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Publications sur Champs de Markov
Résultat de la recherche dans la liste des publications :
2 Articles |
1 - Supervised Segmentation of Remote Sensing Images Based on a Tree-Structure MRF Model.
G. Poggi et G. Scarpa et J. Zerubia. IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing, 43(8): pages 1901-1911, août 2005.
Mots-clés : Classification, Segmentation, Champs de Markov.
@ARTICLE{ieeetgrs_05,
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| author |
= |
{Poggi, G. and Scarpa, G. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Supervised Segmentation of Remote Sensing Images Based on a Tree-Structure MRF Model}, |
| year |
= |
{2005}, |
| month |
= |
{août}, |
| journal |
= |
{IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing}, |
| volume |
= |
{43}, |
| number |
= |
{8}, |
| pages |
= |
{1901-1911}, |
| pdf |
= |
{http://ieeexplore.ieee.org/iel5/36/32001/01487647.pdf?tp=&arnumber=1487647&isnumber=32001}, |
| keyword |
= |
{Classification, Segmentation, Champs de Markov} |
| } |
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2 - fMRI Signal Restoration Using an Edge Preserving Spatio-temporal Markov Random Field.
X. Descombes et F. Kruggel et Y. von Cramon. NeuroImage, 8: pages 340-349, 1998.
Mots-clés : fMRI, Restauration, Champs de Markov.
Copyright : published in NeuroIMage by Elsevier
||http://www.elsevier.com/wps/find/homepage.cws_home
@ARTICLE{descombes98d,
|
| author |
= |
{Descombes, X. and Kruggel, F. and von Cramon, Y.}, |
| title |
= |
{fMRI Signal Restoration Using an Edge Preserving Spatio-temporal Markov Random Field}, |
| year |
= |
{1998}, |
| journal |
= |
{NeuroImage}, |
| volume |
= |
{8}, |
| pages |
= |
{340-349}, |
| pdf |
= |
{ftp://ftp-sop.inria.fr/ariana/Articles/1998_descombes98d.pdf}, |
| keyword |
= |
{fMRI, Restauration, Champs de Markov} |
| } |
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3 Thèses de Doctorat et Habilitations |
1 - Méthodes stochastiques en analyse d'image : des champs de Markov aux processus ponctuels marqués.
X. Descombes. Habilitation à diriger des Recherches, Universite de Nice Sophia Antipolis, février 2004.
Mots-clés : Champs de Markov, Geometrie stochastique.
@PHDTHESIS{Xdescombes,
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| author |
= |
{Descombes, X.}, |
| title |
= |
{Méthodes stochastiques en analyse d'image : des champs de Markov aux processus ponctuels marqués}, |
| year |
= |
{2004}, |
| month |
= |
{février}, |
| school |
= |
{Universite de Nice Sophia Antipolis}, |
| type |
= |
{Habilitation à diriger des Recherches}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/tel-00506084}, |
| pdf |
= |
{ftp://ftp-sop.inria.fr/ariana/Articles/HDRdescombes.pdf}, |
| keyword |
= |
{Champs de Markov, Geometrie stochastique} |
| } |
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2 - Analyse de texture dans l'espace hyperspectral par des méthodes probabilistes.
G. Rellier. Thèse de Doctorat, Universite de Nice Sophia Antipolis, novembre 2002.
Mots-clés : Imagerie hyperspectrale, Texture, Classification, Champs de Markov.
@PHDTHESIS{rellier,
|
| author |
= |
{Rellier, G.}, |
| title |
= |
{Analyse de texture dans l'espace hyperspectral par des méthodes probabilistes}, |
| year |
= |
{2002}, |
| month |
= |
{novembre}, |
| school |
= |
{Universite de Nice Sophia Antipolis}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/tel-00505898}, |
| keyword |
= |
{Imagerie hyperspectrale, Texture, Classification, Champs de Markov} |
| } |
Résumé :
Dans cette thèse, on aborde le problème de l'analyse de texture pour l'étude des zones urbaines. La texture est une notion spatiale désignant ce qui, en dehors de la couleur ou du niveau de gris, caractérise l'homogénéité visuelle d'une zone donnée d'une image. Le but de cette étude est d'établir un modèle qui permette une analyse de texture prenant en compte conjointement l'aspect spatial et l'aspect spectral, à partir d'images hyperspectrales. Ces images sont caractérisées par un nombre de canaux largement supérieur à celui des images multispectrales classiques. On désire tirer parti de l'information spectrale pour améliorer l'analyse spatiale. Les textures sont modélisées par un champ de Markov gaussien vectoriel, qui permet de prendre en compte les relations spatiales entre pixels, mais aussi les relations inter-bandes à l'intérieur d'un même pixel. Ce champ est adapté aux images hyperspectrales par une simplification évitant l'apparition de problèmes d'estimation statistique dans des espaces de grande dimension. Dans le but d'éviter ces problèmes, on effectue également une réduction de dimension des données grâce à un algorithme de poursuite de projection. Cet algorithme permet de déterminer un sous-espace de projection dans lequel une grandeur appelée indice de projection est optimisée. L'indice de projection est défini par rapport à la modélisation de texture proposée, de manière à ce que le sous-espace optimal maximise la distance entre les classes prédéfinies, dans le cadre de la classification. La méthode d'analyse de texture est testée dans le cadre d'une classification supervisée. Pour ce faire, on met au point deux algorithmes que l'on compare avec des algorithmes classiques utilisant ou non l'information de texture. Des tests sont réalisés sur des images hyperspectrales AVIRIS. |
Abstract :
In this work, we investigate the problem of texture analysis of urban areas. Texture is a spatial concept that refers to the visual homogeneity characteristics of an image, not taking into account color or grey level. The aim of this research is to define a model which allows a joint spectral and spatial analysis of texture, and then to apply this model to hyperspectral images. These images many more bands than classical multispectral images. We intend to make use of spectral information and improve simple spatial analysis. Textures are modeled by a vectorial Gauss-Markov random field, which allows us to take into account the spatial interactions between pixels as well as inter-band relationships for a single pixel. This field has been adapted to hyperspectral images by a simplification which avoids statistical estimation problems common to high dimensional spaces. In order to avoid these problems, we also reduce the dimensionality of the data, using a projection pursuit algorithm. This algorithm determines a projection subspace in which an index, called projection index, is optimized. This index is defined in relation to the proposed texture model so that, when a classification is being carried out, the optimal subspace maximizes the distance between predefined training samples. This texture analysis method is tested within a supervised classification framework. For this purpose, we propose two classification algorithms that we compare to two classical algorithms, one which uses texture information and one which does not. Tests are carried out on AVIRIS hyperspectral images. |
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3 - Analyse de Texture par Méthodes Markoviennes et par Morphologie Mathématique : Application à l'Analyse des Zones Urbaines sur des Images Satellitales.
A. Lorette. Thèse de Doctorat, Universite de Nice Sophia Antipolis, septembre 1999.
Mots-clés : Texture, Segmentation, Champs de Markov, Morphologie mathematique, Zones urbaines.
@PHDTHESIS{lorette99,
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| author |
= |
{Lorette, A.}, |
| title |
= |
{Analyse de Texture par Méthodes Markoviennes et par Morphologie Mathématique : Application à l'Analyse des Zones Urbaines sur des Images Satellitales}, |
| year |
= |
{1999}, |
| month |
= |
{septembre}, |
| school |
= |
{Universite de Nice Sophia Antipolis}, |
| pdf |
= |
{Theses/these-lorette.pdf}, |
| keyword |
= |
{Texture, Segmentation, Champs de Markov, Morphologie mathematique, Zones urbaines} |
| } |
Résumé :
Dans cette thèse, nous nous intéressons au problème de l'analyse urbaine à partir d'images satellitales par des méthodes automatiques ou semi-automatiques issues du traitement d'image. Dans le premier chapitre, nous présentons le contexte dans lequel le travail a été effectué. Nous exposons les types de données utilisées, les approches statistiques considérées. Nous donnons également quelques exemples d'applications qui justifient une telle étude. Enfin, un état de l'art des diverses méthodes d'analyse des textures est présenté. Dans les deux chapitres suivants, nous développons une méthode automatique d'extraction d'un masque urbain à partir d'une analyse de la texture de l'image. Des méthodes d'extraction d'un masque urbain sont décrites. Ensuite, nous définissons plus précisemment les huit modèles markoviens gaussiens fondés sur des chaines. Ces modèles sont renormalisés par une méthode de renormalisation de groupe issue de la physique statistique afin de corriger le biais introduit par l'anisotropie du réseau de pixels. L'analyse de texture proposée est comparée avec deux méthodes classiques: les matrices de cooccurrence et les filtres de Gabor. L'image du paramètre de texture est ensuite classifiée avec un algorithme non supervisé de classification floue fondée sur la définition d'un critère entropique. Les paramètres estimés avec cet algorithme sont intégrés dans un modèle markovien de segmentation. Des résultats d'extraction de masques urbains sont finalement présentés sur des images satellitales optiques SPOT3, des simulations SPOT5, et des images radar ERS1. Dans le quatrième chapitre, nous présentons l'analyse granulométrique utilisée pour analyser le paysage urbain. Les outils et définitions de base de la morphologie mathématique sont exposés. Nous nous intéressons plus particulièrement à l'ouverture par reconstruction qui est utilisée comme transformation de base de la granulométrie. L'étape de quantification qui suit tout étape de transformation nous permet d'estimer en chaque pixel une distribution locale de taille qui est intégrée dans le terme d'attache aux données d'un modèle markovien de segmentation. Des tests sont effectués sur des simulations SPOT5. |
Abstract :
In this thesis, we investigate the problem of urban areas analysis from satellite images by automatic or semi-automatic methods coming from image processing. In the first chapter, we describe the context of this work, i.e. the type of used data, the statistical applied methods. We also give some examples of the applications which require such an analysis. Finally, a study of the existing methods of texture analysis is presented. In the second and third chapter, we develop a non supervised method based on texture analysis in order to extract an urban mask. First a study of the existing methods of urban mask extraction is presented. Second we precisely describe the eight chain-based Gaussian Markovian models used to characterize urban texture. These models are normalized through a renormalization group technique derived from statistical physics in order to correct the bias introduced by the anisotropy of the lattice.The above mentionned method of texture analysis is then compared with two classical ones: coocurrences matrix and Gabor filters. The image is then partitionned by an unsupervised fuzzy Cmeans algorithm based on an entropic criterion. The final segmentation is performed by the minimization of an energy derived from a Markovian model. Some results are presented that are obtained from SPOT3 images, SPOT5 simulations and radar ERS1 images. In the fourth chapter, we present the granulometric approach used to segment within the urban area itself. The basic operations and definitions of mathematical morphology are settled. We are particularly interested in opening by reconstruction operation based on geodesic dilatations. In fact this operation is used to define a granulometry. The quantification step that follows the transformation step consists in estimating a local size distribution function for each pixel. These parameters are then integrated in the data term of a Markovian model. Some results on SPOT5 simulations are presented. |
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3 Articles de conférence |
1 - Classification bayésienne supervisée d’images RSO de zones urbaines à très haute résolution.
A. Voisin et V. Krylov et J. Zerubia. Dans Proc. GRETSI Symposium on Signal and Image Processing, Bordeaux, septembre 2011.
Mots-clés : Images SAR, Classification, Zones urbaines, Champs de Markov, Modeles hierarchiques.
@INPROCEEDINGS{VoisinGretsi2011,
|
| author |
= |
{Voisin, A. and Krylov, V. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Classification bayésienne supervisée d’images RSO de zones urbaines à très haute résolution}, |
| year |
= |
{2011}, |
| month |
= |
{septembre}, |
| booktitle |
= |
{Proc. GRETSI Symposium on Signal and Image Processing}, |
| address |
= |
{Bordeaux}, |
| url |
= |
{http://hal.inria.fr/inria-00623003/fr/}, |
| keyword |
= |
{Images SAR, Classification, Zones urbaines, Champs de Markov, Modeles hierarchiques} |
| } |
Résumé :
Ce papier présente un modèle de classification bayésienne supervisée d’images acquises par Radar à Synthèse d’Ouverture (RSO) très haute résolution en polarisation simple contenant des zones urbaines, particulièrement affectées par le bruit de chatoiement. Ce modèle prend en compte à la fois une représentation statistique des images RSO par modèle de mélanges finis et de copules, et une modélisation contextuelle
à partir de champs de Markov hiérarchiques. |
Abstract :
This paper deals with the Bayesian classification of single-polarized very high resolution synthetic aperture radar (SAR) images
that depict urban areas. The difficulty of such a classification relies in the significant effects of speckle noise. The model considered here takes into account both statistical modeling of images via finite mixture models and copulas, and contextual modeling thanks to hierarchical Markov random fields |
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2 - A comparative study of three methods for identifying individual tree crowns in aerial images covering different types of forests.
M. Eriksson et G. Perrin et X. Descombes et J. Zerubia. Dans Proc. International Society for Photogrammetry and Remote Sensing (ISPRS), Marne La Vallee, France, juillet 2006.
Mots-clés : Croissance de Region, Processus ponctuels marques, Champs de Markov, Extraction d'objets, Extraction de Houppiers.
@INPROCEEDINGS{eriksson06a,
|
| author |
= |
{Eriksson, M. and Perrin, G. and Descombes, X. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{A comparative study of three methods for identifying individual tree crowns in aerial images covering different types of forests}, |
| year |
= |
{2006}, |
| month |
= |
{juillet}, |
| booktitle |
= |
{Proc. International Society for Photogrammetry and Remote Sensing (ISPRS)}, |
| address |
= |
{Marne La Vallee, France}, |
| pdf |
= |
{ftp://ftp-sop.inria.fr/ariana/Articles/2006_eriksson06a.pdf}, |
| keyword |
= |
{Croissance de Region, Processus ponctuels marques, Champs de Markov, Extraction d'objets, Extraction de Houppiers} |
| } |
Abstract :
Most of today's silviculture methods has the goal to optimise the outcome of the forest in stem volume when it is cut. It might also be relevant to save parts of the forest, for instance, to protect a habitat. In order to get a good survey of the forest, remote sensed images are often used. These images are most often manually interpreted in combination with field measurements in order to estimate the forest parameters that are of importance in the decision how to optimally maintain the forest. Among these parameters the most common are stem number, stem volume, and tree species. Interpretation of images are often labour and time consuming. Thus, automatically developed methods for interpretation can lower the work load and speed up the interpretation time.
The interpretation is often done using images captured from a far distance from the ground in order to capture as large area as possible. However, this lower the accuracy of the estimates since it must be done stand wise. Knowledge of where each individual trees in the forest is located together with its size will increase accuracy. It makes it also possible to plan the cutting in detail. With this knowledge in mind, research about finding automatically methods for finding individual tree crowns in aerial images has been a subject for researchers the last decades.
Today's methods are not capable to alone handle all kind of forests. Therefore, comparative studies of different segmentation methods with different types of forests are of importance in order to clarify how much a method is reliable at a certain type of forest. This knowledge can, for instance, be used to build up an expert system which are supposed to be able to find individual tree crowns in any kind of forests. The comparison is done using images covering different types of forests. The types of forests that are included in the study ranges from isolated tree crown where the ground is clearly visible between the crowns to dense forest which is naturally regenerated via planted forest.
In this study we compare three existing segmentation methods for extracting individual tree crowns from aerial images. The first two methods are probabilistic methods which minimises some energy function while the third is a region growing algorithm. The first probabilistic method is based on a Markov Random Field modelling. We define a prior Markov model to segment the image into three classes (background, vegetation and tree centres). The prior model embed a circular shape model of the tree crown with a random radius. The data term allows to well position the tree centres onto the image and to describe the tree shape as fluctuations around the circular template. Besides, some long range interactions models the relations between the trees locations, such as some periodicity in case of plantations.
The second probabilistic method consists in modeling the trees in the forestry images as random configurations of ellipses or ellipsoids, whose points are the positions of the stems and marks their geometric features. The density of this process embeds a regularization term (prior density), which introduces some interactions between the objects, and a data term, which links the objects to the features to be extracted. We estimate the best configuration of an unknown number of objects, from which 2D and 3D vegetation resource parameters can be extracted. To sample this marked point process, we use Monte Carlo dynamics, while the optimization is performed via a Simulated Annealing algorithm, which results in a fully automatic approach. This approach works well on plantations, where there are high spatial relations between the trees, and on isolated trees where 3D parameters can be extracted, but some difficulties remain in dense areas.
The third method, the region growing algorithm, relies as all region growing methods on good seed points, i.e. in this case approximate locations of the tree crowns. From the seed points the segments are grown according to a grey level value of the neighbouring pixels. The larger the value is the sooner it is connected to the neighbouring segment. The segments stops to grow when all pixels belongs to a segment. This method, contrary the others, will have as a result, segments that have captured the actual shape of the tree crown if the forest is not too sparse. If the forest is too sparse such that the ground is visible, there are problems of finding the seed points. In the cases when the forest is sparse, there are difficulties to separate the tree crowns from the ground. Even if the seed points would be located only at the tree crowns the result will contain a lot of errors since all pixels most belong to a segment, i.e. even the ground pixels must be connected to a segment in this case. |
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3 - Textural Kernel for SVM Classification in Remote Sensing : Application to Forest Fire Detection and Urban Area Extraction.
F. Lafarge et X. Descombes et J. Zerubia. Dans Proc. IEEE International Conference on Image Processing (ICIP), Genoa, Italy, septembre 2005.
Mots-clés : Support Vector Machines, Base d'apprentissage, Champs de Markov, Feux de foret, Zones urbaines.
Copyright : IEEE
@INPROCEEDINGS{lafarge_icip05,
|
| author |
= |
{Lafarge, F. and Descombes, X. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Textural Kernel for SVM Classification in Remote Sensing : Application to Forest Fire Detection and Urban Area Extraction}, |
| year |
= |
{2005}, |
| month |
= |
{septembre}, |
| booktitle |
= |
{Proc. IEEE International Conference on Image Processing (ICIP)}, |
| address |
= |
{Genoa, Italy}, |
| pdf |
= |
{ftp://ftp-sop.inria.fr/ariana/Articles/2005_lafarge_icip05.pdf}, |
| keyword |
= |
{Support Vector Machines, Base d'apprentissage, Champs de Markov, Feux de foret, Zones urbaines} |
| } |
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14 Rapports de recherche et Rapports techniques |
1 - Tree Crown Extraction using a Three States Markov Random Field.
X. Descombes et E. Pechersky. Research Report 5982, INRIA, septembre 2006.
Mots-clés : Champs de Markov, Extraction de Houppiers.
@TECHREPORT{Descombes-Pechersky,
|
| author |
= |
{Descombes, X. and Pechersky, E.}, |
| title |
= |
{Tree Crown Extraction using a Three States Markov Random Field}, |
| year |
= |
{2006}, |
| month |
= |
{septembre}, |
| institution |
= |
{INRIA}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{5982}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00097555}, |
| pdf |
= |
{ftp://ftp-sop.inria.fr/ariana/Articles/2006_Descombes-Pechersky.pdf}, |
| keyword |
= |
{Champs de Markov, Extraction de Houppiers} |
| } |
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2 - 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,
|
| 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 |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{5370}, |
| address |
= |
{France}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00070633}, |
| pdf |
= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/70633/filename/RR-5370.pdf}, |
| ps |
= |
{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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3 - 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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4 - 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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5 - 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}, |
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{Research Report}, |
| number |
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{4479}, |
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{https://hal.inria.fr/inria-00072109}, |
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| 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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6 - La poursuite de projection pour la classification d'image hyperspectrale texturée.
G. Rellier et X. Descombes et F. Falzon et J. Zerubia. Rapport de Recherche 4152, Inria, France, mars 2001.
Mots-clés : Classification, Texture, Imagerie hyperspectrale, Champs de Markov.
@TECHREPORT{xd01,
|
| author |
= |
{Rellier, G. and Descombes, X. and Falzon, F. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{La poursuite de projection pour la classification d'image hyperspectrale texturée}, |
| year |
= |
{2001}, |
| month |
= |
{mars}, |
| institution |
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{Inria}, |
| type |
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{Research Report}, |
| number |
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{4152}, |
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{France}, |
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{https://hal.inria.fr/inria-00072472}, |
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= |
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| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/24/72/PS/RR-4152.ps}, |
| keyword |
= |
{Classification, Texture, Imagerie hyperspectrale, Champs de Markov} |
| } |
Résumé :
Dans ce travail, nous considérons le problème de la classification supervisée de texture à partir d'images multi-composante de télédetection, dites hyperspectrales. Ces images, le plus souvent acquises par des instruments spectro-imageurs dont le nombre de canaux est en général supérieur à 10, fournissent ainsi 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. On recherche ainsi à enrichir la représentation "habituelle" de texture fondée sur la prise en compte des variations locales de contraste, par l'adjonction d'une connaissance sur ses variations spectrales. L'applicati- on qui est susceptible de bénéficier directement des résultats de cette étude est la classification du tissu urbain. En effet, la réponse spectrale (radiométrique) des zones urbaines est en général ambiguë du fait de la similitude de réponse spectrale de certains matériaux constitutifs du paysage urbain avec certains éléments naturels tels que l'eau, le sol nu, la végétation. La multiplication des bandes spectrales a pour conséquence de rendre plus complexes les mesures et demande également la prise en considération d'un nombre d'échantillons d'apprentissage très important. Quand le nombre de ces échantillons n'est pas suffisant, il faut passer par une étape de réduction de la dimension de l'espace d'observation. Pour prendre en compte le problème de la dimension et celui de l'analyse de texture conjointement dans le domaine spatial et spectral, on se propose ici de faire coopérer un algorithme de poursuite de projection paramétrique, déjà utilisé pour la réduction d'espace dans un cadre non-contextuel, à un modèle de texture par champ markovien, dit modèle markovien gaussien. |
Abstract :
In this work we develop a supervised texture classification algorithm for application to the class of multi-component images called hyperspectral. These images, usually recorded by spectrometers with a number of bands greater than 10, give both a spatially and spectrally sampled representation of a remote scene. The aim of this work is to perform a joint texture analysis in both discrete spaces. The use of spectral variations in this joint texture analysis scheme enables us to improve on the standard representa- tion of textures which only takes into account the local contrast variations. A likely application of this work is urban area classification. Indeed, the spectral response of urban areas is in general ambiguous because some of its constitutive elements have the same reflectance as natural elements such as water, vegetation or bare soil. The greater number of spectral bands makes the measures more complex and so creates the need for a greater number of training samples. When the number of training samples is not sufficient, a necessary step in the analysis is to reduce the dimension of the observation space. To take into account both the problem of dimensional- ity and the jointly spectral and spatial texture analysis, we propose to use in cooperation a projection pursuit algorithm and a Gauss-Markov random field texture model. |
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7 - Classification d'images satellitaires hyperspectrales en zone rurale et périurbaine.
O. Pony et X. Descombes et J. Zerubia. Rapport de Recherche 4008, Inria, septembre 2000.
Mots-clés : Imagerie hyperspectrale, Champs de Markov, Recuit Simule, Champs de Gibbs, Modele de Potts, Texture.
@TECHREPORT{pony00,
|
| author |
= |
{Pony, O. and Descombes, X. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Classification d'images satellitaires hyperspectrales en zone rurale et périurbaine}, |
| year |
= |
{2000}, |
| month |
= |
{septembre}, |
| institution |
= |
{Inria}, |
| type |
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{Research Report}, |
| number |
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{4008}, |
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{https://hal.inria.fr/inria-00072636}, |
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= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/72636/filename/RR-4008.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/26/36/PS/RR-4008.ps}, |
| keyword |
= |
{Imagerie hyperspectrale, Champs de Markov, Recuit Simule, Champs de Gibbs, Modele de Potts, Texture} |
| } |
Résumé :
L'observation satellitaire en zone rurale et périurbaine fournit des images hyperspectrales exploitables en vue de réaliser une cartographie ou une analyse du paysage. Nous avons appliqué une classification par maximum de vraisemblance sur des images de zone agricole. Afin de régulariser la classification, nous considérons la modélisation d'image par champs de Markov, dont l'équivalence avec les champs de Gibbs nous permet d'utiliser plusieurs algorithmes itératifs d'optimisation : l'ICM et le recuit simulé, qui convergent respectivement vers une classification sous-optimale ou optimale pour une certaine énergie. Un modèle d'énergie est proposé : le modèle de Potts, que nous améliorons pour le rendre adaptatif aux classes présentes dans l'image. L'étude de la texture dans l'image initiale permet d'introduire des critères artificiels qui s'ajoutent à la radiométrie de l'image en vue d'améliorer la classification. Ceci permet de bien segmenter les zones périurbaines, la forêt, la campagne, dans le cadre d'un plan d'occupation des sols. Trois images hyperspectrales et une vérité terrain ont été utilisées pour réaliser des tests, afin de mettre en évidence les méthodes et le paramétrage adéquats pour obtenir les résultats les plus satisfaisants. |
Abstract :
Satellite observation in rural and semiurban areas provides hyperspectral images which enable us to make a map or an analysis of the landscape. Herein, we applied a maximum likelihood classification on agricultural images. In order to improve this procedure, it is possible in each pixel to use contextual information. Thus, we consider Markov random fields image modeling. The equivalence between Markov and Gibbs fields allows us to use some iterative algorithms of optimisation : ICM and simulated annealing, which converge respectively towards a suboptimal or an optimal classification for a given energy. An energy model is proposed : the Potts model, which can be improved to be adaptive to the classes defined in the image. Texture analysis on the initial image is used to introduce artificial criteria, added to the original image, in order to improve classification. This proves to be useful for segmenting semiurban regions, forests, and the countryside, within the framework of a land-use plan. We use three hyperspectral images and a ground truth to carry out tests, in order to highlight the best methods and parameter setting to obtain the most satisfactory results. |
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8 - Adaptive parameter estimation for satellite image deconvolution.
A. Jalobeanu et L. Blanc-Féraud et J. Zerubia. Rapport de Recherche 3956, Inria, juin 2000.
Mots-clés : Deconvolution, Regularisation, Champs de Markov, Maximum de vraisemblance.
@TECHREPORT{jalo00a,
|
| author |
= |
{Jalobeanu, A. and Blanc-Féraud, L. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Adaptive parameter estimation for satellite image deconvolution}, |
| year |
= |
{2000}, |
| month |
= |
{juin}, |
| institution |
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{Inria}, |
| type |
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{Research Report}, |
| number |
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{3956}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00072693}, |
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{https://hal.inria.fr/file/index/docid/72693/filename/RR-3956.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/26/93/PS/RR-3956.ps}, |
| keyword |
= |
{Deconvolution, Regularisation, Champs de Markov, Maximum de vraisemblance} |
| } |
Résumé :
La déconvolution des images satellitaires floues et bruitées est un problème inverse mal posé, qui peut être régularisé dans un cadre bayésien par l'utilisation d'un modèle a priori de la solution reconstruite. Les modèles de régularisation homogènes ne permettent pas d'obtenir des résultats parfaitement satisfaisants, car les images satellitaires ont des propriétés qui varient spatialement. Nous proposons d'utiliser un modèle inhomogène, et nous étudions différentes méthodes permettant d'estimer les paramètres adaptatifs. L'estimateur que nous avons retenu est le maximum de vraisemblance (MV). Nous montrons que cet estimateur, lorsqu'il est calculé à partir de l'image dégradée, est inutilisable pour la déconvolution d'images, car il n'est pas robuste au bruit. Nous montrons ensuite que l'estimation n'est correcte que si elle est effectuée sur l'image originale. Comme cette image est inconnue, nous devons en calculer une approximation, dont la qualité doit être suffisante pour que les résultats de l'estimation soient utiles pour la restauration. Nous détaillons finalement une méthode hybride, permettant d'estimer les paramètres adaptatifs à partir d'une image déconvoluée par un algorithme utilisant des ondelettes, afin de reconstruire l'image. Les résultats obtenus présentent à la fois des bords francs, des textures nettes, et un très bon rapport signal/bruit dans les zones homogènes, dans la mesure où la technique proposée s'adapte localement aux caractéristiques des données. Une comparaison avec des algorithmes concurrents linéaires et non linéaires est aussi effectuée, pour illustrer son efficacité. |
Abstract :
The deconvolution of blurred and noisy satellite images is an ill-posed inverse problem, which can be regularized within a Bayesian context by using an a priori model of the reconstructed solution. Homogeneous regularizat- ion models do not provide sufficiently satisfactory results, since real satellite data show spatially variant characteristics. We propose here to use an inhomogeneous model, and we study different methods to estimate its space-variant parameters. The chosen estimator is the Maximum Likelihood (ML). We show that this estimator, when computed on the corrupted image, is not suitable for image deconvolution, because it is not robust to noise. Then we show that the estimation is correct only if it is made from the original image. Since this image is unknown, we need to compute an approximati- on of sufficiently good quality to provide useful estimation results. Finally we detail an hybrid method used to estimate the space-variant parameters from an image deconvolved by a wavelet-based algorithm, in order to reconstruct the image. The obtained results simultaneously exhibit sharp edges, correctly restored textures and a high SNR in homogeneous areas, since the proposed technique adapts to the local characteristics of the data. A comparison with linear and non-linear concurrent algorithms is also presented to illustrate the efficiency of the proposed method. |
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9 - Étude de la restitution des paramètres instrumentaux en imagerie satellitaire.
A. Jalobeanu et L. Blanc-Féraud et J. Zerubia. Rapport de Recherche 3957, Inria, juin 2000.
Mots-clés : Deconvolution, Champs de Markov, Maximum de vraisemblance, Methodes variationnelles.
@TECHREPORT{jalo00b,
|
| author |
= |
{Jalobeanu, A. and Blanc-Féraud, L. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Étude de la restitution des paramètres instrumentaux en imagerie satellitaire}, |
| year |
= |
{2000}, |
| month |
= |
{juin}, |
| institution |
= |
{Inria}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{3957}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00072691}, |
| pdf |
= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/72691/filename/RR-3957.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/26/91/PS/RR-3957.ps}, |
| keyword |
= |
{Deconvolution, Champs de Markov, Maximum de vraisemblance, Methodes variationnelles} |
| } |
Résumé :
Le but de cette étude est l'estimation des paramètres du bruit et de la fonction de flou en imagerie satellitaire. En effet, ces images sont dégradées par le système optique, et par un bruit additif lié au capteur. Les paramètres instrumentaux, connus lors du lancement du satellite, peuvent évoluer au cours du temps. Il est alors nécessaire de pouvoir les estimer à partir des images observées, afin de pouvoir corriger ces images, par déconvolution, dans les meilleures conditions. Le noyau de convolution est paramétré par une fonction traduisant la physique du système imageur étudié. Il s'agit d'estimer les paramètres du noyau, ainsi que la variance du bruit, qui est supposé blanc et gaussien. Pour la déconvolution à paramètre- s fixés, nous utilisons une approche variationnelle, qui consiste à minimiser une fonctionnelle traduisant l'attache aux données et la régularisation de l'image cherchée, interdisant l'amplification du bruit tout en préservant les contours. La méthode proposée repose essentiellement sur deux étapes. Le bruit est estimé en utilisant un filtre passe-bande au moyen d'une transformée en cosinus. Ensuite, l'estimation conjointe du paramètre de régularisation et des paramètres du noyau est effectuée par Maximum de Vraisemblance (MV), en utilisant une méthode de Monte Carlo par Chaînes de Markov (MCMC). Nous présentons également dans ce rapport un état de l'art des méthodes de déconvolution aveugle, ainsi qu'une étude sur l'estimati- on du noyau de convolution lorsqu'il n'est pas paramétré. |
Abstract :
The purpose of this study is the estimation of the parameters of the noise and the blur function in remote sensing. Indeed, satellite images are corrupted by the optical system and by an additive noise due to the sensor. The instrumental parameters, known at the lauch of the satellite, can evolve with time. Therefore, it is necessary to estimate them from the observed images, to enable the deconvolution of these images in the best conditions. The convolution kernel is parametrized by a function which describes the physics of the imaging system. We have to estimate the parameters of the kernel as well as the variance of the noise supposed to be white and Gaussian. For the deconvolution with fixed parameters, we use a variational approach which consists of minimizing a functional involving the data and the regularization of the solution, avoiding the amplification of the noise while preserving edges. The proposed method essentially consists of two steps. The noise is estimated using a bandpass filter using a Cosine transform. Then, the joint estimation of the regularizin- g parameter and the kernel parameters is achieved by computing the Maximum Likelihood (ML), using a Markov Chain Monte Carlo (MCMC) method. We also present in this report the state of the art of blind deconvolution methods and a study of the estimation of the convolution kernel when it is not parametrized. |
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10 - Local registration and deformation of a road cartographic database on a SPOT satellite image.
G. Rellier et X. Descombes et J. Zerubia. Rapport de Recherche 3939, Inria, mai 2000.
Mots-clés : Champs de Markov, Reseaux routiers.
@TECHREPORT{rel00,
|
| author |
= |
{Rellier, G. and Descombes, X. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Local registration and deformation of a road cartographic database on a SPOT satellite image}, |
| year |
= |
{2000}, |
| month |
= |
{mai}, |
| institution |
= |
{Inria}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{3939}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00072711}, |
| pdf |
= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/72711/filename/RR-3939.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/27/11/PS/RR-3939.ps}, |
| keyword |
= |
{Champs de Markov, Reseaux routiers} |
| } |
Résumé :
Dans ce rapport, nous présentons une méthode pour le recalage local d'un réseau cartographique routier sur une image SPOT, reposant sur l'utilisation des champs de Markov sur graphe. Les données image et cartographique étant obtenues par des sources exogènes, elles sont dégradées par du bruit de nature différente. Ce phénomène peut être à l'origine de différences important- es entre les données. De plus, les cartographes peuvent parfois introduire des distortions dans les cartes afin de souligner certains détails que presente la route (lacets d'une route de montagne) : c'est la généralisation. L'algorithme proposé vise à corriger les erreurs dues au bruit et à la généralisation, et à améliorer la précision du tracé des routes. La méthode proposée consiste à transformer la donnée cartographique en un graphe, et ensuite à définir un champ de Markov afin de faire correspondre le graphe et l'image. |
Abstract :
Herein, we propose a local registration method for cartographic road networks on SPOT satellite images based on Markov Random Fields (MRF) on graphs. Since the cartographic and image data are obtained from exogeneous sources, the noises degrading these data are of different nature. This phenomenon can create important differences between the data. In addition, cartographers sometimes introduce distortions, in the so-called generalization process, in the road map in order to emphasize some details of the road (like the bends of a mountain road). The proposed algorithm aims at correcting the error due to noise and generalization, hence increasing the accuracy of the road map. The proposed method consists in translating the cartographic data into a graph model, and then defining a MRF to fit the graph on the image. |
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11 - Indexing and retrieval in multimedia libraries through parametric texture modeling using the 2D Wold decomposition.
R. Stoica et J. Zerubia et J.M. Francos. Rapport de Recherche 3594, Inria, décembre 1998.
Mots-clés : Champs de Markov, Texture, Segmentation, Indexation.
@TECHREPORT{stoica98,
|
| author |
= |
{Stoica, R. and Zerubia, J. and Francos, J.M.}, |
| title |
= |
{Indexing and retrieval in multimedia libraries through parametric texture modeling using the 2D Wold decomposition}, |
| year |
= |
{1998}, |
| month |
= |
{décembre}, |
| institution |
= |
{Inria}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{3594}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00073085}, |
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= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/73085/filename/RR-3594.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/30/85/PS/RR-3594.ps}, |
| keyword |
= |
{Champs de Markov, Texture, Segmentation, Indexation} |
| } |
Résumé :
Ce rapport présente une méthode paramétrique permettant de faire de l'indexati- on et de la recherche dans une base de données multimédia. L'indexation (étiquetage) et la recherche de données multimédia sont réalisées grâce à la modélisation paramétrique de textures qui se trouvent dans les images de la base de données. Les textures sont caracterisées par des paramètres qui servent d'indices pour la recherche dans la base de données. Afin de pouvoir identifier les différentes régions texturées d'une image et estimer les paramètres correspondants, un algorithme de segmentation-estimatio- n est proposé dans ce rapport, qui fait appel à une décomposition de Wold 2D pour le modèle de texture et à un modèle markovien pour l'étiquetage. L'indexation nécessite de définir une distance entre les images. Une nouvelle distance, inspirée de la distance de Kullback, est décrite dans ce rapport. Elle utilise les paramètres estimés correspondants au modèle 2D de chaque texture. Les résultats obtenus relativement à la segmentation et à l'indexatio- n sont proches de ceux obtenus par un opérateur humain. |
Abstract :
This paper presents a parametric method for indexing and retrieval of multimedia data in digital libraries. %Indexing (labeling) and retrieval %of multimedia data, based on the properties %of the imagery components of the stored data record, are derived. Indexing (labeling) and retrieval of the multimedia data are performed using parametric modeling of the textured segments found in the data imagery components. The estimated parametric models of the textured segments serve as their indices, and hence as indices of the entire image, as well as of the multimedia record which the image is part thereof. To achieve the ability to identify textured image regions and estimate their parameters, a joint segmentation-estimation algorithm that combines the 2-D Wold decomposition based texture model with a Markovian labeling process, is derived. Ordering and indexing of images require a definition of a distance measure between images. Using the framework of the Kullback distance between probability distributions, a new rigorous distance measure between textures is derived. The distance between any two textured image segments is evaluated using their estimated parametric models. The proposed segmentation, distance evaluation, and indexing methods are shown to produce comparable results to those obtained by a human viewer. |
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12 - Mise en correspondance et recalage de graphes : application aux réseaux routiers extraits d'un couple carte/image.
C. Hivernat et X. Descombes et S. Randriamasy et J. Zerubia. Rapport de Recherche 3529, Inria, octobre 1998.
Mots-clés : Champs de Markov, Reseaux routiers, Correspondance de graphes.
@TECHREPORT{hiv98,
|
| author |
= |
{Hivernat, C. and Descombes, X. and Randriamasy, S. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Mise en correspondance et recalage de graphes : application aux réseaux routiers extraits d'un couple carte/image}, |
| year |
= |
{1998}, |
| month |
= |
{octobre}, |
| institution |
= |
{Inria}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{3529}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00073156}, |
| pdf |
= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/73156/filename/RR-3529.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/31/56/PS/RR-3529.ps}, |
| keyword |
= |
{Champs de Markov, Reseaux routiers, Correspondance de graphes} |
| } |
Résumé :
Nous considérons le problème de la mise en correspondance du réseau routier extrait d'une image SPOT avec celui fourni par une base de données cartographi- que. Cette mise en correspondance comprend deux étapes principales fondées sur des modélisations markoviennes. Dans la première étape, les pixels de l'image sont appariés aux segments cartographiques. Le résultat de cette étape permet de découper le réseau obtenu sur l'image sous forme de chaînes. Ces chaînes sont ensuite mises en correspondance avec les segments cartographiques. Pour finir, une étape de qualification des résultats permet de fournir les primitives fiables afin d'affiner le recalage initial. En bouclant l'algorithme sur la mise en correspondance nous obtenons un processus itératif permettant d'améliorer à la fois le recalage et la mise en correspondance. La qualification automatique des résultats est également une aide à l'interprétation pour la mise à jour cartographique. |
Abstract :
We consider herein the matching problem between the road network extracted from a SPOT image and the roads contained in a cartographic database. This matching consists of two main steps based on a Markovian modelling. During the first step, the image road pixels are associated to the map segments. the derived result allows us to split the image network into chains. These chains are matched with the map segments. Finally, an automatic validation procedure provides matched chains/segments which are used to improve the initial registration. An iterative scheme is obtained by performin- g a new matching. The automatic result validation is also helpful for map updating. |
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13 - Estimation d'hyperparamètres pour la restauration d'images satellitaires par une méthode MCMCML.
A. Jalobeanu et L. Blanc-Féraud et J. Zerubia. Rapport de Recherche 3469, Inria, août 1998.
Mots-clés : Champs de Markov, Regularisation, Methodes variationnelles, Maximum de vraisemblance.
@TECHREPORT{jaloRR98,
|
| author |
= |
{Jalobeanu, A. and Blanc-Féraud, L. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Estimation d'hyperparamètres pour la restauration d'images satellitaires par une méthode MCMCML}, |
| year |
= |
{1998}, |
| month |
= |
{août}, |
| institution |
= |
{Inria}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{3469}, |
| url |
= |
{https://hal.inria.fr/inria-00073221}, |
| pdf |
= |
{https://hal.inria.fr/file/index/docid/73221/filename/RR-3469.pdf}, |
| ps |
= |
{https://hal.inria.fr/docs/00/07/32/21/PS/RR-3469.ps}, |
| keyword |
= |
{Champs de Markov, Regularisation, Methodes variationnelles, Maximum de vraisemblance} |
| } |
Résumé :
Le problème que nous abordons ici est la déconvolution d'images satellitaires, qui sont dégradées par l'optique et l'électronique utilisées pour leur acquisition. Les dégradations sont connues : les images sont convoluées par un opérateur H, et la variance du bruit N additif, blanc et gaussien, est connue. Nous utilisons un modèle de régularisation introduisant une fonction de potentiel phi, qui interdit l'amplification du bruit lors de la restauration tout en préservant les discontinuités. Ce modèle admet deux hyperparamètres lambda et delta. Nous nous intéressons ici à l'estimation des hyperparamètres optimaux afin d'effectuer la déconvolution de manière automatique. Nous proposons pour cela d'utiliser l'estimateur du maximum de vraisemblance appliqué à l'image observée. Cet estimateur constitue le critère que nous allons optimiser. Pour évaluer ses dérivées, nous devons estimer des espérances calculées sur des échantillon- s, tenant compte des données observées et de l'a priori imposé. Cette probabilité faisant intervenir l'opérateur de convolution, il est très difficile d'utiliser un échantillonneur classique. Nous avons développé un algorithme de type Geman-Yang modifié, utilisant une variable auxiliaire, ainsi qu'une transformée en cosinus. Nous présentons à cette occasion un nouvel algorithme de déconvolution, rapide, qui est dérivé de cette méthode d'échantillonnage. Nous proposons un algorithme "MCMCML" permettant d'effectuer simultanément l'estimation des hyperparamètres lambda et delta et la restauration de l'image dégradée. Une étude des échantillonneurs (y compris ceux de Gibbs et Metropolis), portant sur la vitesse de convergence et les difficultés de calcul liées à l'attache aux données, a également été réalisée. |
Abstract :
This report deals with satellite image restoration. These images are corrupted by an optical blur and electronic noise, due to the physics of the sensors. The degradation model is known : blurring is modeled by convolution, with a linear operator H, and the noise is supposed to be additive, white and Gaussian, with a known variance. The recovery problem is ill-posed and therefore must be regularized. We use a regularization model which introduces a phi function, which avoids noise amplification while preserving image discontinuities (ie. edges) of the restored image. This model exhibits two hyperparameters (lambda and delta). Our goal is to estimate the optimal parameters in order to reconstruct images automatically. Herein, we propose to use the Maximum Likelihood estimator, applied to the observed image. To optimize this criterion, we must estimate expectations by sampling (samples are extracted from a Markov chain) to evaluate its derivatives. These samples are images whose probability takes into account the convolution operator. Thus, it is very difficult to obtain them directly by using a standard sampler. We have developped a modified Geman-Yang algorithm, using an auxiliary variable and a cosine transform. We also present a new reconstruc- tion method based on this sampling algorithm. We detail the MCMCML algorithm which ables to simultaneously estimate lambda and delta parameters, and to reconstruct the corrupted image. An experimental study of samplers (including Gibbs and Metropolis algorithms), with respect to the rate of convergence and the difficulties of dependent data sampling, is also presented in this report. |
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14 - Extraction des zones urbaines fondée sur une analyse de la texture par modélisation markovienne.
A. Lorette et X. Descombes et J. Zerubia. Rapport de Recherche 3423, Inria, mai 1998.
Mots-clés : Texture, Champs de Markov, Zones urbaines, Entropie.
@TECHREPORT{loretteRR98,
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| author |
= |
{Lorette, A. and Descombes, X. and Zerubia, J.}, |
| title |
= |
{Extraction des zones urbaines fondée sur une analyse de la texture par modélisation markovienne}, |
| year |
= |
{1998}, |
| month |
= |
{mai}, |
| institution |
= |
{Inria}, |
| type |
= |
{Research Report}, |
| number |
= |
{3423}, |
| url |
= |
{http://hal.inria.fr/inria-00073267}, |
| pdf |
= |
{http://hal.inria.fr/docs/00/07/32/67/PDF/RR-3423.pdf}, |
| ps |
= |
{http://hal.inria.fr/docs/00/07/32/67/PS/RR-3423.ps}, |
| keyword |
= |
{Texture, Champs de Markov, Zones urbaines, Entropie} |
| } |
Résumé :
Pour délimiter un masque urbain précis à partir d'une image satellitaire la seule information du niveau de gris est insuffisante. Laplupart des méthodes font donc appel à une analyse de la texture de l'image. Nous nous sommes placés dans ce cadre. Dans une première étape, nous avons défini un nouveau paramètre de texture à partir d'un modèle markovien gaussien. Nous obtenons ce nouveau paramètre en calculant la variance conditionnelle de l'image dans huit directions. Ainsi, nous éliminons la mauvaise classification d'objets ayant une orientation privilégiée tels que les vignes et les serres par exemple. Dans une seconde étape, nous proposons un algorithme de emphfuzzy Cmeans modifié incluant un terme d'entropie et pour lequel le nombre de classes n'est pas fixé a priori. Cet algorithme nous permet d'obtenir une première classification de l'image. Enfin, nous régularisons l'image ainsi obtenue grâce à une modélisation par champs de Markov. Des résultats obtenus sur des simulations d'images SPOT5 fournies par le CNES sont présentés. |
Abstract :
Urban areas cannot be extracted from satellite images through only grey level information. Hence most methods analyze the texture of the image to discriminate between urban areas and non urban areas. We define a new texture parameter derived from a Markovian Gaussian model. This new parameter takes into account the variance of the image in eight directions- . Consequently it copes with the misclassification of objects with a privileged orientation like vineyards or greenhouses for instance. Afterwards we develop a modified fuzzy Cmeans algorithm including an entropy term. The advantage of such an algorithm is that the number of classes does not need to be known a priori. By applying this modified fuzzy Cmeans algorithm on the parameter image we obtain a first classification. Finally we regularize the segmented image by using a Markov random field modelling. Some results on SPOT5 simulated images are presented. These images are provided by the CNES (French Space Agency). |
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Article de collection ou Chapitre de livre |
1 - Markov random fields in image processing, application to remote sensing and astrophysics.
J. Zerubia et A. Jalobeanu et Z. Kato. Dans Journal de Physique, EDP Sciences, Vol. IV (12), 2002.
Mots-clés : Champs de Markov, Imagerie satellitaire, Astrophysique.
@INCOLLECTION{jzjalokato2002,
|
| author |
= |
{Zerubia, J. and Jalobeanu, A. and Kato, Z.}, |
| title |
= |
{Markov random fields in image processing, application to remote sensing and astrophysics}, |
| year |
= |
{2002}, |
| booktitle |
= |
{Journal de Physique, EDP Sciences}, |
| volume |
= |
{IV}, |
| number |
= |
{12}, |
| url |
= |
{http://jp4.journaldephysique.org/articles/jp4/abs/2002/01/jp4pr1p117/jp4pr1p117.html}, |
| keyword |
= |
{Champs de Markov, Imagerie satellitaire, Astrophysique} |
| } |
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