Un problème majeur dans le traitement de données satellitaires ou aériennes est la mise en correspondance spatiale de ces données avec un modèle de référence qui peut être une carte ou plus généralement une autre image. Dans ce contexte, la problématique abordé ici porte sur le recalage de deux images et ou cartes sans connaissance a priori sur les capteurs ou les projection utilisées. Une contrainte également importante est la possibilité de mettre en correspondance des images de résolution spatiale différentes.

Dans ces conditions, le modèle de déformation est de façon classique établi sous contrôle d'un opérateur qui désigne des points d'appuis entre les deux images (identification de couples de pixels correspondant a la même réalité terrain). Une approche statistique (approximation au sens des moindre carrés) permet d'établir un modèle polynomial. La qualité du résultat obtenu par ce type d'approche peut être fortement influencé par la densité des points d'appuis et de leur distribution spatiale dans l'image.

Pour limiter ces problèmes, la méthode qui a été développé permet d'intégrer non seulement des objets ponctuels mais également des objets linéaires tels que des routes. Dans un premier temps, les objets linéaires sont utilisés pour évaluer la qualité du modèle obtenu à partir des points d'appuis. Ils permettent d'apporter une mesure beaucoup plus significative que les résidus du polynôme. Dans un deuxième temps, les objets linéaires sont utilisés comme des milliers de points d'appuis: une technique de mise en correspondance de graphes est utilisée pour optimiser le modèle en considérant d'une part les points d'appuis ponctuel et d'autre par les objets linéaires.

Une autre caractéristique essentielle de la méthode porte sur le modèle utilisé. Dans le cas d'images présentant des déformations importantes (par exemple à cause de variations du relief) ou de l'utilisation d'une carte qui ne correspond pas à la réalité, un modèle polynomial reflète difficilement ces déformations. Une possibilité est de choisir un polynôme de degré supérieur, néanmoins cela se traduit généralement pas des erreurs considérables lorsque la distribution des points d'appuis est insuffisante. L'approche que nous avons adoptée est le basé sur le concept de modèle local. Une correction locale est appliquée en fonction des résidus obtenus sur les points mis en correspondance. Ce principe permet de garantir un modèle qui respecte les contraintes de l'opérateur. Cette technique permet également d'améliorer considérablement les résultats lorsqu'un modèle d'altitude est disponible pour l'image de référence. Dans ce cas, la correction locale est pondérée en fonction de l'altitude.

Cette problématique, a conduit dans le cadre d'un contrat pour le WEU/SC, au développement d'un logiciel appelé GEORIS. Un effort particulier a porté sur l'évaluation de la méthode. L'intérêt de l'approche a été démontré sur de nombreux cas concrets. En particulier lorsqu'un modèle d'altitude est disponible, une recalage quasi parfait est obtenu sur des zones fortement montagneuses. L'utilisation d'objet linéaires permet d'améliorer considérablement les résultats lorsque peu de points d'appuis sont disponibles. D'un point de vue exploitation du modèle, l'outil a été conçu de façon à permettre l'exploitation du modèle sans nécessiter un ré-échantillonage de l'image. Cet aspect est essentiel dans les taches de photo-interprétation.

Ce logiciel est utilisé de façon opérationnel par le WEU/SC ansi que le JRC.

Contact :

Philippe Garneson
pg@acri-st.fr