Exploitation de la parcimonie pour la détection de cibles dans les images hyperspectrales

par Ahmad Bitar

Thèse de doctorat en Traitement du signal et des images

Sous la direction de Jean-Philippe Ovarlez et de Loong-Fah Cheong.

Soutenue le 06-06-2018

à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne) , en partenariat avec CentraleSupélec (2015-....) (établissement opérateur d'inscription) et de SONDRA (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2004-....) (laboratoire) .

Le président du jury était Sylvie Marcos.

Le jury était composé de Mauro Dalla Mura, Mohammed Nabil El Korso, Philippe Forster.

Les rapporteurs étaient Jean-Yves Tourneret, Jocelyn Chanussot.


  • Résumé

    Le titre de cette thèse de doctorat est formé de trois mots clés: parcimonie, image hyperspectrale, et détection de cibles. La parcimonie signifie généralement « petit en nombre ou quantité, souvent répartie sur une grande zone ». Une image hyperspectrale est constituée d'une série d'images de la même scène spatiale, mais prises dans plusieurs dizaines de longueurs d'onde contiguës et très étroites, qui correspondent à autant de "couleurs". Lorsque la dimension spectrale est très grande, la détection de cibles devient délicate et caractérise une des applications les plus importantes pour les images hyperspectrales. Le but principal de cette thèse de doctorat est de répondre à la question « Comment et Pourquoi la parcimonie peut-elle être exploitée pour détecter de cibles dans les images hyperspectrales ? ». La réponse à cette question nous a permis de développer des méthodes de détection de cibles prenant en compte l'hétérogénéité de l'environnement, le fait que les objets d'intérêt sont situés dans des parties relativement réduites de l'image observée et enfin que l'estimation de la matrice de covariance d'un pixel d'une image hyperspectrale peut être compliquée car cette matrice appartient à un espace de grande dimension. Les méthodes proposées sont évaluées sur des données synthétiques ainsi que réelles, dont les résultats démontrent leur efficacité pour la détection de cibles dans les images hyperspectrales.

  • Titre traduit

    Exploitation of Sparsity for Hyperspectral Target Detection


  • Résumé

    The title of this PhD thesis is formed by three keywords: sparsity, hyperspectral image, and target detection. Sparsity is a word that is used everywhere and in everyday life. It generally means « small in number or amount, often spread over a large area ». A hyperspectral image is a three dimensional data cube consisting of a series of images of the same spatial scene in a contiguous and multiple narrow spectral wavelength (color) bands. According to the high spectral dimensionality, target detection is not surprisingly one of the most important applications in hyperspectral imagery. The main objective of this PhD thesis is to answer the question « How and Why can sparsity be exploited for hyperspectral target detection? ». Answering this question has allowed us to develop different target detection methods that mainly take into consideration the heterogeneity of the environment, the fact that the total image area of all the targets is very small relative to the whole image, and the estimation challenge of the covariance matrix (surrounding the test pixel) in large dimensions. The proposed mehods are evaluated on both synthetic and real experiments, the results of which demonstrate their effectiveness for hyperspectral target detection.


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