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Theses Year : 1999

Development of methods for detection of change

Développement de méthodes pour la détection de changement

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Philippe Blanc

Abstract

The detection of the changes in a landscape is the implementation of techniques that are meant to locate, highlight and finally, understand its temporal evolution. Such techniques are frequently applied to satellite observations in numerous and various environmental applications. However, most of these applications are not based upon a general methodology that justifies or generalises the different technical solutions. The first objective of the thesis is to propose a framework and a general methodology for detection of change in remote sensing. Some definitions are established, which express landscape properties in terms of characteristic scales and observability. After having performed a bibliographical analysis, we propose a methodology that breaks down change detection applications into five stages: identification and characterisation of the different sources of effective and exogenous changes; geometric and radiometric data alignment; extraction of relevant information according to the changes under interest; creation of residual with respect to a temporal evolution model; decision-making and synthesis of the results. The analysis of the relationship between the effective changes and those actually observed reveals fundamental links with the properties of the remote sensing systems. The study of these links is the second objective of the thesis. The crucial role of data alignment and particularly of geometric alignment is highlighted. An innovative iterative geometric co-registration method was developed with enhanced performances. It starts from an existing algorithm and is based on a multi-resolution analysis of the images. It makes use of techniques of sup-pixel matching and local geometric deformation models. An innovative validation protocol based on simulated images is also proposed in order to assess both the quality of this method and its benefits compared to standard co-registration methods.
La détection des changements d'un paysage est la mise en œuvre de techniques ayant pour but de repérer, de mettre en évidence et enfin, de comprendre son évolution temporelle. Ses domaines d'application sont riches et variés en télédétection. Cependant, la plupart des applications de détection de changement ne s'appuient pas sur une démarche générale permettant de justifier ou de généraliser les solutions techniques proposées. La thèse a pour premier objectif d'apporter une nouvelle contribution à la mise en place d'un cadre et d'une méthodologie générale propre à la détection de changement. Après l'établissement d'un certain nombre de définitions sur les changements d'un paysage en termes d'échelles caractéristiques et d'observabilité, nous proposons une méthodologie, basée sur un analyse bibliographique, se décomposant en cinq étapes : l'identification et la caractérisation des différentes sources de changements effectifs et exogènes ; l'alignement géométrique et radiométrique des données ; l'extraction d'informations pertinentes vis-à-vis des changements à détecter ; la création des écarts à un modèle d'évolution temporelle ; la prise de décision et la synthèse des résultats. Cette analyse fait apparaître des problèmes fondamentaux relatifs au lien entre les changements effectifs et ceux observés en fonction des caractéristiques des moyens d'observation. L'étude de ce lien est le deuxième objectif de la thèse. Enfin, la thèse a mis en évidence le rôle crucial de l'alignement des données et, notamment, de l'alignement géométrique. A partir d'un algorithme existant, nous avons élaboré une méthode de recalage automatique itérative s'appuyant sur une décomposition multirésolution des images et utilisant des techniques d'appariement sub-pixellaire et de déformation géométrique locales. Un protocole innovant de validation à partir d'images simulées a été établi et a permis d'évaluer la qualité de la méthode et son apport comparé à des méthodes de recalage standards.
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Dates and versions

tel-00477115 , version 1 (28-04-2010)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00477115 , version 1

Cite

Philippe Blanc. Développement de méthodes pour la détection de changement. Sciences de la Terre. École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 1999. Français. ⟨NNT : 1999ENMP0910⟩. ⟨tel-00477115⟩
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