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Publications de 2005
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10 Rapports de recherche et Rapports techniques |
7 - Higher Order Active Contours.
M. Rochery et I. H. Jermyn et J. Zerubia. Rapport de Recherche 5656, INRIA, France, août 2005.
Mots-clés : Contour actif, Ordre superieur, Reseaux routiers, Forme, A priori.
@TECHREPORT{RR_5656,
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| author |
= |
{Rochery, M. and Jermyn, I. H. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Higher Order Active Contours}, |
| year |
= |
{2005}, |
| month |
= |
{août}, |
| institution |
= |
{INRIA}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{5656}, |
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{France}, |
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{https://hal.inria.fr/inria-00070352}, |
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| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/03/52/PS/RR-5656.ps}, |
| keyword |
= |
{Contour actif, Ordre superieur, Reseaux routiers, Forme, A priori} |
| } |
Résumé :
Nous introduisons une nouvelle classe de contours actifs qui offre des perspectives intéressantes pour la modélisation des régions et des formes, et nous appliquons un cas particulier de ces modèles à l'extraction de réseaux linéiques dans des images satellitaires et aériennes. Les nouveaux modèles sont des fonctionnelles polynômiales arbitraires sur l'espace des contours, et généralisent ainsi les fonctionnelles linéaires utilisées dans les modèles classiques de contours actifs. Alors que les fonctionnelles classiques s'écrivent avec de simples intégrales sur le contour, les nouvelles énergies sont définies comme des intégrales multiples, décrivant ainsi des interactions de longue portée entre les différents ensembles de points du contour. Utilisées comme des termes d'a priori, les fonctionnelles décrivent des familles de contours aux propriétés géométriques complexes, sans faire référence à une forme spécifique et sans nécessiter l'estimation de la position. Utilisées comme des termes d'attache aux données, elles permettent de décrire des interactions multi-points entre le contour et les données. Afin de minimiser ces énergies, nous adoptons la méthodologie des courbes de niveau. Les forces dérivées des énergies sont cependant non locales, et nécessitent une extension des méthodes de courbes de niveau standard. Les réseaux sont une famille de formes d'une grande importance dans de nombreuses applications et en particulier en télédétection. Pour les modéliser, nous faisons un choix particulier d'énergie quadratique qui décrit des structures branchées et nous ajoutons un terme d'attache aux données qui lie les données et la géométrie du contour au niveau des paires de points du contour. Des résultats d'extraction prometteurs sont montrés sur des images réelles. |
Abstract :
We introduce a new class of active contour models that hold great promise for region and shape modelling, and we apply a special case of these models to the extraction of road networks from satellite and aerial imagery. The new models are arbitrary polynomial functionals on the space of boundaries, and thus greatly generalize the linear functionals used in classical contour energies. While classical energies are expressed as single integrals over the contour, the new energies incorporate multiple integrals, and thus describe long-range interactions between different sets of contour points. As prior terms, they describe families of contours that share complex geometric properties, without making reference to any particular shape, and they require no pose estimation. As likelihood terms, they can describe multi-point interactions between the contour and the data. To optimize the energies, we use a level set approach. The forces derived from the new energies are non-local however, thus necessitating an extension of standard level set methods. Networks are a shape family of great importance in a number of applications, including remote sensing imagery. To model them, we make a particular choice of prior quadratic energy that describes reticulated structures, and augment it with a likelihood term that couples the data at pairs of contour points to their joint geometry. Promising experimental results are shown on real images. |
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8 - Point Processes in Forestry : an Application to Tree Crown Detection.
G. Perrin et X. Descombes et J. Zerubia. Rapport de Recherche 5544, INRIA, France, avril 2005.
Mots-clés : Processus ponctuels marques, Extraction d'objets, RJMCMC, Extraction de Houppiers, Geometrie stochastique.
@TECHREPORT{5544,
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| author |
= |
{Perrin, G. and Descombes, X. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Point Processes in Forestry : an Application to Tree Crown Detection}, |
| year |
= |
{2005}, |
| month |
= |
{avril}, |
| institution |
= |
{INRIA}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{5544}, |
| address |
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{France}, |
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{https://hal.inria.fr/inria-00070463}, |
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= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/70463/filename/RR-5544.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/04/63/PS/RR-5544.ps}, |
| keyword |
= |
{Processus ponctuels marques, Extraction d'objets, RJMCMC, Extraction de Houppiers, Geometrie stochastique} |
| } |
Résumé :
Dans ce rapport de recherche, notre but est d'extraire des houppiers à partir d'images aériennes de forêts à l'aide de processus ponctuels marqués de disques et d'ellipses. Notre approche consiste, en effet, à modéliser les données comme des réalisations de tels processus. Une fois l'objet géométrique de référence choisi, nous échantillonnons le processus objet défini par une densité grâce à un algorithme MCMC à sauts réversibles, optimisé par un recuit simulé afin d'extraire le maximum a posteriori de cette densité. Cette configuration optimale nous donnera l'extraction recherchée.
Dans une première partie, nous proposons de revenir quelque peu sur les processus ponctuels marqués et leur application dans la foresterie. Puis, nous présentons deux nouveaux modèles d'extraction de houppiers à base de disques et d'ellipses, et discutons de quelques améliorations au niveau de la simulation et de l'optimisation de notre algorithme.
Nous présentons des résultats obtenus sur des images aériennes très haute résolution fournies par l'Inventaire Forestier National (IFN), ainsi que sur des images synthétiques simulées avec le logiciel AMAP (Bionatics, projet Digiplante). |
Abstract :
In this research report, we aim at extracting tree crowns from remotely sensed images using marked point processes of discs and ellipses. Our approach is indeed to consider that the data are some realizations of a marked point process. Once a geometrical object is defined, we sample a marked point process defined by a density with a Reversible Jump Markov Chain Monte Carlo dynamics and simulated annealing to get the maximum a posteriori estimator of the tree crown distribution on the image.
In a first part, we propose to review the basis of marked point processes and some of their examples used in forestry statistic inference. Then, we present two new models, with discs and ellipses, and discuss some improvements made in the optimization or in the simulation.
Results are shown on high resolution aerial images of poplars provided by the French Forest Inventory (IFN), and synthetic images simulated with AMAP software (Bionatics, Digiplante project). |
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9 - Restauration d'Images Biologiques 3D en Microscopie Confocale par Transformée en Ondelettes Complexes.
G. Pons Bernad et L. Blanc-Féraud et J. Zerubia. Rapport de Recherche 5507, INRIA, France, février 2005.
Mots-clés : Microscopie confocale, Transformee en ondelettes complexes 3D, Restauration, Debruitage, Deconvolution.
@TECHREPORT{5507,
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| author |
= |
{Pons Bernad, G. and Blanc-Féraud, L. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Restauration d'Images Biologiques 3D en Microscopie Confocale par Transformée en Ondelettes Complexes}, |
| year |
= |
{2005}, |
| month |
= |
{février}, |
| institution |
= |
{INRIA}, |
| type |
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{Research Report}, |
| number |
= |
{5507}, |
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{France}, |
| url |
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{https://hal.inria.fr/inria-00070500}, |
| pdf |
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{https://hal.inria.fr/file/index/docid/70500/filename/RR-5507.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/05/00/PS/RR-5507.ps}, |
| keyword |
= |
{Microscopie confocale, Transformee en ondelettes complexes 3D, Restauration, Debruitage, Deconvolution} |
| } |
Résumé :
La microscopie confocale est une méthode puissante pour l'imagerie 3D de spécimens biologiques. Néanmoins, les images acquises sont dégradées non seulement par du flou dû à la lumière provenant de zones non focalisées du spécimen, mais aussi par un bruit de Poisson dû à la détection. Plusieurs algorithmes de déconvolution ont été proposés pour réduire ces dégradations. Un des plus utilisés est l'algorithme itératif de Richardson-Lucy, qui calcule un maximum de vraisemblance adapté à une statistique poissonienne. Mais cet algorithme tend à amplifier le bruit. Une solution consiste alors à introduire une contrainte de régularisation (par exemple, fondée sur la Variation Totale). Ici, nous nous concentrons sur des méthodes fondées sur l'analyse par ondelettes, en particulier sur des méthodes de débruitage via la transformée en ondelettes, qui semblent être plus appropriées à la microscopie en fluorescence 3D. Nous développons dans ce rapport un algorithme de Transformation en Ondelettes Complexes 3D introduit par N. Kingsbury. Celui-ci permet une décomposition invariante par translation et rotation et une sélectivité directionnelle des coefficients en ondelettes. Nous montrons sur des images synthétiques et sur des images réelles les résultats de cet algorithme de débruitage. Ce dernier est ensuite inséré dans le processus de déconvolution. |
Abstract :
Confocal laser scanning microscopy is a powerful technique for 3D imaging of biological specimens. However the acquired images are degraded by blur from out-of-focus light and Poisson noise. Several deconvolution algorithms have been proposed to reduce these degradations, including the Richardson-Lucy iterative algorithm, which computes a maximum likelihood estimation adapted to Poisson statistics. Nevertheless, this algorithm tends to amplify noise. Other solutions exist which combine Richardson-Lucy algorithm and regularization (for example with a Total Variation constraint). In this report, we will concentrate on methods based on wavelet analysis, in particular on wavelet denoising methods, which turn out to be very effective in application to 3D confocal images. To obtain a translation and rotation invariant decomposition algorithm, we have developped the 3D Complex Wavelet Transform introduced by Nick Kingsbury. These wavelets allow moreover a directional selectivity of the wavelet coefficients. We show on simulated and real images the denoising results. This algorithm is then used for the deconvolution purpose. |
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10 - SAR Image Filtering Based on the Heavy-Tailed Rayleigh Model.
A. Achim et E.E. Kuruoglu et J. Zerubia. Rapport de Recherche 5493, INRIA, France, février 2005.
Mots-clés : Radar a Ouverture Synthetique (SAR), Estimation MAP, Distribution alpha-stable, Transformee de Mellin.
@TECHREPORT{5493,
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| author |
= |
{Achim, A. and Kuruoglu, E.E. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{SAR Image Filtering Based on the Heavy-Tailed Rayleigh Model}, |
| year |
= |
{2005}, |
| month |
= |
{février}, |
| institution |
= |
{INRIA}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{5493}, |
| address |
= |
{France}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00070514}, |
| pdf |
= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/70514/filename/RR-5493.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/05/14/PS/RR-5493.ps}, |
| keyword |
= |
{Radar a Ouverture Synthetique (SAR), Estimation MAP, Distribution alpha-stable, Transformee de Mellin} |
| } |
Résumé :
Les images issues d'un radar à synthèse d'ouverture (RSO) sont affectées de manière inhérente par un bruit dépendant du signal, généralement connu sous le nom de bruit de chatoiement et qui est dû à la cohérence de l'onde radar. Dans ce rapport, nous proposons un nouveau filtre adaptatif pour débruiter les images RSO et nous déduisons un estimateur du maximum a posteriori (MAP) pour la section efficace du diagramme de gain en radar. On utilise d'abord une transformée logarithmique afin de changer le bruit multiplicatif en bruit additif. Nous modélisons la section efficace à l'aide d'une densité de probabilité récemment introduite - la densité de Rayleigh à queue lourde, qui a été obtenue en supposant que les parties réelles et imaginaires du signal complexe reçu peuvent être mieux caractérisées à l'aide de la famille des distributions alpha-stables. Nous estimons les paramètres du modèle à partir d'observations bruitées en faisant appel à la théorie statistique de deuxième espèce qui est fondée sur la transformée de Mellin. Enfin, nous faisons la comparaison entre la méthode que nous proposons et d'autres filtres classiques pour le débruitage d'images RSO. Nos résultats expérimentaux démontrent que le filtre MAP homomorphique fondé sur le modèle de Rayleigh à queue lourde est parmi les meilleurs pour enlever le bruit de chatoiement. |
Abstract :
Synthetic aperture radar (SAR) images are inherently affected by a signal dependent noise known as speckle, which is due to the radar wave coherence. In this report, we propose a novel adaptive despeckling filter and derive a maximum a posteriori (MAP) estimator for the radar cross section (RCS). We first employ a logarithmic transformation to change the multiplicative speckle into additive noise. We model the RCS using the recently introduced heavy-tailed Rayleigh density function, which was derived based on the assumption that the real and imaginary parts of the received complex signal are best described using the alpha-stable family of distribution. We estimate model parameters from noisy observations by means of second-kind statistics theory, which relies on the Mellin transform. Finally, we compare our proposed algorithm with several classical speckle filters applied on actual SAR images. Experimental results show that the homomorphic MAP filter based on the heavy-tailed Rayleigh prior for the RCS is among the best for speckle removal. |
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Article de collection ou Chapitre de livre |
1 - A Reversible Jump MCMC Sampler for Object Detection in Image Processing.
M. Ortner et X. Descombes et J. Zerubia. Dans Monte Carlo and Quasi-Monte Carlo Methods, Publ. Springer Verlag, 2005.
Mots-clés : RJMCMC, Processus ponctuels marques, Extraction d'objets.
@INCOLLECTION{ortner_lnsmc2qmc,
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| author |
= |
{Ortner, M. and Descombes, X. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{A Reversible Jump MCMC Sampler for Object Detection in Image Processing}, |
| year |
= |
{2005}, |
| booktitle |
= |
{Monte Carlo and Quasi-Monte Carlo Methods}, |
| publisher |
= |
{Springer Verlag}, |
| url |
= |
{http://link.springer.com/book/10.1007/3-540-31186-6}, |
| pdf |
= |
{http://link.springer.com/chapter/10.1007%2F3-540-31186-6_23}, |
| keyword |
= |
{RJMCMC, Processus ponctuels marques, Extraction d'objets} |
| } |
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