Méthodes d'analyse de texture pour la cartographie d'occupations du sol par télédetection très haute résolution : application à la fôret, la vigne et les parcs ostréicoles

Texture analysis approach for soil occupation mapping using very high resolution remote sensing data : application to forest, vineyards and oyster parks

• Auteur / Autrice : Olivier Regniers
• Direction : Christian Germain, Lionel Bombrun
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, productique, signal et image, ingénierie cognitique
• Date : Soutenance le 11/12/2014
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement d'accueil : Université Bordeaux-I (1971-2013)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'intégration du matériau au système (Talence, Gironde)
• Jury : Président / Présidente : Jocelyn Chanussot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julio Martin-Herrero
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gilles Rabatel, Grégoire Mercier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ostréiculture

Pin maritime

Vignobles

Ondelettes

Analyse multivariée

Traitement d'images -- Techniques numériques

Cartographie spatiale

Télédétection

Mots clés libres

Analyse de texture

Modélisation multivariée

Transformée en ondelettes

Très haute résolution spatiale

Classification

Satellites Pléiades

Forêt

Vigne

Parcs ostréicoles

Texture analysis

Multivariate modeling

Wavelet transform

Very high resolution

Classification

Pléiades satellite

Forest

Vineyards

Oyster fields

Résumé

Le travail présenté dans cette thèse a pour objectif d’évaluer le potentiel de modèles probabilistes multivariés appliqués sur les sous-bandes d’une décomposition en ondelettes pour la classification d’images de télédétection optiques à très haute résolution spatiale. Trois thématiques principales ont été investiguées dans ce travail : la différenciation de classes d’âge de peuplements de pins maritimes, la détection de parcelles viticoles et la détection de parcs ostréicoles. Une contribution originale concerne la proposition d’une chaîne traitement pour une classification supervisée orientée objet se basant sur des mesures de similarité adaptées au contexte de modélisation probabiliste. Celle-ci implique la création d’une base de données de patchs de texture pour l’apprentissage et l’utilisation d’une pré-segmentation de l’image à classifier. Les modèles probabilistes multivariés testés ont tout d’abord été évalués dans une procédure d’indexation d’images. Les modèles les plus performants identifiés par cette procédure ont été ensuite appliqués dans la chaîne de traitement proposée. Dans les trois thématiques explorées, les modèles multivariés ont révélé des capacités remarquables de représentation de la texture et ont permis d’obtenir une qualité de classification supérieure à celle obtenue par la méthode des matrices de co-occurrence. Ces résultats démontrent l’intérêt de la représentation multi-échelles et multi-orientations de la texture dans l’espace transformé en ondelettes et la pertinence de la modélisation multivariée des coefficients d’ondelettes issus de cette décomposition.

The prime objective of this thesis is to evaluate the potential of multivariate probabilistic models applied on wavelet subbands for the classification of very high resolution remote sensing optical data. Three main applications are investigated in this study: the differentiation of age classes of maritime pine forest stands, the detection of vineyards and the detection of oyster fields. One main contribution includes the proposal of an original supervised and object-oriented classification scheme based on similarity measurements adapted to the context of probabilistic modeling. This scheme involves the creation of a database of texture patches for the learning step and a pre-segmentation of the image to classify. The tested multivariate models were first evaluated in an image retrieval framework. The best models identified in this procedure were then applied in the proposed image processing scheme. In the three proposed thematic applications, multivariate models revealed remarkable abilities to represent the texture and reached higher classification accuracies than the method based on co-occurrence matrices. These results confirm the interest of the multi-scale and multi-orientation representation of textures through the wavelet transform, as well as the relevance of the multivariate modeling of wavelet coefficients