 sur 3) au-dessus de chaque pixel de l'image • On applique alors un traitement mathématique utilisant les valeurs des pixels sous la fenêtre et on utilise le résultat obtenu pour créer la valeur du pixel de sortie • La fenêtre est déplacée le long des colonnes et des lignes de l'image, un pixel à la fois, répétant le calcul jusqu'à ce que l'image entière ait été filtrée Télédétection

44. Rehaussement d'image • Les filtres spatiaux Télédétection Source : Gonzales et Woods 2002 Source : Umbaugh 1998

45. Rehaussement d'image • Les filtres spatiaux et fréquentiels • Passe-bas • Passe-haut • Max • Min • Lissage • Moyennant • Médian • La taille du filtre (fenêtre, masque) a un effet important sur le résultat ! Télédétection

46. Rehaussement d'image • Les filtres Télédétection Source : www.oosa.unvienna.org

47. Rehaussement d'image • Les filtres Télédétection Source : www.oosa.unvienna.org

48. Analyse d’image • Transformation de l'image • Manipulation de plusieurs bandes de données • pour transformer une image provenant d'un capteur multispectral • pour transformer plusieurs images de la même région prises à des moments différents • La transformation d'images génère une "nouvelle" image en combinant les différentes sources d'information • Permet de rehausser certaines caractéristiques ou certaines propriétés des données qui sont moins évidentes dans l'image originale Télédétection

49. Transformation de l'image • Opérations mathématiques simples • +, -, /, * • Ex: soustraction d’image= détection de changements • Réétalonnage souvent requis Télédétection Source : rst.gsfc.nasa.gov

50. Transformation de l'image • Rapport spectraux = Division d'images • rehausser des variations subtiles dans la réponse spectrale de différents types de surface. • Ex : La végétation (en santé) • réfléchit fortement dans le proche infrarouge et absorbe fortement dans le rouge visible • les surfaces comme la terre et l'eau ont des réflexivités presque égales dans ces deux zones • Une image du proche infrarouge divisée par la bande rouge aura des valeurs • beaucoup plus grandes que 1,0 pour la végétation • autour de 1.0 pour la terre et l'eau • Cet indice est le « Simple Ratio » : SR = PIR/R Télédétection