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Publications de Josiane Zerubia
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64 Rapports de recherche et Rapports techniques |
29 - 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}, |
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= |
{France}, |
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= |
{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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30 - Détection de Feux de Forêt par Analyse Statistique de la Radiométrie d'Images Satellitaires.
F. Lafarge et X. Descombes et J. Zerubia. Rapport de Recherche 5369, INRIA, France, décembre 2004.
Mots-clés : Feux de foret, Champs Gaussiens, Évenement rare.
@TECHREPORT{5369,
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| author |
= |
{Lafarge, F. and Descombes, X. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Détection de Feux de Forêt par Analyse Statistique de la Radiométrie d'Images Satellitaires}, |
| year |
= |
{2004}, |
| month |
= |
{décembre}, |
| institution |
= |
{INRIA}, |
| type |
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{Research Report}, |
| number |
= |
{5369}, |
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{France}, |
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| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/06/34/PS/RR-5369.ps}, |
| keyword |
= |
{Feux de foret, Champs Gaussiens, Évenement rare} |
| } |
Résumé :
Nous proposons, dans ce rapport, une méthode de détection des feux de forêt par imagerie satellitaire fondée sur la théorie des champs aléatoires. L'idée consiste à modéliser l'image par une réalisation d'un champ gaussien afin d'en extraire, par une analyse statistique, les éléments étrangers pouvant correspondre aux feux.
Le canal IRT (InfraRouge Thermique) contient des longueurs d'onde particulièrement sensibles à l'émission de chaleur. L'intensité d'un pixel d'une image IRT est donc d'autant plus forte que la température de la zone associée à ce pixel est élevée. Les feux de forêt peuvent alors être caractérisés par des pics d'intensité sur ce type d'images. Nous proposons une méthode de classification non supervisée et automatique fondée sur la théorie des champs gaussiens. Pour ce faire, nous modélisons dans un premier temps l'image par une réalisation d'un champ gaussien. Les zones de feux, minoritaires et de fortes intensités sont considérées comme des éléments étrangers à ce champ : ce sont des évènements rares. Ensuite, par une analyse statistique, nous déterminons un jeu de probabilités définissant, pour une zone donnée de l'image, un degré d'appartenance au champ gaussien, et par complémentarité aux zones potentiellement en feux. |
Abstract :
We present in this report a method for forest fire detection in satellite images based on random field theory. The idea is to model the image as a realization of a gaussian field in order to extract the rare events, which are potential fires, by a statistical analysis.
The TIR (Thermical InfraRed) channel has a wavelength sensitive to the emission of heat : the higher the heat of a area, the higher the intensity of the corresponding pixel of the image. Then a forest fire can be characterized by peak intensity in TIR images. We present an fully automatic unsupervised classification method based on Gaussian field theory. First we model the image as a realization of a Gaussian field. The fire areas, which have high intensity and are supposed to be a minority, are considered as foreign elements of that field : they are rare events. Then we determine by a statistical analysis a set of probabilities which characterizes the degree of belonging to the Gaussian field of a small area of the image. So, we estimate the probability that the area is a potential fire. |
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31 - Noyaux Texturaux pour les Problèmes de Classification par SVM en Télédétection.
F. Lafarge et X. Descombes et J. Zerubia. Rapport de Recherche 5370, INRIA, France, décembre 2004.
Mots-clés : Support Vector Machines, Classification, Feux de foret, Zones urbaines, Base d'apprentissage, Champs de Markov.
@TECHREPORT{5370,
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| author |
= |
{Lafarge, F. and Descombes, X. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Noyaux Texturaux pour les Problèmes de Classification par SVM en Télédétection}, |
| year |
= |
{2004}, |
| month |
= |
{décembre}, |
| institution |
= |
{INRIA}, |
| type |
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{Research Report}, |
| number |
= |
{5370}, |
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| ps |
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{https://hal.inria.fr/docs/00/07/06/33/PS/RR-5370.ps}, |
| keyword |
= |
{Support Vector Machines, Classification, Feux de foret, Zones urbaines, Base d'apprentissage, Champs de Markov} |
| } |
Résumé :
Nous détaillons dans ce rapport la construction de deux noyaux texturaux s'utilisant dans les problèmes de classification par «Support Vector Machines» en télédétection. Les SVM constituent une méthode de classification supervisée particulièrement bien adaptée pour traiter des données de grande dimension telles que les images satellitaires. Par cette méthode, nous souhaitons réaliser l'apprentissage de paramètres qui permettent la différenciation entre deux ensembles de pixels connexes non-identiques. Nous travaillons pour cela sur des fonctions noyaux, fonctions caractérisant une certaine similarité entre deux données. Dans notre cas, cette similarité sera fondée à la fois sur une notion radiométrique et sur une notion texturale. La principale difficulté rencontrée dans cette étude réside dans l'élaboration de paramètres texturaux pertinents qui modélisent au mieux l'homogénéité d'un ensemble de pixels connexes. Nous appliquons les noyaux proposés à deux problèmes de télédétection: la détection de feux de forêt et la détection de zones urbaines à partir d'images satellitaires haute résolusion. |
Abstract :
We present in this report two textural kernels for «Support Vector Machines» classification applied to remote sensing problems. SVMs constitute a method of supervised classification well adapted to deal with data of high dimension, such as images. We would like to learn parameters which allow the differentiation between two sets of connected pixels. We also introduce kernel functions which characterize a notion of similarity between two pieces of data. In our case this similarity is based on a radiometric charateristic and a textural characteristic. The main difficulty is to elaborate textural parameters which are pertinent and characterize as well as possible the homogeneity of a set of connected pixels. We apply this method to remote sensing problems : the detection of forest fires and the extraction of urban areas in high resolution satellite images. |
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32 - 3D Microscopy Deconvolution using Richardson-Lucy Algorithm with Total Variation Regularization.
N. Dey et L. Blanc-Féraud et C. Zimmer et P. Roux et Z. Kam et J.C. Olivo-Marin et J. Zerubia. Rapport de Recherche 5272, INRIA, France, juillet 2004.
Mots-clés : Microscopie confocale, Deconvolution, Reponse impulsionnelle, Variation totale.
@TECHREPORT{5272,
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| author |
= |
{Dey, N. and Blanc-Féraud, L. and Zimmer, C. and Roux, P. and Kam, Z. and Olivo-Marin, J.C. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{3D Microscopy Deconvolution using Richardson-Lucy Algorithm with Total Variation Regularization}, |
| year |
= |
{2004}, |
| month |
= |
{juillet}, |
| institution |
= |
{INRIA}, |
| type |
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{Research Report}, |
| number |
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{5272}, |
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| ps |
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{http://hal.inria.fr/docs/00/07/07/26/PS/RR-5272.ps}, |
| keyword |
= |
{Microscopie confocale, Deconvolution, Reponse impulsionnelle, Variation totale} |
| } |
Résumé :
La microscopie confocale (Confocal laser scanning microscopy ou microscopie confocale à balayage laser) est une méthode puissante de plus en plus populaire pour l'imagerie 3D de spécimens biologiques. Malheureusement, les images acquises sont dégradées non seulement par du flou dû à la lumière provenant de zones du spécimen non focalisées, mais aussi par un bruit de Poisson dû à la détection, qui se fait à faible flux de photons. Plusieurs méthodes de déconvolution ont été proposées pour réduire ces dégradations, avec en particulier l'algorithme itératif de Richardson-Lucy, qui calcule un maximum de vraisemblance adapté à une statistique poissonienne. Mais cet algorithme utilisé comme tel ne converge pas nécessairement vers une solution adaptée, car il tend à amplifier le bruit. Si par contre on l'utilise avec une contrainte de régularisation (connaissance a priori sur l'objet que l'on cherche à restaurer, par exemple), Richardson-Lucy régularisé converge toujours vers une solution adaptée, sans amplification du bruit. Nous proposons ici de combiner l'algorithme de Richardson-Lucy avec une contrainte de régularisation basée sur la Variation Totale, dont l'effet d'adoucissement permet d'éviter les oscillations d'intensité tout en préservant les bords des objets. Nous montrons sur des images synthétiques et sur des images réelles que cette contrainte de régularisation améliore les résultats de la déconvolution à la fois qualitativement et quantitativement. Nous comparons plusieurs méthodes de déconvolution bien connues à la méthode que nous proposons, comme Richardson-Lucy standard (pas de régularisation), Richardson-Lucy régularisé avec Tikhonov-Miller, et un algorithme basé sur la descente de gradients (sous l'hypothèse d'un bruit additif gaussien). |
Abstract :
Confocal laser scanning microscopy is a powerful and increasingly popular technique for 3D imaging of biological specimens. However the acquired images are degraded by blur from out-of-focus light and Poisson noise due to photon-limited detection. Several deconvolution methods have been proposed to reduce these degradations, including the Richardson-Lucy iterative algorithm, which computes a maximum likelihood estimation adapted to Poisson statistics. However this algorithm does not necessarily converge to a suitable solution, as it tends to amplify noise. If it is used with a regularizing constraint (some prior knowledge on the data), Richardson-Lucy regularized with a well-chosen constraint, always converges to a suitable solution. Here, we propose to combine the Richardson-Lucy algorithm with a regularizing constraint based on Total Variation, whose smoothing avoids oscillations while preserving object edges. We show on simulated and real images that this constraint improves the deconvolution results both visually and using quantitative measures. We compare several well-known deconvolution methods to the proposed method, such as standard Richardson-Lucy (no regularization), Richardson-Lucy with Tikhonov-Miller regularization, and an additive gradient-based algorithm. |
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33 - SAR Amplitude Probability Density Function Estimation based on a Generalized Gaussian Scattering Model.
G. Moser et J. Zerubia et S.B. Serpico. Rapport de Recherche 5153, INRIA, France, mars 2004.
Mots-clés : Radar a Ouverture Synthetique (SAR), Gaussiennes generalisees.
@TECHREPORT{5153,
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| author |
= |
{Moser, G. and Zerubia, J. and Serpico, S.B.}, |
| title |
= |
{SAR Amplitude Probability Density Function Estimation based on a Generalized Gaussian Scattering Model}, |
| year |
= |
{2004}, |
| month |
= |
{mars}, |
| institution |
= |
{INRIA}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{5153}, |
| address |
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{France}, |
| url |
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{https://hal.inria.fr/inria-00071430}, |
| pdf |
= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/71430/filename/RR-5153.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/14/30/PS/RR-5153.ps}, |
| keyword |
= |
{Radar a Ouverture Synthetique (SAR), Gaussiennes generalisees} |
| } |
Résumé :
En télédetection, un problème important est celui de développer des modèles précis pour representer les statistiques des intensités des pixels. En ce qui concerne les données du type Radar à Synthèse d'Ouverture (RSO), cette modélisation constitue un point capital pour la classification ou le débruitage d'une image, par exemple. Dans ce rapport de recherche, une nouvelle méthode d'estimation paramétrique pour les amplitudes d'images RSO est proposée. Elle tient compte de la nature physique des phénomènes de diffusion qui générent une image RSO en adoptant une modèle de gaussiennes generalisées pour les phénomènes de rétrodiffusion. Une expression, sous forme explicite, de la densité de probabilité de l'amplitude est obtenue et un algorithme spécifique d'estimation des paramètres est proposé afin de pouvoir utiliser le modèle proposé. Une mèthode récente fondée sur les «logs-cumulants» est appliquée, dérivant de l'utilisation d'une transformée de Mellin (à la place de la transformée de Fourier usuelle) dans le calcul des fonctions caractéristiques et de la généralisation des concepts de moment et de cumulant correspondante. Les estimées obtenues par la mèthode des log-cumulants pour le modèle d'amplitude fondé sur des gaussiennes généralisées se révelent être calculables numériquement et également consistantes. Dans ce rapport de recherche, l'approche paramètrique proposée est validée sur diverses images radar RSO (ERS, XSAR, ESAR et des radar aéroportés). Les résultats expérimentaux montrent que la mèthode proposée modèlise mieux la densité de probabilité de l'amplitude que beaucoup de modèles paramétriques proposés précédemment pour les phénomènes de rétrodiffusion. |
Abstract :
In the context of remotely sensed data analysis, an important problem is the development of accurate models for the statistics of the pixel intensities. Focusing on Synthetic Aperture Radar (SAR) data, this modelling process turns out to be a crucial task, for instance, for classification or for denoising purposes. In the present report, an innovative parametric estimation methodology for SAR amplitude data is proposed, which takes into account the physical nature of the scattering phenomena generating a SAR image by adopting a generalized Gaussian (GG) model for the backscattering phenomena. A closed form expression for the corresponding amplitude probability density function (PDF) is derived and a specific parameter estimation algorithm is developed in order to deal with the proposed model. Specifically, the recently proposed «method-of-log-cumulants» (MoLC) is applied, which stems from the adoption of the Mellin transform (instead of the usual Fourier transform) in the computation of characteristic functions, and from the corresponding generalization of the concepts of moment and of cumulant. For the developed GG-based amplitude model, the resulting MoLC estimates turn out to be numerically feasible and are also proved to be consistent. The proposed parametric approach is validated using several real ERS-1, XSAR, ESAR and airborne SAR images and the experimental results prove that the method models the amplitude probability density function better than several previously proposed parametric models for the backscattering phenomena. |
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34 - Dictionary-based Stochastic Expectation-Maximization for SAR amplitude probability density function estimation.
G. Moser et J. Zerubia et S.B. Serpico. Rapport de Recherche 5154, INRIA, France, mars 2004.
Mots-clés : Radar a Ouverture Synthetique (SAR), EM Stochastique (SEM), Modeles de melange fini.
@TECHREPORT{5154,
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| author |
= |
{Moser, G. and Zerubia, J. and Serpico, S.B.}, |
| title |
= |
{Dictionary-based Stochastic Expectation-Maximization for SAR amplitude probability density function estimation}, |
| year |
= |
{2004}, |
| month |
= |
{mars}, |
| institution |
= |
{INRIA}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{5154}, |
| address |
= |
{France}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00071429}, |
| pdf |
= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/71429/filename/RR-5154.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/14/29/PS/RR-5154.ps}, |
| keyword |
= |
{Radar a Ouverture Synthetique (SAR), EM Stochastique (SEM), Modeles de melange fini} |
| } |
Résumé :
En télédetection, un problème vital est le besoin de développer des modèles précis pour représenter les statistiques des intensités des images. Dans ce rapport de recherche, nous traitons le problème de l'estimation de la densité de probabilité de l'amplitude d'une image de type Radar à Synthèse d'Ouverture (RSO). Plusieurs modèles théoriques ou heuristiques, ultilisés pour représenter l'amplitude d'un signal du type RSO, ont été proposés dans la littérature et ce sont révelés être efficaces pour différentes types de classes dans le contexte des cartes d'occupation des sols, rendant ainsi difficile le choix d'une seule densité de probabilité paramétrique. Dans ce rapport de recherche, un algorithme d'estimation innovant est proposé, se fondant sur un modèle de mélange fini pour la densité de probabilité de l'amplitude, les diverses composantes du mélange appartenant à un dictionnaire specifique. La mèthode proposée dans ce rapport intégre, de fa on automatique, les procédures de sélection d'un modèle optimal pour chaque composante, d'estimation de paramètres et d'optimisation du nombre de composantes, en combinant un algorithme EM stochastique et la méthode des logs-cumulants pour l'estimation de la densité de probabilité paramètrique. Des resultats expérimentaux sur plusieurs images RSO réelles sont présentés, montrant ainsi que la mèthode proposée est suffisamment précise pour modéliser les statistiques du signal d'amplitude radar de type RSO. |
Abstract :
In the context of remotely sensed data analysis, a crucial problem is represented by the need to develop accurate models for the statistics of the pixel intensities. In the current research report, we address the problem of parametric probability density function (PDF) estimation in the context of Synthetic Aperture Radar (SAR) amplitude data analysis. Specifically, several theoretical and heuristic models for the PDFs of SAR data have been proposed in the literature, and have been proved to be effective for different land-cover typologies, thus making the choice of a single optimal SAR parametric PDF a hard task. In thia report, an innovative estimation algorithm is proposed, which addresses this problem by adopting a finite mixture model (FMM) for the amplitude PDF, with mixture components belonging to a given dictionary of SAR-specific PDFs. The proposed method automatically integrates the procedures of selection of the optimal model for each component, of parameter estimation, and of optimization of the number of components, by combining the Stochastic Expectation Maximization (SEM) iterative methodology and the recently proposed «method-of-log-cumulants» (MoLC) for parametric PDF estimation for non-negative random variables. Experimental results on several real SAR images are presented, showing the proposed method is accurately modelling the statistics of SAR amplitude data. |
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35 - Models of the Unimodal and Multimodal Statistics of Adaptive Wavelet Packet Coefficients.
R. Cossu et I. H. Jermyn et K. Brady et J. Zerubia. Rapport de Recherche 5122, INRIA, France, février 2004.
Mots-clés : Paquet d'ondelettes, Texture.
@TECHREPORT{5122,
|
| author |
= |
{Cossu, R. and Jermyn, I. H. and Brady, K. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Models of the Unimodal and Multimodal Statistics of Adaptive Wavelet Packet Coefficients}, |
| year |
= |
{2004}, |
| month |
= |
{février}, |
| institution |
= |
{INRIA}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{5122}, |
| address |
= |
{France}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00071461}, |
| pdf |
= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/71461/filename/RR-5122.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/14/61/PS/RR-5122.ps}, |
| keyword |
= |
{Paquet d'ondelettes, Texture} |
| } |
Résumé :
De récents travaux ont montré que bien que les histogrammes de sous-bandes pour les coefficients d'ondelettes standards ont une forme de gaussienne généralisée, ce n'est plus vrai pour les bases de paquets d'ondelettes adaptés à une certaine texture. Trois types de statistiques sont alors observés pour les sous-bandes: gaussienne, gaussienne generalisée et dans certaines sous-bandes des histogrammes multimodaux sans mode en zéro. Dans ce rapport, nous démontrons que ces sous-bandes sont étroitement liées à la structure de la texture et sont ainsi primordiales dans les applications dans lesquelles la texture joue un rôle important. Fort de ces observations, nous étendons l'approche de modélisation de textures proposée par en incluant ces sous-bandes. Nous modifions l'hypothèse gaussienne pour inclure les gaussiennes généralisées et les mixtures de gaussiennes contraintes. Nous utilisons une méthodologie bayésienne, définissant des estimateurs MAP pour la base adaptative, pour la sélection du modèle de la sous-bande et pour les paramètres de ce modèle. Les résultats confirment l'efficacité de la méthode proposée et soulignent l'importance des sous-bandes multimodales pour la discrimination et la modélisation de textures. |
Abstract :
In recent work, it was noted that although the subband histograms for standard wavelet coefficients take on a generalized Gaussian form, this is no longer true for wavelet packet bases adapted to a given texture. Instead, three types of subband statistics are observed: Gaussian, generalized Gaussian, and most interestingly, in some subbands, multimodal histograms with no mode at zero. As will be demonstrated in this report, these latter subbands are closely linked to the structure of the texture, and are thus likely to be important for many applications in which texture plays a role. Motivated by these observations, we extend the approach to texture modelling proposed by to include these subbands. We relax the Gaussian assumption to include generalized Gaussians and constrained Gaussian mixtures. We use a Bayesian methodology, finding MAP estimates for the adaptive basis, for subband model selection, and for subband model parameters. Results confirm the effectiveness of the proposed approach, and highlight the importance of multimodal subbands for texture discrimination and modelling. |
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36 - Contours Actifs d'Ordre Supérieur Appliqués à la Détection de Linéiques dans des Images de Télédétection.
M. Rochery et I. H. Jermyn et J. Zerubia. Rapport de Recherche 5063, INRIA, France, décembre 2003.
Mots-clés : Reseaux lineiques, Contour actif, Modeles deformables, Extraction d'objets.
@TECHREPORT{RRRochery03,
|
| author |
= |
{Rochery, M. and Jermyn, I. H. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Contours Actifs d'Ordre Supérieur Appliqués à la Détection de Linéiques dans des Images de Télédétection}, |
| year |
= |
{2003}, |
| month |
= |
{décembre}, |
| institution |
= |
{INRIA}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{5063}, |
| address |
= |
{France}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00071521}, |
| pdf |
= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/71521/filename/RR-5063.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/15/21/PS/RR-5063.ps}, |
| keyword |
= |
{Reseaux lineiques, Contour actif, Modeles deformables, Extraction d'objets} |
| } |
Résumé :
Dans ce rapport, nous présentons une nouvelle méthode pour l'incorporation d'une information sur la géométrie a priori dans le cadre des contours actifs. Nous introduisons une nouvelle classe de contours actifs d'ordre supérieur, qui sont des énergies quadratiques sur l'espace des 1-chaînes, contrairement aux énergies classiquement utilisées qui sont linéaires. Ces énergies permettent de définir des interactions non triviales entre les différents points du contour. Elles donnent naissance à des forces non locales, permettant ainsi d'introduire une information géométrique forte dans le modèle. D'un point de vue algorithmique, nous utilisons la méthodologie par courbes de niveau afin de trouver le minimum de l'énergie, la présence de forces non locales nécessitant une extension des méthodes standard utilisées pour l'évolution que nous décrivons. Nous utilisons ce nouveau modèle pour la détection de linéiques (routes, rivières, ...) dans les images de télédétection et nous montrons des résultats d'extraction sur des images réelles. |
Abstract :
In this report, we introduce a new class of active contour energies, quadratic on the space of 1-chains, as opposed to classical energies, which are linear. These energies define non trivial interactions between different points of the contour, and thus allow the incorporation of a priori shape information through the generation of non-local forces that carry geometric information. They also allow the definition of complex data terms linking the data at different points of the contour. To solve the models, we use the level set methodology, in the process extending the standard evolution methods to deal with the non-locality of the forces involved. We use this new approach in order to define models for the extraction of line networks (roads, rivers, ...) in satellite imagery. We show some results on real-world images. |
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37 - A Binary Tree-Structured MRF Model for Multispectral Satellite Image Segmentation.
G. Scarpa et G. Poggi et J. Zerubia. Rapport de Recherche 5062, INRIA, France, décembre 2003.
Mots-clés : Estimation bayesienne, Classification, Champs de Markov, Modeles hierarchiques.
@TECHREPORT{Scarpa03,
|
| author |
= |
{Scarpa, G. and Poggi, G. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{A Binary Tree-Structured MRF Model for Multispectral Satellite Image Segmentation}, |
| year |
= |
{2003}, |
| month |
= |
{décembre}, |
| institution |
= |
{INRIA}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{5062}, |
| address |
= |
{France}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00071522}, |
| pdf |
= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/71522/filename/RR-5062.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/15/22/PS/RR-5062.ps}, |
| keyword |
= |
{Estimation bayesienne, Classification, Champs de Markov, Modeles hierarchiques} |
| } |
Résumé :
Dans ce rapport, nous proposons un modèle markovien a priori structuré à arbre binaire (le TS-MRF) pour la segmentation d'images satellitaires multispectrales. Ce modèle permet de représenter un champ bidimensionnel par une séquence de champs de Markov binaires, chacun correspondant à un noeud de l'arbre. Pour avoir une bonne classification, on peut adapter le modèle TS-MRF à la structure intrinsèque des données, en définissant un MRF, à plusieurs paramètres, très flexible. Bien que l'on définisse le modèle global sur tout l'arbre, l'optimisation et l'estimation peuvent être poursuivis en considérant un noeud à la fois, à partir de la racine jusqu'aux feuilles, avec une réduction significative de la complexité. En effet, on a montré expérimentalement que l'algorithme global est beaucoup plus rapide qu'un algorithme conventionnel fondé sur le modèle markovien d'Ising, en particulier quand le nombre des bandes spectrales est très grand. Grâce à la procédure d'optimisation séquentielle, ce modèle permet aussi de déterminer le nombre des classes présentes dans l'image satellitaire, dans le cadre d'une classification non supervisée, à travers une condition d'arrêt définie localement pour chaque noeud. Nous avons effectué des expériences sur une image SPOT de la baie de Lannion, pour laquelle nous disposons d'une vérité terrain, et nous avons trouvé que le modèle proposé fournit de meilleurs résultats que certains autres modèles de Markov et que d'autres méthodes variationnelles. |
Abstract :
In this work we detail a tree-structured MRF (TS-MRF) prior model useful for segmentation of multispectral satellite images. This model allows a hierarchical representation of a 2-D field by the use of a sequence of binary MRFs, each corresponding to a node in the tree. In order to get good performances, one can fit the intrinsic structure of the data to the TS-MRF model, thereby defining a multi-parameter, flexible, MRF. Although a global MRF model is defined on the whole tree, optimization as well estimation can be carried out by working on a single node at a time, from the root down to the leaves, with a significant reduction in complexity. Indeed the overall algorithm is proved experimentally to be much faster than a comparable algorithm based on a conventional Ising MRF model, especially when the number of bands becomes very large. Thanks to the sequential optimization procedure, this model also addresses the cluster validation problem of unsupervised segmentation, through the use of a stopping condition local to each node. Experiments on a SPOT image of the Lannion Bay, a ground-truth of which is available, prove the superior performance of the algorithm w.r.t. some other MRF based algorithms for supervised segmentation, as well as w.r.t. some variational methods. |
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38 - Extraction de Houppiers par Processus Objet.
G. Perrin et X. Descombes et J. Zerubia. Rapport de Recherche 5037, INRIA, France, décembre 2003.
Mots-clés : Extraction d'objets, Extraction de Houppiers, Geometrie stochastique, Processus ponctuels marques, RJMCMC.
@TECHREPORT{Perrin03,
|
| author |
= |
{Perrin, G. and Descombes, X. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Extraction de Houppiers par Processus Objet}, |
| year |
= |
{2003}, |
| month |
= |
{décembre}, |
| institution |
= |
{INRIA}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{5037}, |
| address |
= |
{France}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00071547}, |
| pdf |
= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/71547/filename/RR-5037.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/15/47/PS/RR-5037.ps}, |
| keyword |
= |
{Extraction d'objets, Extraction de Houppiers, Geometrie stochastique, Processus ponctuels marques, RJMCMC} |
| } |
Résumé :
Nous cherchons à extraire des houppiers à partir d'images de télédétection. Pour ce faire, nous construisons un processus objet et assimilons nos images d'arbres à des réalisations de ce processus. La première étape consiste à définir d'une part les objets géométriques modélisant les arbres, et d'autre part la densité du processus à simuler.La seconde étape consiste à construire un algorithme MCMC à sauts réversibles, et une estimée de la configuration d'objets. Les transitions aléatoires de la chaîne sont régies par des noyaux de propositions, chacun étant associé à une perturbation.Nous testons notre modèle sur des images aériennes de peupleraies fournies par l'IFN. |
Abstract :
In this paper we aim at extracting tree crowns from remotely sensed images. Our approach is to consider that these images are some realizations of a marked point process. The first step is to define the geometrical objects that design the trees, and the density of the process.Then, we use a reversible jump MCMC dynamics and a simulated annealing to get the maximum a posteriori estimator of the tree crowns distribution on the image. Transitions of the Markov chain are managed by some specific proposition kernels.Results are shown on aerial images of poplars given by IFN. |
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39 - Texture-adaptive mother wavelet selection for texture analysis.
G.C.K. Abhayaratne et I. H. Jermyn et J. Zerubia. Research Report, INRIA, France, décembre 2003.
@TECHREPORT{Abhayaratne,
|
| author |
= |
{Abhayaratne, G.C.K. and Jermyn, I. H. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Texture-adaptive mother wavelet selection for texture analysis}, |
| year |
= |
{2003}, |
| month |
= |
{décembre}, |
| institution |
= |
{INRIA}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| address |
= |
{France}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/hal-01208017}, |
| pdf |
= |
{Rapports/RR-8783.pdf}, |
| keyword |
= |
{} |
| } |
|
40 - A Probabilistic Framework for Adaptive Texture Description.
K. Brady et I. H. Jermyn et J. Zerubia. Rapport de Recherche 4920, INRIA, France, septembre 2003.
Mots-clés : Segmentation, Texture, Paquet d'ondelettes.
@TECHREPORT{4920,
|
| author |
= |
{Brady, K. and Jermyn, I. H. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{A Probabilistic Framework for Adaptive Texture Description}, |
| year |
= |
{2003}, |
| month |
= |
{septembre}, |
| institution |
= |
{INRIA}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{4920}, |
| address |
= |
{France}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00071659}, |
| pdf |
= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/71659/filename/RR-4920.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/16/59/PS/RR-4920.ps}, |
| keyword |
= |
{Segmentation, Texture, Paquet d'ondelettes} |
| } |
Résumé :
Ce rapport présente le développement d'un nouveau cadre probabiliste cohérent pour la description adaptative de texture. En partant d'une distribution de probabilité sur un espace d'images infinies, nous générons une distribution sur des régions finies par marginalisation. Pour une distribution gaussienne, les contraintes de calcul imposées par la diagonalisation nous conduisent naturellement à des modèles utilisant des paquets d'ondelettes adaptatifs. Ces modèles reflètent les principales périodicités présentes dans les textures et permettent également d'avoir des corrélations à longue portée tout en préservant l'indépendance des coefficients des paquets d'ondelettes. Nous avons appliqué notre méthode à la segmentation. Deux types de données figurent dans notre ensemble de test: des mosaïques synthétiques de Brodatz et des images satellitaires haute résolution. Dans le cas des textures synthétiques, nous utilisons la version non-décimée de la transformée en paquets d'ondelettes afin de diagonaliser la distribution gaussienne de manière efficace, bien qu'approximative. Cela nous permet d'effectuer une classification de la mosaique pixel par pixel. Une étape de régularisation est ensuite effectuée afin d'arriver à un résultat de segmentation final plus lisse. Afin d'obtenir les meilleurs résultats possibles dans le cas de données réelles, la moyenne de la distribution est ensuite introduite dans le modèle. L'approximation faite pour la classification des mosaiques de textures synthetiques a été testée sur des images réelles, mais les résultats obtenus n'étaient pas satisfaisants. C'est pourquoi nous avons introduit, pour ce type de données, une technique de classification heuristique basée sur la transformée en paquets d'ondelettes décimée. Les résultats de segmentation sont ensuite régularisés à l'aide de la même méthode que dans le cas synthétique. Nous présentons les résultats pour chaque type de données et concluons par une discussion. |
Abstract :
This report details the development of a probabilistic framework for adaptive texture description. Starting with a probability distribution on the space of infinite images, we generate a distribution on finite regions by marginalisation. For a Gaussian distribution, the computational requirement of diagonalisation leads naturally to adaptive wavelet packet models which capture the principal periodicities present in the textures and allow long-range correlations while preserving the independence of the wavelet packet coefficients. These models are then applied to the task of segmentation. Two data types are included in our test bed: synthetic Brodatz mosaics and high-resolution satellite images. For the case of the synthetic textures, undecimated versions of the wavelet packet transform are used to diagonalise the Gaussian distribution efficiently, albeit approximately. This enables us to perform a pixelwise classification of the mosaics. A regularisation step is then implemented in order to arrive at a smooth final segmentation. In order to obtain the best possible results for the real dataset, the mean of the distribution is included in the model. The approximation made for the classification of the synthetic texture mosaics is tested on the remote sensing images, but it produces unsatisfactory results. Therefore we introduce a heuristic classification technique for this dataset, based on a decimated wavelet packet transform. The resulting segmentation is then regularised using the same method as in the synthetic case. Results are presented for both types of data and a discussion follows. |
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41 - Automatic 3D Land Register Extraction from Altimetric Data in Dense Urban Areas.
M. Ortner et X. Descombes et J. Zerubia. Rapport de Recherche 4919, INRIA, France, septembre 2003.
Mots-clés : Extraction d'objets, Batiments, RJMCMC, Geometrie stochastique, Modele numerique d'elevation (MNE), Processus ponctuels marques.
@TECHREPORT{4919,
|
| author |
= |
{Ortner, M. and Descombes, X. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Automatic 3D Land Register Extraction from Altimetric Data in Dense Urban Areas}, |
| year |
= |
{2003}, |
| month |
= |
{septembre}, |
| institution |
= |
{INRIA}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{4919}, |
| address |
= |
{France}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00071660}, |
| pdf |
= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/71660/filename/RR-4919.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/16/60/PS/RR-4919.ps}, |
| keyword |
= |
{Extraction d'objets, Batiments, RJMCMC, Geometrie stochastique, Modele numerique d'elevation (MNE), Processus ponctuels marques} |
| } |
Résumé :
Ce travail présente un algorithme qui extrait automatiquement un plan cadastral de la description altimétrique (relief) d'une zone urbaine dense. L'altimétrie d'une ville est une donnée qui est maintenant facilement accessible. Dans ce rapport, nous présentons par exemple des résultats sur deux types de données altimétriques : le premier consiste en un Modèle Numérique d'Elévation (MNE) obtenu par corrélation d'images optiques, le second correspond à un MNE obtenu par mesure LASER.Notre objectif principal est de définir un algorithme entièrement automatique capable d'extraire un grand nombre de bâtiments dans des zones urbaines denses.Nous nous intéressons donc plus particulièrement à l'extraction de formes élémentaires et proposons un algorithme qui modélise les bâtiments par des formes rectangulaires. Le résultat obtenu consiste en une carte cadastrale qui peut être utilisée pour faire une estimation précise des formes de toits, par exemple.L'algorithme proposé ici repose sur nos travaux précédents. Nous modélisons des villes par des configurations de rectangles auxquelles nous associons une énergie définie de manière à tenir compte aussi bien d'une information de bas niveau provenant des données utilisées que d'une connaissance géometrique de l'agencement des bâtiments dans les zones urbaines.L'estimation est ensuite faite en minimisant l'énergie définie grace à un recuit-simulé.Nous utilisons un échantilloneur MCMC qui est une combinaison de techniques générales de type Metropolis Hastings Green et de l'algorithme de simulation de processus ponctuel proposé par Geyer et Møller. Nous utilisons en particulier des noyaux de proposition originaux comme la naissance ou mort dans un voisinage, et nous définissons l'énergie par rapport à un processus ponctuel de Poisson non-homogène, ce qui permet d'améliorer le comportement dynamique de l'algorithme.Les resultats que nous présentons sont obtenus sur des donnée réelles fournies par l'IGN. Nous extrayons automatiquement des configurations composées d'une centaine de bâtiments sur des zones dont la taille est en moyenne de 200m sur 200m. L'erreur commise est en moyenne de 15. |
Abstract :
This work present an automatic algorithm that extract 3D land register from altimetric data in dense urban areas. Altimetry of a town is a data which is easily available yet difficult to exploit. For instance, we present here results on two kind of measurements : the first one consists in a Digital Elevation Model (DEM) built using a correlation algorithm and some optical data, while the second one consists in a DEM obtained by Laser measurments.Our main objective is to design an entirely automatic method that is able to deal with this kind of data in very dense urban areas.We thus focus on elementary shape extraction and propose an algorithm that extracts rectangular buildings. The result provided consists in a kind of vectorial land register map that can be used, for instance, to perform precise roof shape estimation.The proposed algorithm uses our previous work. Using a point process framework, we model towns as configuration of rectangles. An energy is defined, that takes into account both a low level information provided by the altimetry of the scene, and some geometric knowledge of the disposition of buildings in towns.The estimation is done by minimizing the energy using a simulated annealing. We use a MCMC sampler that is a combination of general Metropolis Hastings Green techniques and Geyer and Møller algorithm of sampling of point processes. We use some original proposition kernels, such as birth or death in a neighborhood and define the energy with respect to an inhomogeneous Poisson point process.We present results on real data provided by IGN (French Mapping Institute). Results were automatically obtained, on areas that are 200m by 200m large. These results consist in configurations of around 100 rectangles describing considered areas with an error of 15 missclassification. |
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42 - Improved RJMCMC Point Process Sampler for Object Detection by Simulated Annealing.
M. Ortner et X. Descombes et J. Zerubia. Rapport de Recherche 4900, INRIA, France, août 2003.
Mots-clés : Batiments, Extraction d'objets, RJMCMC, Processus ponctuels marques.
@TECHREPORT{4900,
|
| author |
= |
{Ortner, M. and Descombes, X. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Improved RJMCMC Point Process Sampler for Object Detection by Simulated Annealing}, |
| year |
= |
{2003}, |
| month |
= |
{août}, |
| institution |
= |
{INRIA}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{4900}, |
| address |
= |
{France}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00071683}, |
| pdf |
= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/71683/filename/RR-4900.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/16/83/PS/RR-4900.ps}, |
| keyword |
= |
{Batiments, Extraction d'objets, RJMCMC, Processus ponctuels marques} |
| } |
Résumé :
Nous commen ons par résumer l'algorithme de Geyer et Møller qui permet, en utilisant une chaîne de Markov, d'échantillonner des lois de processus ponctuels. Nous rappelons également le cadre théorique proposé par Green qui permet d'imposer la réversibilité d'une chaîne de Markov sous une loi désirée.Dans le cadre de nos applications en traitement d'image, nous sommes intéressés par la simulation de processus ponctuels dont la loi dépend fortement de la localisation géographique des points. Nous présentons donc ici des noyaux de proposition qui améliorent la capacité de l'algorithme de Geyer et Meyer à explorer les bons endroits de l'espace d'état. En particulier, nous proposons une transformation qui permet de faire apparaître ou disparaître des points dans un voisinage quelconque d'un autre point. Nous gardons également la possibilité de générer des points suivant une loi non uniforme.Nous construisons donc de tels noyaux de perturbations grâce au travail de Green de manière à garder la-(.) réversibilité de la chaîne de Markov construite. Nous démontrons ensuite les bonnes propriétés de stabilité qui assurent le bon comportement asymptotique de la chaîne. En particulier, grâce à une condition de «drift», nous montrons l'ergodicité géométrique et la récurrence de la chaîne au sens de Harris.Nous concluons en validant par l'expérience nos résultats théoriques, et en montrons leur utilité sur un exemple concret.Nous proposons d'ultimes améliorations pour conclure. |
Abstract :
We first recall Geyer and Møller algorithm that allows to sample point processes using a Markov chain. We also recall Green's framework that allows to build samplers on general state spaces by imposing reversibility of the designed Markov chain.Since in our image processing applications, we are interested by sampling highly spatially correlated and non-invariant point processes, we adapt these ideas to improve the exploration ability of the algorithm. In particular, we keep the ability of generating points with non-uniform distributions, and design an updating scheme that allows to generate points in some neighborhood of other points. We first design updating schemes under Green's framework to keep (.) reversibility of the Markov chain and then show that stability properties are not loosed. Using a drift condition we prove that the Markov chain is geometrically ergodic and Harris recurrent.We finally show on experimental results that these kinds of updates are usefull and propose other improvements. |
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43 - Analyse Intra-urbaine à partir d'Images Satellitaires par une Approche de Fusion de Données sur la Ville de Mexico.
O. Viveros-Cancino et X. Descombes et J. Zerubia. Rapport de Recherche 4578, Inria, France, octobre 2002.
Mots-clés : Fusion de donnees, Champs de Markov, Texture, Zones urbaines, Matrice de confusion.
@TECHREPORT{4578,
|
| author |
= |
{Viveros-Cancino, O. and Descombes, X. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Analyse Intra-urbaine à partir d'Images Satellitaires par une Approche de Fusion de Données sur la Ville de Mexico}, |
| year |
= |
{2002}, |
| month |
= |
{octobre}, |
| institution |
= |
{Inria}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{4578}, |
| address |
= |
{France}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00072010}, |
| pdf |
= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/72010/filename/RR-4578.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/20/10/PS/RR-4578.ps}, |
| keyword |
= |
{Fusion de donnees, Champs de Markov, Texture, Zones urbaines, Matrice de confusion} |
| } |
Résumé :
Ce document présente une analyse intra-urbaine afin d'améliorer la détection des différents tissus urbains avec une application sur la ville de Mexico. La méthode de fission-fusion est proposée ainsi qu'une méthode pour fusionner les classes existantes. Les deux méthodes se composent des étapes suivantes : premièrement, une analyse de texture, nommée étape de fission, est faite pour mieux décrire l'image, ensuite, une classification supervisée, nommée étape de fusion, est faite sur les paramètres issus de l'analyse de texture à partir des valeurs de qualité, notamment la valeur Kappa calculée sur la matrice de confusion. Ces étapes sont réalisées sur des images optiques (SPOT) et radar (ERS) de la ville de Mexico et sont suivies d'un régularisation. |
Abstract :
In this research report we present an intra-urban analysis to improve urban texture extraction. Two methods are proposed : a fission-fusion method and another method which fuses already existing classes. Both methods consist of two steps. The first step, called fission, performs a texture analysis which looks for structures with different parameters. The second step, called fusion, involves a supervised classification using quality parameters, in particular the kappa value which is computed from the confusion matrix. These two steps are carried out on SPOT and radar images of Mexico city. A regularization step is then performed which completes our analysis. |
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44 - Building Extraction from Digital Elevation Model.
M. Ortner et X. Descombes et J. Zerubia. Rapport de Recherche 4517, Inria, France, juillet 2002.
Mots-clés : Batiments, Modele numerique d'elevation (MNE), RJMCMC.
@TECHREPORT{4517,
|
| author |
= |
{Ortner, M. and Descombes, X. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Building Extraction from Digital Elevation Model}, |
| year |
= |
{2002}, |
| month |
= |
{juillet}, |
| institution |
= |
{Inria}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{4517}, |
| address |
= |
{France}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00072071}, |
| pdf |
= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/72071/filename/RR-4517.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/20/71/PS/RR-4517.ps}, |
| keyword |
= |
{Batiments, Modele numerique d'elevation (MNE), RJMCMC} |
| } |
Résumé :
L'objectif de ce travail est de d'extraire des bâtiments sur des Modèles Numériques d'Elévation (MNE).Pour ce faire, nous introduisons un processus ponctuel dont les points représentent les bâtiments. La densité de ce processus ponctuel se divise en deux parties : la première est un modèle a priori utilisant des interactions entre les points pour introduire la connaissance que l'on a de la structure des bâtiments en zone urbaine, la seconde est un terme d'attache aux données pour assurer la cohérence entre les réalisations du processus ponctuel et le Modèle Numérique d'Elévation. Nous calculons ensuite une estimée de la zone urbaine à partir de cette densité en utilisant une simulation de Monte Carlo par Chaine de Markov et, en particulier, un algorithme de Metropolis Hastings Green, qui est une extension de l'algorithme de simulation de processus ponctuels proposé par Geyer et Møller.Nous proposons des résultats sur des données réelles fournies par l'IGN. |
Abstract :
We aim to extract buildings from Digital Elevation Models. To achieve this goal, we define a point process whose points represent buildings. We then define a density for this point process which is split into two parts. When written as an energy this density consists of two fields : an internal field that allows us to model the prior knowledge we have on patterns of buildings in urban areas, and an external field that makes the point process fit the data, ie. the Digital Elevation Model. Once we have defined this artificial likehood, we use a Metropolis Hastings Green sampler, which is an extension of Geyer and Møller algorithm to sample point processes. This gives an estimate of the observed urban area.We present results on real data provided by the French Mapping Institute (IGN). |
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45 - A Comparative Study of Point Processes for Line Network Extraction in Remote Sensing.
C. Lacoste et X. Descombes et J. Zerubia. Rapport de Recherche 4516, Inria, France, juillet 2002.
Mots-clés : Geometrie stochastique, Processus ponctuels marques, Reseaux routiers, Reseaux lineiques, RJMCMC.
@TECHREPORT{4516,
|
| author |
= |
{Lacoste, C. and Descombes, X. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{A Comparative Study of Point Processes for Line Network Extraction in Remote Sensing}, |
| year |
= |
{2002}, |
| month |
= |
{juillet}, |
| institution |
= |
{Inria}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{4516}, |
| address |
= |
{France}, |
| url |
= |
{http://hal.inria.fr/inria-00072072}, |
| pdf |
= |
{http://hal.inria.fr/docs/00/07/20/72/PDF/RR-4516.pdf}, |
| ps |
= |
{http://hal.inria.fr/docs/00/07/20/72/PS/RR-4516.ps}, |
| keyword |
= |
{Geometrie stochastique, Processus ponctuels marques, Reseaux routiers, Reseaux lineiques, RJMCMC} |
| } |
Résumé :
Nous présentons, dans ce rapport, une étude comparative entre plusieurs modèles d'extraction de réseaux linéiques, issus de la géométrie stochastique. Nous nous pla ons dans le cadre des processus ponctuels marqués spécifiés par une densité par rapport au processus de Poisson homogène. L'objectif de cette étude est de déterminer quelle type de densité a priori est la plus adaptée à cette probématique de détection de réseaux linéiques, et plus particulièrement de réseaux routiers. Nous reprenons le Candy modèle, introduit dans [21] pour l'extraction de réseaux routiers, et nous l'utilisons comme modèle de référence. Ce modèle est basé sur l'idée qu'un réseau routier peut être assimilé à une réalisation d'un processus Markov objet, où les objets correspondent à des segments en interaction. Nous proposons deux variantes de ce modèle qui font intervenir des coefficients mesurant la qualité des interactions entre objets. La première est une généralisation du Candy modèle et la seconde correspond à une adaptation du modèle IDQ, proposé dans [13] pour l'extraction de bâtiments dans les modèles numériques d'élévation. Nous réalisons l'optimisation de chaque modèle par un recuit simulé sur un algorithme MCMC à sauts réversibles. Les résultats expérimentaux obtenus pour les trois modèles, sur des images satellitaires ou aériennes, permettent de vérifier l'intérêt de l'intégration de la qualité des interactions dans la densité a priori. |
Abstract :
We present in this report a comparative study between models of line network extraction, within a stochastic geometry framework. We rely on the theory of marked point processes specified by a density with respect to the uniform Poisson process. We aim to determine which prior density is the most relevant for road network detection. The Candy model, introduced in [21] for the extraction of road networks, is used as a reference model. This model is based on the idea that a road network can be thought of as a realization of a Markov object process, where the objects correspond to interacting line segments. We have developed two variants of this model which use quality coefficients for interactions. The first of these two variants is a generalization of the Candy model and the second one is an adaptation of the IDQ model proposed in [13] for the problem of building extraction from digital elevation models. The optimization is achieved by a simulated annealing with a RJMCMC algorithm. The experimental results, obtained for each model on aerial or satellite images, show the interest of adding quality coefficients for interactions in the prior density. |
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46 - Analyse de Texture Hyperspectrale par Modélisation Markovienne.
G. Rellier et X. Descombes et F. Falzon et J. Zerubia. Rapport de Recherche 4479, INRIA, France, juin 2002.
Mots-clés : Classification, Champs de Markov, Texture, Imagerie hyperspectrale.
@TECHREPORT{4479,
|
| author |
= |
{Rellier, G. and Descombes, X. and Falzon, F. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Analyse de Texture Hyperspectrale par Modélisation Markovienne}, |
| year |
= |
{2002}, |
| month |
= |
{juin}, |
| institution |
= |
{INRIA}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{4479}, |
| address |
= |
{France}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00072109}, |
| pdf |
= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/72109/filename/RR-4479.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/21/09/PS/RR-4479.ps}, |
| keyword |
= |
{Classification, Champs de Markov, Texture, Imagerie hyperspectrale} |
| } |
Résumé :
L'analyse de texture est l'objet de nombreuses recherches dans le domaine de l'imagerie mono et multispectrale. En parallèle, sont apparus ces dernières années de nouveaux instruments spectro-imageurs ayant un grand nombre de canaux (supérieur à 10), fournissant des images appelées hyperspectrales qui sont une représentation du paysage échantillonnée à la fois spatialement et spectralement. Le but de ce travail est de réaliser une analyse de texture qui se déroule conjointement dans ces deux espaces discrets. Pour ce faire, on utilise une modélisation probabiliste vectorielle de la texture via un champ de Markov gaussien. Les paramètres de ce champ permettent la caractérisation de différentes textures présentes dans les images hyperspec- trales. L'application visée dans cette étude étant la classification du tissu urbain, qui est mal caractérisée par la seule radiométrie, on utilise ces paramètres comme de nouvelles bandes afin d'effectuer la classification par le critère du Maximum de Vraisemblance. Les résultats sur des images AVIRIS montrent une nette amélioration de la classification due à l'utilisatio- n de l'information de texture. |
Abstract :
Texture analysis has been widely investigated in monospectral and multispectr- al imagery domain. In the same time, new image sensors with a large number of bands (more than 10) have been designed. They are able to provide images with both fine spectral and spatial sampling, called hyperspectral images. The aim of this work is to perform a joint texture analysis in both discrete spaces. To achieve this goal, we have a probabilistic vectorial texture modeling, with Gauss-Markov Random Field. The MRF parameters allow for the characterisation of different hyperspectral textures. A likely application of this work being the classification of urban areas, which are not well characterized by radiometry alone, we use these parameters as new features is a Maximum Likelihood classification algorithm. The results obtain on AVIRIS hyperspectral images show better classifications when using texture information. |
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47 - Segmentation of textured satellite and aerial images by Bayesian inference and Markov Random Fields.
S. Wilson et J. Zerubia. Rapport de Recherche 4336, INRIA, France, décembre 2001.
@TECHREPORT{wilsonJZ01,
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| author |
= |
{Wilson, S. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Segmentation of textured satellite and aerial images by Bayesian inference and Markov Random Fields}, |
| year |
= |
{2001}, |
| month |
= |
{décembre}, |
| institution |
= |
{INRIA}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{4336}, |
| address |
= |
{France}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00072251}, |
| pdf |
= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/72251/filename/RR-4336.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/22/51/PS/RR-4336.ps}, |
| keyword |
= |
{} |
| } |
Résumé :
Nous étudions un modèle markovien double, initialement proposé par Melas et Wilson, pour la segmentation d'image. Le nombre de classes de l'image est obtenu par inférence bayésienne via un algorithme de Metropolis à saut réversible. Les mouvements habituellement utilisés dans une telle dynamique consistent en la fission ou la fusion de classes. Mais cela peut nécessiter beaucoup de temps de calcul, en particulier sur des images de grande taille. Ici, nous étudions des mouvements plus simples qui sont rapides à mettre en oeuvre, mais dont la mélangeance peut être longue. Nous proposons alors un schéma de fission/fusion plus complexe et comparons les performances obtenues. Nous effectuons des tests sur des images satellitai- res et aériennes. |
Abstract :
We investigate Bayesian solutions to image segmentation based on the double Markov random field model, originally proposed by Melas and Wilson. Inference on the number of classes in the image is done via reversible jump Metropolis moves. These moves, usually implemented by splitting and merging classes, can be very slow, making them impractical for large images. We investigate simpler reversible jump moves that are quick to implement but show that they may mix very slowly. We propose a more complex split and merge scheme and compare its performance. Tests are conducted on satellite and aerial images. |
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48 - Building detection by markov object processes and a MCMC algorithm.
L. Garcin et X. Descombes et J. Zerubia et H. Le Men. Rapport de Recherche 4206, Inria, France, juin 2001.
Mots-clés : Geometrie stochastique, Processus ponctuels marques, Batiments, RJMCMC.
@TECHREPORT{xd01a,
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| author |
= |
{Garcin, L. and Descombes, X. and Zerubia, J. and Le Men, H.}, |
| title |
= |
{Building detection by markov object processes and a MCMC algorithm}, |
| year |
= |
{2001}, |
| month |
= |
{juin}, |
| institution |
= |
{Inria}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{4206}, |
| address |
= |
{France}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00072416}, |
| pdf |
= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/72416/filename/RR-4206.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/24/16/PS/RR-4206.ps}, |
| keyword |
= |
{Geometrie stochastique, Processus ponctuels marques, Batiments, RJMCMC} |
| } |
Résumé :
Le but de ce travail est de détecter les bâtiments à partir de photographies aeriennes numériques. Nous modélisons un ensemble de bâtiments par une configuration d'objets. Nous définissons un processus ponctuel sur l'ensemble des configurations qui se décompose en deux parties :
* La première est un modèle a priori sur les configurations qui considère des interactions entre les objets,
* la seconde est un modèle d'attache aux données qui induit la cohérence du résultat avec l'image traitée.
Nous avons ainsi une distribution a posteriori dont nous recherchons la configuration maximale. Pour obtenir ce maximum, nous utilisons une simulatio- n de type MCMC - un algorithme de Metropolis-Hasting-Green- couplée avec un schéma de recuit simulé. Nous testons la méthode décrite à la fois sur des données synthétiques et des images stéréoscopiques réelles. |
Abstract :
This work aims at detecting buildings in digital aerial photographs. Here we model a set of buildings by a configuration of objects. We define a point process on the set of configurations, which splits into two parts :
* the first one is a prior model on the configurations which use interactions between objects,
* the second one is a data model which enforces the coherence with the image.
Thus we have a posterior distribution whose maximum has to be found. In order to achieve this maximum, we use a MCMC simulation - a Metropolis-Hasting- s-Green algorithm - mixed with a simulated annealing. Then we test this method on both synthetic and real stereo-images. |
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