Domaines d’application du mosaïquage d’images

Application dans le cas général (hors médical). Des applications concernant le mosaï-quage d’images dans le domaine de la photographie grand public sont présentés dans [Brown and Lowe, 2003] [Baudisch et al., 2005] [Steedly et al., 2005] où l’objectif est de fabriquer des outils informatiques qui peuvent être utilisés par le grand public pour construire des images pa-noramiques à partir des images prises par des appareils photo peu onéreux. Le mosaïquage par logiciel est moins coûteux que l’achat d’un dispositif spécifique pour accomplir cette tâche. Les

Fig.2.4 – Principe du mosaïquage d’images. Une image panoramique est formée à partir d’une sé-quence d’images. Une image panoramique est une représentation concise d’une sésé-quence d’images.

2.2. Le mosaïquage d’images images utilisées comme données d’entrée dans ces applications sont en général de bonne qualité (bien contrastées) et contiennent beaucoup d’informations qui peuvent faciliter la construction d’images panoramiques. En général, des primitives images (régions ou contours bien prononcés) sont utilisés pour aligner les images dans ces approches.

Le mosaïquage d’images a été aussi utilisé pour la stabilisation de séquences vidéo acquises manuellement (compensation du mouvement de l’opérateur) [Litvin et al., 2003] [Matsushita et al., 2005]. Ici, une image est prise comme référence pour aligner un certain nombre d’images (par exemple 4 images avant et 4 après l’image de référence) pour atténuer l’effet de « tremble-ment » provoqué par l’utilisateur. Comme pour le domaine de fabrication d’images panoramiques grand public, la qualité des images est généralement bonne et elles contiennent beaucoup de primi-tives images pouvant faciliter le mosaïquage. La plupart des méthodes de stabilisation diminuent la résolution des images pour atteindre le fonctionnement en temps réel. C’est pour cette raison que les séquences stabilisées ont en général une résolution plus faible que les séquences originales [Matsushita et al., 2005].

Un autre domaine d’application est la création d’environnements virtuels, c’est-à-dire des vues panoramiques à 360° destinées à des applications de réalité augmentée [Szeliski, 1996] [Szeliski and Shum, 1997] [Douze, 2004]. Dans ces approches, l’appareil photo est fixé sur un support, de telle façon que seules des rotations selon l’axe perpendiculaire au sol sont possibles. Les degrés de liberté étant réduits, la nature des déformations entre images consécutives est limitée.

La surveillance aérienne et la télédétection sont d’autres domaines d’application du mosaï-quage [Zhu et al., 2001] [Fedorov et al., 2002] [Hurskainen and Pellikka, 2005]. Les objectifs sont de réduire la quantité de données à stocker, de pouvoir comparer l’évolution temporelle des zones observées ou, si les images ont été acquises par des capteurs différents, d’avoir des informations complémentaires sur la région observée. Pour ce genre d’applications, les déformations entre les images sont limitées à des translations, des rotations perpendiculaires à l’axe d’acquisition et des changements d’échelle.

L’exploration sous-marine [Rzhanov et al., 2002] [Gracias and Negahdaripour, 2005] est un autre domaine d’application du mosaïquage. Dans ce domaine, les observations effectuées par une sonde sont stockées sous forme d’images panoramiques afin de réduire de façon conséquente l’espace de stockage des données. Pour cette application, la difficulté du mosaïquage est liée au fait que les images sont affectées par l’atténuation et la diffraction de la lumière provoquées par le milieu liquide.

L’exploration spatiale est un domaine classique d’utilisation du mosaïquage [Huntsberger et al., 1999] [Moshir, 2005]. Les images acquises par les sondes spatiales et les télescopes représentant seule une petite région d’une zone d’intérêt plus vaste, des images panoramiques sont construites pour avoir une vision globale d’une partie plus ou moins grande de la zone explorée. Dans ces applications, l’information de position connue pour les dispositifs d’acquisition est utilisée pour guider la construction des images panoramiques.

Le mosaïquage d’images est aussi utilisé pour l’obtention d’images avec super-résolution [Zomet and Peleg, 2000] [Capel, 2001] [Capel and Zisserman, 2003]. Ces approches profitent du fait que dans une séquence vidéo, il existe beaucoup d’information quasi-redondante qui peut être utilisée pour améliorer la résolution d’une région donnée de la séquence en alignant des images, qui auront chacune une information un peu différente qui peut être utilisée pour sur-échantillonner les données.

Application dans le domaine médical. Un domaine d’application du mosaïquage d’images qui est particulièrement intéressant dans le cadre de cette thèse, est naturellement la médecine.

Dans ce domaine, à ce jour, il existe peu d’applications documentées dans la littérature. L’ophtal-mologie est le domaine de la médecine dans lequel la plupart des applications du mosaïquage ont été développées. Le mosaïquage d’images est utilisé pour construire des images avec un champ de vue élargi qui facilite le diagnostic et la chirurgie. Ces approches utilisent en général, une méthode qui compare directement les niveaux de gris des images pour trouver des régions superposables entre les images et utilise un modèle à 6 degrés de liberté (modèle affine) pour l’alignement. Tou-jours dans le domaine de l’ophtalmologie, [Can et al., 2002] segmentent les vaisseaux de la rétine visibles dans les séquences d’images pour localiser des intersections qui représentent l’informa-tion utilisable pour construire des images panoramiques. Ces images panoramiques facilitent le diagnostic du clinicien. Les résultats de cette méthode sont hautement dépendants de la capacité de l’algorithme de segmentation à localiser les vaisseaux. Cette approche utilise un modèle à 12 degrés de liberté (modèle non-linéaire) pour modéliser les déformations entre les images et la courbure de la rétine.

Dans le domaine de l’histologie, des applications visant à former des images d’une coupe histologique complète à partir de plusieurs prises de vue au microscope, ont aussi été développées [Hoge et al., 2003] [Rankov et al., 2005]. Dans ces applications, le mouvement du microscope étant limité à des mouvements parallèles à l’objectif du microscope, construire une image panoramique consiste à trouver les translations entre les images.

Des vues élargies augmentant le champ de vue en ultrasonographie sont construites par la méthode décrite dans [Gee et al., 2003]. Cette méthode utilise l’information mutuelle pour aligner des balayages effectués à la main pendant une échographie, et ce pour 8 degrés de liberté (modèle de transformation perspective). Même si les images utilisées dans cette approche sont très bruitées, aucun pré-traitement des images n’est utilisé.

En radiologie, [Yaniv and Joskowicz, 2004] proposent de construire des images panoramiques en utilisant des images obtenues en radiologie de fluorescence pour l’observation des os longs qui ne sont pas visibles en une seule radiographie. Pour aligner les images, ils considèrent qu’il n’existe pas de rotation entre les images et que les transformations entre celles-ci peuvent être représentées par des déplacements parallèles à l’axe de projection des images. Une règle est donc placée à côté de chaque image et l’alignement est fait manuellement en utilisant la graduation de la règle.

Dans [Vercauteren et al., 2005], une séquence d’images de microscopie confocale (fibrée) est utilisée pour construire des images panoramiques devant faciliter la détection du cancer. Le dispositif d’acquisition utilisé dans cette application fourni des séquences d’images dont le lien est modélisée dans une première étape par 3 degrés de liberté (des translations et une rotation perpendiculaire à la sonde d’acquisition) et dans un deuxième temps par un modèle polynomial.