Conclusion à propos des différents types de méthodes

5.5.1 Méthodes de type projection-substitution et de contribution spectrale

relative

L’avantage de ces méthodes est de présenter une augmentation notoire de la qualité visuelle au niveau des structures présentes dans les images (Shettigara 1992, Zhou et al. 1998, Vijayaraj et al. 2004). La qualité géométrique des images synthétisées par les méthodes IHS, Brovey, P+XS, … est jugée satisfaisante dans la plupart des publications. Ces méthodes sont ainsi adaptées à certaines applications, telles que des applications liées à la cartographie (Vijayaraj et al. 2004), ou encore pour la localisation d’un phénomène particulier ou d’une cible (Yocky 1996). Cependant, leur défaut majeur est la distorsion radiométrique qui a pour incidence une modification plus ou moins importantes des signatures spectrales, c’est-à-dire des couleurs des modalités MS synthétisées (Wald et al. 1997). Cette observation a été soulignée par Pellemans et al. (1993) qui avancent que ces méthodes ne sont pas adaptées à l’étude de la végétation.

La distorsion radiométrique est due à une modification des basses fréquences des modalités MS d’origine (Shi et al. 2005), et donc à un non-respect de la propriété de cohérence. Si on rappelle l’expression de la transformation IHS comme exemple de méthode de fusion appartenant à la première catégorie, et celle de Brovey pour la seconde :

Bk0* = (Bk1)interp0 + δ, avec δ = Pan - I (Eq. 5.4) Bk0* = (Bk1)interp0

∑

= N k erp k

B

A

1 int 0 1 0

)

(

(Eq. 5.11)

On remarque que dans les deux situations, la modalité Pan est injectée dans son intégralité. Les basses fréquences de la modalité A0 se retrouvent dans Bk0* et viennent donc modifier celles de Bk1. De plus, dans le cas des méthodes de contribution spectrale relative, les basses fréquences d’une modalité Bk subissent aussi l’influence des autres modalités Bk par l’intermédiaire de la combinaison linéaire de ces modalités placées en dénominateur.

De plus, pour apporter de meilleurs résultats, ces méthodes nécessitent une forte corrélation entre chaque modalité Bk et la modalité A (Wald 2000). En effet, nous avons soulevé en introduction les différentes contraintes imposées par ce cadre particulier de la synthèse d’images Bk à haute résolution spatiale, à savoir les dissimilitudes entre A et Bk telles que les inversions de contraste et les occultations d’objets. Comme ces types de méthodes sont globales, elles ne sont pas en mesure de proposer une solution lorsque les contenus spatiaux des deux images considérées ne sont localement pas corrélés.

Le point faible des méthodes de la première catégorie vient du fait que toutes les modalités B sont traitées conjointement, avec une approche vectorielle. A partir du moment où une transformation d’espace intervient, la moindre modification apportée à la composante comportant la quantité maximale de structures, engendre un impact sur chacune des modalités B par l’intermédiaire de la transformée inverse. Cet impact diffère selon la projection d’espace sélectionnée (Zhou et al. 1998). Dans le cas de la méthode IHS linéaire, l’erreur produite est identique pour les trois modalités traitées. En ce qui concerne ACP, cet impact est fonction de la proportion dans laquelle chaque bande se retrouve dans le premier facteur. Certaines modalités peuvent concentrer l’impact principal du traitement alors que d’autres pourront ne subir que des modifications bénignes.

Le problème majeur des méthodes de type contribution spectrale relative est l’hypothèse de départ. La figure 5.8 reprend le graphique déjà montré en introduction à propos des réponses spectrales

normalisées des différentes modalités du satellite Quickbird. A ce graphique ont été ajoutés des rectangles grisés pour attirer l’attention sur les zones problématiques du spectre.

Figure 5.8 : réponses spectrales normalisées des canaux bleu, vert, rouge, PIR et Pan pour le satellite Quickbird, en fonction des longueurs d’ondes incidentes.

Les deux rectangles de droite rappellent que le capteur Pan est susceptible d’être sensible, par exemple, à un objet qui réfléchirait la lumière du soleil dans une longueur d’onde proche de 1 µm, se manifestant par des niveaux de gris non nul dans cette modalité. Par contre, comme cette partie de spectre électromagnétique n’est couverte par aucune autre modalité MS, l’hypothèse de contribution spectrale relative n’est pas vérifiée. De plus, certaines modalités se chevauchent, créant dans ces deux images verte et bleue une redondance spectrale de l’information. Toutefois, cette relation est presque vraie dans le cas de la méthode P+XS développée pour les satellites SPOT1-4. Cette méthode a l’avantage de procéder dans le domaine des luminances, et utilise une spécification initiale du satellite, à savoir que le capteur Pan a été construit pour présenter des luminances qui soient égales à la moyenne des luminances des modalités XS1 et XS2. L’avantage de cette méthode n’est plus conservée lorsque l’on s’intéresse à un autre satellite. De plus, la modalité XS3 du satellite SPOT présente une bande passante totalement disjointe de celle de la modalité Pan, et la méthode P+XS suggère une simple duplication pour la modalité XS3. La duplication par la méthode des plus proches voisins a pour avantage de ne pas changer le contenu spectral d’une image. Cependant, même si cette technique respecte la propriété de cohérence, le résultat visuel est médiocre, et le suréchantillonnage ne peut pas être considéré comme un résultat de fusion à part entière.

5.5.2 Méthodes de type ARSIS

En ce qui concerne les méthodes de type ARSIS, la principale qualité est le respect de la propriété de cohérence, et donc une bonne restitution des signatures spectrales. En effet, les spectres des produits fusionnés, une fois ramenés à la résolution initiale, sont généralement fidèles à ceux des modalités B d’origine. Cependant, cette bonne restitution s’effectue au détriment des structures géométriques de l’image. Les images fusionnées présentent des artefacts tels que le halo, les rebonds, le bavé… qui sont décrits au chapitre suivant.

La qualité de synthèse de ce type de méthodes est fortement liée à la qualité de la réponse fréquentielle du filtre MSM utilisé pour dissocier les différentes fréquences spatiales du spectre. Si on reprend l’exemple de la méthode de Pradines, la modalité A1 a été synthétisée en utilisant un filtre moyenneur correspondant à une fonction échelon, c’est-à-dire un sinus cardinal dans le domaine de Fourier. Cette fonction décroît progressivement en se rapprochant de la fréquence de coupure et produit de nombreux rebonds à l’origine d’un repliement spectral ou aliasing important. L’aliasing produit une modification des basses fréquences, et peut ainsi contribuer à créer une distorsion radiométrique du produit fusionné.

5.5.3 Rappel des précautions à prendre concernant la qualité d’une méthode

Nous voulons souligner ici les précautions à prendre lorsque l’on conclue quant à la qualité d’une méthode de fusion. Les conclusions doivent être nuancées puisque la qualité des produits fusionnés par une méthode dépendent :

de l’écart entre les instants d’acquisition, ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

des résolutions spatiales des images d’entrée, du ratio entre ces images,

des réponses spectrales des capteurs (spectres disjoints, chevauchement, recouvrement total…),

du contenu spatial et spectral de la scène,

et enfin, de l’importance accordée par l’utilisateur aux différents aspects de la qualité des produits fusionnés.

Dans le document Fusion d'images de résolutions spatiales différentes (Page 102-104)