Segmentation d'images aériennes par coopération LPE-régions et LPE-contours. Application à la caractérisation de toitures

Abstract

Dans cet article, nous présentons une stratégie de segmentation d'images aériennes pour la caractérisation de toitures. Pour ce faire, une méthode de segmentation d'orthophotoplans basée sur une technique de coopération intégrant une segmentation par régions et une segmentation par contours est proposée. Les deux techniques de segmentation sont assurées par l'algorithme de la Ligne de Partage des Eaux (LPE). L'approche proposée est composée de trois étapes : (i) Une étape de simplification qui consiste à simplifier l'image initiale avec un couple invariant/gradient approprié et optimisé pour l'application. Pour cela, une série de tests permettant de choisir, d'une part, l'invariant colorimétrique le plus approprié parmi 24 invariants et, d'autre part, le meilleur gradient parmi 14 gradients issus de la littérature est réalisée. (ii) La deuxième étape comporte deux stratégies de segmentation par LPE. L'image simplifiée est segmentée d'une part par une LPE-régions couplée à une stratégie de fusion de régions, et d'autre part, par une LPE-contours. Le processus de fusion de régions intègre des critères de fusion fondés sur des grandeurs radiométriques et géométriques adaptés aux particularités des orthophotoplans traités. Une technique de caractérisation 2D des arêtes de toitures par une analyse des segments est proposée afin de calculer l'un des critères de fusion. (iii) La troisième étape consiste à combiner les avantages de chaque méthode dans un même schéma de segmentation coopératif afin d'aboutir à un résultat de segmentation fiable. Les tests ont été effectués sur un orthophotoplan contenant 100 toitures de complexité variée et évaluées avec le critère de Vinet utilisant une segmentation de référence afin de prouver la robustesse et la fiabilité de l'approche proposée. La stratégie de coopération proposée permet d'aboutir à un taux de bonne segmentation de 96% contre 83% pour une LPE-régions seule ou 88% pour une LPE-contours seule.