GMOSS Detection de lignes pour le GNEX06

Vinciane Lacroix

Signal and Image Center

Royal Military Academy, Belgium

CNES Réunion ORFEO 17/01/07

Plan

Introduction: GMOSS et GNEX

Détection de routes= détection de lignes (dans l'image)

+ connaissance (hors image)

Détection de lignes: Gradient Contraint (1996 – 1998)

Feature-extraction using the constrained gradient. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 53:85-94, April 1998

Solution implantée dans la boite-à-outils ORFEO

Exemples

Avantages/ Désavantages

Nouvelles améliorations

Conclusions

GMOSS GNEX06

GNEX06: 10-11 Octobre 2006

exercice en temps réel: simulation d'une crise sur base d'un scénario fictif

http://www.zki.caf.dlr.de/events/2006/gnex06/gnex06_2006_en.html

presque tous les partenaires répartis en 3 équipes

en 36h fournir des produits de cartographie rapide (carte de changements/ carte des routes/ couverture du sol) à partir de données EO et de cartes existantes

Global MOnitoring for Security and Stability: Network of excellence AIM: EO for Security (plus sur le site: http://gmoss.jrc.it/)

Résultats de RMA pour la détection des routes

Détection de lignes claires:

entrée: Raster

filtre: en chaque pixel:

Type:claire/foncée Contraste (norme) Direction

Suppression des Nmax de type clair

Suivi des maxima de type clair

CNES: intéressant pour la boite à outils ORFEO

Détection de routes

Dans des images de résolution 5m/10m les routes apparaissent comme des lignes claires/foncées contrastées suivant:

le revêtement (réfléchissant ou non)

le voisinage (plus réfléchissant ou non)

la largeur de la route (ligne fine/région)

et le canal

Dans le visible la plupart des routes forment des lignes claires

Détection de routes

Mais parfois:

Lignes ni claires ni foncées

« accidents » sur la route

Détection de lignes: le Gradient Contraint

Observation:

Les vecteurs de gradient pointent dans des directions opposées de part et d'autre d'une ligne.

Ligne claire: gradient vers l'intérieur

Ligne foncée: gradient vers l'extérieur

Le contraste de la ligne est d'autant plus important que la norme de ces gradients est importante.

Idée: Calculer le produit scalaire des vecteurs opposés dans un voisinage 3x3

Nécessaire mais pas suffisant

Filtre de lignes

1. Calcul de gradient: gradient gaussien

Ou: filtre donnant un champ vectoriel

2. En chaque pixel p:

Fenêtre 3x3: pour chaque paire

L k (p) = - G k . G k+4

Norme: L (p) = max {0, sqrt (L k (p) }

Direction: dir de G kmax - G kmax+4 (et ignore sens)

Type:

claire:G kmax . d kmax < 0 et G kmax+4 . d kmax +4< 0

foncée:G kmax . d kmax >0 et G kmax+4 . d kmax +4 > 0

2. Suppression non-maxima

3. Suivi des maxima

Exemples

Avantages/désavantages

Avantages

module compatible avec:

n'importe quel calcul de gradient (Gaussien, Deriche, spécifique à image SAR, etc.)

N'importe quelle méthode de vectorisation

– suppression de non-maxima: mais attention aux jonctions

– Suivi des maxima– « Filling gaps »

peut servir d'entrée à des processus d'optimisation

très simple à implanter

résultats satisfaisants:

Pour courbes et droites Pour plusieurs largeurs

Désavantages

réponse de points isolés

pour les routes:

Attention aux lignes ni claires ni foncées

Nécessite connaissance pour compléter le réseau

Améliorations

RAPPEL: Fenêtre 3x3: pour chaque paire

L k (p) = - G k . G k+4

Norme: L (p) = max {0, sqrt (L k (p) }

Type:

claire:G kmax . d kmax < 0 et G kmax+4 . d kmax +4< 0

foncée:G kmax . d kmax >0 et G kmax+4 . d kmax +4 > 0

Suppression des NonMax:

Problèmes aux jonctions

Suivi des Max:

Calcul pour les 4 paires du voisinage:

paire « négative » ou claire

paire « positif » ou foncée

paire « indéfinie »

G k . d k >0 et G kmax+4 . d kmax+4< 0

G k . d k < 0 et G kmax+4. d kmax+4 > 0

Ligne claire: existe paire négative ou autre

Ligne foncée: existe paire négative ou autre

Ligne claire et foncée: existe paire négative et paire positive

Pas de Suppression de NonMax mais règles pour suivi:

Début: 2 claires/foncées Suite: préférence pour max

claire/foncée

Ameliorations (2)

Direction: dir de G kmax - G kmax+4Direction:

dir de Lmax si Lk >0 et Lk+4 >0

Lmax= Max k(Lk + Lk+4)

else indéfinie

Point: 4 paires claires ou foncées

+ |G proj_k | > |G perp_k |

Fin de ligne: Direction indéfinie

Suivi:

De fin de ligne vers Point

Exemples

Norme Ligne Claire

Norme Ligne Foncée

Point

2Clair2Foncé

G=

Ncl

air*

25+

Nin

défi

ni*5

+N

fonc

é

Résumé et Conclusions

Disponible dans ORFEO toolbox:

Filtre pour extraction de lignes claires/foncées

Schéma similaire à la détection de contour

filtrage pour obtenir un Champs vectoriel

Basé sur le produit scalaire de paires opposées symétriquement au centre d'un voisinage 3x3

Suppression des Non Maxima

Suivi des Maxima

Améliorations à court terme:

meilleure direction

exploitation pour la suppression des Nonmax et suivi

Pistes de recherche:

routes dans les agglomérations:

pas uniquement lignes claires/foncées

extraction de buildings

exploitation de l'ombre

ajout de connaissance