Stage de Master
Contours actifs polygonaux pour la reconstruction
3D de bâtiments à partir d'une image radar et d'une image optique
Contexte :
Les capteurs radars connaissent à l'heure
actuelle un essor
considérable (satellites ENVISAT, Radarsat-2, et le lancement futur
de Cosmo-SkyMed).
De nombreuses méthodes permettent d'obtenir une information sur
l'élévation en imagerie radar que ce soit l'interférométrie,
la radargrammétrie ou
l'analyse monoculaire d'une image. Dans le cas où on dispose d'une
image radar et d'une image optique, il est possible de remonter à
une
information 3D en mettant en correspondance des points dans les deux
images. Ce problème reste difficile en raison des principes
physiques trés différents des capteurs (éclairage cohérent
pour le
radar, éclairement naturel en optique), qui entraînent des apparences
trés différentes des images. L'image radar est en particulier
difficile à interpréter (présence de bruit de speckle
aux statistiques
particulières, déformations géométriques liées
à l'échantillonnage en
distance, règles de visibilité des objets mal maîtrisées
en milieu
urbain où les surfaces sont lisses par rapport à la longueur
d'onde,...).
Nous nous intéresserons dans ce stage à
une mise en correspondance par
contours actifs polygonaux entre les deux images, dans un objectif de
reconstruction 3D des bâtiments.
L'idée est d'optimiser dans l'espace objet 3D une forme
C=(M_1,...,M_N) constituée par N sommets et à une certaine
hauteur
h en utilisant les radiométries des images optiques et radar. Le
problème est formulé en utilisant un critère de log-vraisemblance
du
couple (C,h) (forme et hauteur) conditionnellement aux observations
radiométriques dans les deux images. Plusieurs critères à
optimiser
peuvent être dérivés en fonction des hypothèses
formulées :
- indépendance ou non des amplitudes optique
et radar et / ou de leurs gradients (en particulier la présence de
fortes radiométries dans l'image radar est souvent liée à
celle de forts gradients dansl'optique) ;
- prise en compte ou non des informations mono-image
en radar que sont la taille de la zone de repliement
et de la zone d'ombre
- choix des distributions -Gamma, gaussienne, loi
de Fisher-
- connaissance de la position de la source d'éclairement
pour le traitement des informations optiques (ombre).
L'intérêt de l'approche proposée
réside dans la gestion d'informations
trés variées dans un cadre unifié donné par la
vraisemblance du
bâtiment relativement aux observations.
Le stage se décomposera en trois grandes parties
:
- une première partie bibliographique
sur les principes des deuxcapteurs et leurs spécificités ;
on étudiera en particulier les équations géométriques
permettant de passer de l'espace 3D aux espaces images (optique et radar)
;
- la seconde partie sera consacrée à
la formalisation du problème et à l'écriture des différents
critères suivant les hypothèses faites ; une étude des
variations des critères sur des modèles synthétiques
de bâtiments et d'images permettra d'évaluer les potentiels
des différentes formulations ; un ou deux critères seront finalement
sélectionnés pour être testés sur des images réelles
;
- la troisième partie sera consacrée
à la programmation d'un algorithme rapide permettant de réaliser
l'optimisation du contour
actif, et aux tests sur des images réelles.
Ce stage aura lieu à l'ENST au sein du département TSI (Traitement
du Signal et des Images)
dans le groupe TII (Traitement et Interprétation des Images). Un
prolongement de ce stage sous forme d'une thèse sur l'''Extraction
automatique d'informations tridimensionnelles en zone urbaine par
fusion optique/SAR'' et financée par la DGA
est envisagé.
Contact : Frederic.Galland@enst.fr
Florence.Tupin@enst.fr , Michel.Roux@enst.fr