La séquence de traitement et d’analyse typique d’images satellitaires

Le traitement complet d’images satellitaire peut prendre différentes voies, selon le cas en cours d’analyse, mais un certain nombre d’étapes sont essentielles et communes à presque toute analyse de ce type. Nous omettrons les corrections d’ordre géométriques et géographiques, qui ont été mentionnées précédemment, dans ce qui suit, car nous

considérons qu’elles relèvent plus des producteurs d’images que des intervenants travaillant à la classification et à l’analyse du contenu des images. Nous tenons à souligner que les photos interprètes et autres intervenants préfèrent réaliser ces opérations eux-mêmes pour qu’ils puissent avoir confiance en la qualité des corrections apportées aux images. Il est fort probable que dans certaines situations il soit nécessaire de réaliser ces corrections mais ceci ne devrait être qu’occasionnel. C’est la chaine de traitement reliée à la production des cartes thématiques et la mise en œuvre de la détection de changements qui nous intéresses dans ce travail plutôt que de la production commerciale de produit image ou de la gestion administrative des secours.

En ce qui concerne l’analyse de ces images, nous retrouvons presque toujours la séquence suivante :

• Prétraitement des images,

• Extraction de caractéristiques descriptives, • Classification du contenu des images,

• Identification et quantification du ou des phénomènes d’intérêts, • Comparaison des résultats du traitement de deux images ou plus.

Plusieurs méthodes d’analyse peuvent être pertinentes à diverses situations en fonction des sources de données disponibles. Autant qu’il soit possible, l’analyse porte sur des images provenant des mêmes capteurs ou de capteurs de même type ayant une résolution au sol identique ou presque tel que mentionné au CHAPITRE 1. Ceci est directement lié à la difficulté de développer des algorithmes permettant de simuler ce que nous, êtres humains, sommes en mesure de faire automatiquement. Pour nous, il n’est pas difficile de trouver des objets de même nature dans une image couleur d’une part et dans une autre image en tons de gris de l’autre ou encore à des échelles différentes. Notre capacité d’abstraction et de représentation conceptuelle nous permet d’effectuer ce type de mise en correspondance automatiquement. Du point de vue de l’informatique, par contre, il est extrêmement difficile de reproduire cette mécanique analytique automatique.

Lorsque nous analysons des images satellitaires, il peut arriver qu’il soit nécessaire dans certaines situations, comme des catastrophes naturelles, ou autre, de comparer des données incompatibles du point de vue des variables ou de la résolution. Chose que nous faisons aisément, mais que nous n’avons pas encore réussi à programmer pour que cela puisse se faire automatiquement. Certains chercheurs se penchent sur cette question épineuse et tentent de développer des méthodes permettant d’établir la passerelle entre différents types de données (Chesnel, Binet et Wald, 2008), (Alberga et al., 2008). Les travaux de ces derniers traitent de certaines combinaisons spécifiques de données satellitaires et ne promettent en rien des méthodes applicables à toutes les situations possibles mais laissent plutôt entrevoir que cette possibilité de traitement est fonctionnelle et réalisable.

Les travaux de Chesnel, Binet et Wald utilisent un traitement à plusieurs pallier pour arriver à isoler les édifices dans des images Quickbird et Ikonos séparément puis de les mettre en correspondance en fonction de leur position relative. Ils arrivent à un taux d’identification correcte des édifices ayant été endommagés par un tremblement de terre qui est fonction de la différence d’angle de visée entre les images. Ils obtiennent des performances allant de 72% à 93% pour les images de leur scénario de développement.

Cette avenue de recherche est importante dans un contexte de gestion de catastrophe, car comme le mentionnent Chesnel, Binet et Wald :

« On one hand, the crisis image has to be acquired as soon as possible following the disaster, regardless to the acquisition modalities; on the other hand, the reference image has to be as recent as possible, to avoid additional major changes that are not related to damage. Hence there is little chance for the crisis image to be acquired in the same conditions, or even with the same sensor, than the reference image. »

Les outils qui sont à la disposition de l’ingénieur d’astreinte et du chargé de projet qui sont successivement en charge de la supervision des opérations de la Charte permettent de minimiser la probabilité que cette situation ne se présente, mais comme nous le savons tous, « Murphy » a toujours son mot à dire et nous ne pouvons prévoir quand il se prononcera.

La majorité des travaux de recherche reliés à la télédétection traite, la plupart du temps, de l’un ou l’autre des éléments d’une séquence complète, bien que certains travaux portent sur une procédure complète d’analyse allant du prétraitement à l’analyse quantitative de l’occupation du territoire ou de la différence existant entre deux ou plusieurs instances temporelles.

Nous développerons ici un peu les différents blocs de la chaine de traitement générale mise en œuvre pour l’analyse d’images satellitaires pour aider à la compréhension de la problématique de la plateforme de traitement et de développement de procédures et d’outils d’analyse qui sera abordée par la suite.

La Figure 2.1 présente l’enchainement d’opérations qui peuvent avoir à être mises en œuvre pour réaliser une analyse typique. Seulement certaines opérations sont présentées pour donner une idée générale de ce que les paliers de traitement peuvent comporter sans toutefois être exhaustivement explicités.

Il faut retenir que bien que cette représentation soit linéaire dans bien des cas il y a inévitablement bouclage entre certains de ces paliers de traitement. Par exemple, on peut obtenir après un premier passage une classification initiale d’une image qui sépare plusieurs types d’utilisation du territoire parmi lesquels on retrouve une classe spécifique qui englobe une sous-classe qui nous intéresse. Ceci implique donc la sélection d’un sous échantillonnage des points membres de la classe contenant la sous-classe d’intérêt suivi d’un nouveau traitement qui peut être basé sur d’autres variables ou encore sur d’autres méthodes de classification. Dans ce cas il y a donc forcément bouclage sur les étapes de la chaîne de traitement.

Les prochaines sections donnent un peu plus de détails sur les différents paliers de traitement dans un contexte de télédétection et de gestion de catastrophes.

Figure 2.1 Chaîne de traitement typique d’images satellitaires