Cette publication est accessible gratuitement
Télécharger

THÈSE
En vue de l'obtention du
DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE
Délivré par l'Institut National Polytechnique de Toulouse (INP de Toulouse)
Discipline ou spécialité : Signal, Image, Acoustique et Optimisation
Présentée et soutenue par Vincent Poulain
Le 22 Octobre 2010
Titre : Fusion d'images optique et radar à haute résolution pour la mise à jour de bases de données
cartographiques
JURY
Mme. Florence Tupin Professeur, Télécom ParisTech Rapporteur
M. Jocelyn Chanussot Professeur, ENSE3 Grenoble Rapporteur
M. Philippe Bolon Professeur, Polytech Annecy-Chambéry Examinateur
Mme. Eléonore Wolff Professeur, Université Libre de Bruxelles Examinateur
M. Philippe Marthon Professeur, ENSEEIHT Toulouse Directeur de thèse
M. Jean-Yves Tourneret Professeur, ENSEEIHT Toulouse Directeur de thèse
M. Jordi Inglada Docteur, CESBIO-CNES, Toulouse Co-Directeur de thèse
M. Marc Spigai Thales Alenia Space, Toulouse Co-Directeur de thèse
Ecole doctorale : Mathématiques Informatique Télécommunication de Toulouse
Unité de recherche : Institut de Recherche en Informatique de Toulouse
Directeur(s) de Thèse : Philippe Marthon et Jean-Yves Tourneretii(RSO).R?sum?lesCette?tudeth?secartographiques.setionsituecartographiedanscleNouscadream?liorable,ddesedel'inestterpr?tationrecd'imagescr?satelliteouv?optiquehautepr?-applicationssolution,prendreeteconcernedensplusxsproutes.?ciquemenimagestdispladmiset??jourcdedesbasesendsyneadonn?est(BD)pcar-motographiques.te.Enimagescartographie,es,lesNoustraurbain,vceauxhauteat?r?tctub?timener?solul3msdesonBDtlg?n?ralemenhetb?tirmono-capteursdeetanlesoucdesha?nesordpdoitropinos?esmdansinlaauxlitt?ratureradarsond'ouvtitesouvha?neenoirtoluer,spd?ciques??n?cessiteruneapplication.impDeellepluscomptelessiinfexog?otrmationsvexternescalisonsnelesonout.queypraremenettlesprisesjetsenourcompte.tOretcesgammeinforma-entions,60cmdeourtetyppeRSO.BDeutviiiecteur,decarteshercouestmoed?lesunenha?neum?riquestraitemendeg?n?riqueterrainde(MNT),ersonmettretjourais?-BDsmenD'abtladispha?neoniblespetoirpt?grereuvdonn?esenulti-capteurs.tnousfacilitert?ressonsl'inparticulierterpr?tationcapteursd'uneetsc?ne.?Pth?seourerturefaireEnsuprogresserll'?tatcactuel,doitilouvestais?menin?vt?ressan?tretadeaprendretableend'autrescomptesansdesdedonn?esdimca-ulti-capteurs,structurelleanortand'exploiterEnnladoitcompl?menentarit?desenaintrequecapteudonn?esrsnoptiquedeetypradar,BDainsiecteur.quefod'innotret?grersurdesmilieudonn?esplusexog?nesmoinsdanselaDansctha?needesc?ne,traitemenent,r?solution,quiprincipaupobermettend'intpunlaesonanalyselesplustsricleshLaedeettionplusvisag?epdeerformanjusqu'?tepdeleslaoptiques,sc?ne.autourAinsi1mleourbutimagesdeUneceptra?trevonibleaifacilemenendesend?terminertr?elesdedeslaouctha?ne,badansoth?sescey-casdanslecaract?risonstraradiom?trievcesaillaconsisted?li-?fusion,lal'imagemettret?esjour.?l?menDanslesle(optiquecascrit?rescondiom?triquestraireplequellebputscoresest?tredevcr?eretunelaBDrtcartographique.sonEnsegmenfonctiondedes?redonn?esroutedispradar.onibles,jetdi?renttsidsc?narioshaquesonlestaend'invisag?s.parall?lismeLe?acadestextuelsid?alDesestanlaobpjetr?senceecteurd'unhaqueedansimageCetteoptiqueg?n?ralisationmaultisppectralel'impr?cision?punenouvr?solutiontraitemendep70cmh(db?timeneextraitestparypD'autreeautomatiquesPl?i-padesgoudesQuicoth?seskbird),partird'uneoptiqueimagedRunSOestdedevr?solutionpr?sen1mBD,(dentdeypjetet)TdisperraSAR-XraouAinsiCosmo-obSkymed),parainsi(parqu'unevBDtoursvres),ecteurmme??g?tation,mettreet?d'omjour.jet?e,Cepescripteursendanentd?terminerd'auctrevsUncasdoncsonunttenanpdeossibEnsuiteles,tpluscadred?fadevporables,commecolamme?sienne.parourexempletagesuniquemenunetais?eunesourcesimageteoptiqued'in(pancdhromatiquedescripteursouha?nemApr?sultispivectrale)adedesr?soluyptiondeplustsoutmoinsdepr?ciseoptique(enunetretation.60cmpartetalgorithmes3m),d'extractionouroutebienermettenunique-demen?ntrunehimagepRSO,dea?vdecimagesouetsansAninformationseexternes.siLobeconsid?r?butunesttd'exploiteranau?tremieuxtleslainformationsnousdispeoniblestionssurcaract?ristiquesunecsc?neobp(routeourb?timencr?erdansouimagesmettreonibles?et/oujourdur).nenousBD.lesLajetsct?r?tha?nedesdeg?om?triquestraitemenexempletamiseecenconplacelinseicompra-ose(codel'absencedeuxv?tapunees.homog?ne)Dansconun(pr?sencepremierbretemps,rola...).BDd(sisondispmisonible)placeestdevdans?ri?e.mesureDanshaquecettejet?tap?rieecrit?res.nousobcestherccaract?ris?honsarlesvobconjetstquiscoresdoivcendescripteur.tles?tresonretir?sfusionn?sdeleladeBD.th?orieLaDempster-Shafer.secondeth?orie?tapeutevueconsisteune?derecth?oriehyercElleherpdansalesanimagesdedeermettrenouvmoeauxsationobdejetsdes?d'informationapr?senjouterladansossibilit?lat?grerBD.tPeoureauxr?aliserdanscettecderni?rede?tapt.ela,und'uneenscoreLesestuobteneuplace,p?ricationourpluscenhaqueBDobmanjetL'?vconsid?r?,laqtupiutilisationseradeinpt?gr?ondandansunladeBDRSOoularejet?etennouvfonctiondansdefusionladevcad'autresllaeurcardetceculscore.miseDansourleocasldesumainroutes,casen70cmconsid?ranet/outr?solutionleurconcerneorganisationlaenBDsr?seatution,obunepr?senm?thoth?sedet?r?tdeulti-capteurs.liaisont?grationdeseauxtro?nd'?tre?oadaptablenjets.s?rationnelleaccept?sha?neaa?t?amiserelativeneuplace,debas?epsurettredesjourconttourscasactifs.auLesmiscon-entoursrtanactifs?rateursonourttdesvconr?solutiontoursod?formables2.5mconimagetraindets1m).?aluationla?foisfoisparvleurdesformeroute(?nergieb?timeninetternd?tec-ede)eauxetjets.parr?sultatsunt?stermecetted'attacillustrenhel'inauxd'unedonn?esm(?nergieDeexterne).l'inDansais?enotrenouvappdescripteursroermetclahha?neeam?liorablenoustutilisons?leobscoreUneduopcondetourcactifestapr?svisfusiongeabledesldescripteursm?thocommeesttermeemend'at-ptacco?teusehetempsauxcal-donetn?es.eutLaermclaha?ne?dedetraitemenautomatiquementpestles?vcorrespalu?etpmourd?ledi?renentstoutsc?nariosa(imageeoptiquetpancophhrop-traitermatiqueuellemenoulesmcomplexes.ultispectrale,vistudyAbstractwithThisthewooimagerkDB.takfeatures,esdealplace,inforthenoframewTheorkbofahighcresolutionlremotessensingrtographimagetoanal-aysis.underItthefodcyuviisesinonbtheotherissuerequiringof,cartographicadatabasev(DB)built-upcreationinorinupbuildingsdating,isandimages,moreDBpreciselyatonthisbuiDBlt-upt,areas.preciselyIntocartographicariousapplications,themostmcurrendtustudiesableareeasilyspinstanceecicatotableoneicasensorsintsingleFmomde.imagesMoreocillaryveerDB.ancillarycusesinformationIniofsresolutionrarelyjectsused.forHoarew-roads.evrangeer,60cmthisforinformationaround(likimages.ebaailablvinputectorhain.DB,theareducesmapdating.orisagoaldigitalorkterraincreatemoccordindel)vcan,bareecaseeasilyvaanvectralailableresolutionand(Pcanmbsteehelpfultofortegratethenewsceneforintoterpretation.eConsequendtlyp,totheapplitinntegrationwithoutofsignicanexogenousstructuraldatahanges.andinallymitulti-senustsowithrandimagesnindata,aikparoectorcessingOurcfohainonisareas.inthiterestingkindtoscene,allohighwimageryaobmoreofaccurateterestscenecaunderstanding.yThemainlygoalandofThethisresolutionwconsideredorkfromisupto3mbuildopticalaandgeneric1mpSARroAcessingcancehainvtoeupthedateoforccreateInacase,car-problemtographicstudyDB.toFirst,uptheIfcDBhainpresenmtheustofbweisabletotooneinAtegrategmaulti-sensorailabledata.ataWvescenariosconsiderforeseen.mainlyidealopisticaalailablilitandofSARopticalsensors.ultispThen,imagetheacarounh70cmaleiadesinimage).ortQuicorkkbirderg),buildingsaF1mbasedresolutioncSARoimagei(likgeneralizationeoTlinkingecorraSdAR-Ximage,orextractedCosmo-Skymed),featuresandobayvframewectorableDBvthatstructureshouldnetboeAuptheirdated.termHoscorewscenariosev.er,anotherthe(lessconsideredoptimistic)caracteristicsscenariosopticalofal/inclusioninputadatafeaturesareevidenceforeseenetoybeasilyecessing,proedcessedwhicbasystructurethemethocelopphain.sectionFconorninstancebthenuseyofouratermsinglefusion.opticalaluatedormSARofimage,aorDB,anfeaturesopticalimagesimagebatofaject.lobasedwroadserSARresoluges.tionremo(SPOT-5theforbasedinstance)obtainedorfusionpanthecthehro-.matic,canwithasorthewithouttheoryDBmoasfeaturepriorroadinformation.eThedevgoalmethoissectiontoexploitsexploitroadsatnbork.consideringestasaork,vofailableasdataThetoeupstrategydate/createactivthe(snakDB.eTheareproptours,osedbproecessingecandhaindataisenergy).comph,osedtaoffromtafterwprooissteps.vFirst,hromaticifectralaaDBorismaresolutionvdatedailable,relevthetpresenceareoffromeacinhneighDBorhoobdjecttheisobcThosehecarekonedofinandtheinimageandsima.TheInjectthisvstep,inwDBesloonokscoreforbobthejofecintsframewthatofshouldDempster-ShaferbtheoryeTheremoorkvbedseenfromatheofDB.BaTheesiansecond,steptoconsistdeloftheloimprecision.okoriprongwforhaneweobelopjectsathatdshouldfblinkingehincludedtheinoftheorganizedDB.aThisestepwrequirestheirtheorganizedcreationaofwobajectdhsectionypwotheses.devHyped.othesespropofsbuildingsdarelinkingproisvidedonbeytoursaes).segmenctivtationcooftoursthedeformableopticalnimage.constrainedFothoryroads,shapw(ieternalusenautomaticy)roadbextractionaalgottingri(externalthmsInthatapproacprothevidearoadttinghcomesyptheothesescomputedfromfeatureopticalTheandcessingSARhainimages.evTforoariousdetermine(panciforanultispobopticaljectwithshouldresolutionb70cme2presen5tand/ori1mnSARtheviiiupumaTheIndeed,evcessaluationondinisItpoferformedtimeformothecessDBevAnericationcanandrequiresforcesstheimpldetectioncanoftonewixroadsalsoandtobuildings.obResultserationalhighlcighetmethothewincanterestcasesoftomenultiwhilesensorafusion.opMoreouallyvcomplexerres.thecancbhosenadaptedframewproorkotherallojets.wsoptheuseeathesyhaininbtegrationforeseen.ofthenewdfeatures.loConsequencomputationtlyandtheprocautomaticallyhaincorrespcangbtheeemimprotedvdel,editbalertyhincludingnothereratorrelevmananprotmorefcases.eatux