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Soutenance de thèse - Inès Meganem (IRAP/ONERA)

4 December 2012


Catégorie : Soutenance de thèse


Intitulé : Méthodes de Séparation Aveugle de Sources pour l’imagerie hyperspectrale ; Application à la télédétection urbaine et à l’astrophysique.

Date : Mercredi 5 décembre 2012, à 10h30.
Lieu : Observatoire Midi-Pyrénées, 14 av. Edouard Belin, Toulouse (salle Coriolis).

 

Membres du jury

  • Véronique Carrère, Laboratoire Planétologie et Géodynamique, Nantes (Rapporteur)
  • Christian Jutten, GIPSA-Lab, Grenoble (Rapporteur)
  • Jocelyn Chanussot, GIPSA-Lab, Grenoble (Examinateur)
  • Yannick Deville, IRAP, Université Paul Sabatier, Toulouse (Directeur de thèse)
  • Xavier Briottet, ONERA, Toulouse (Directeur de thèse)
  • Shahram Hosseini, IRAP, Université Paul Sabatier, Toulouse (Encadrant)
  • Philippe Déliot, ONERA, Toulouse (Encadrant)

Résumé

Au cours de cette thèse nous avons développé des méthodes de Séparation Aveugle de Sources (SAS) pour des images hyperspectrales, dans le cadre de deux champs application : la télédétection urbaine et l’astrophysique.

Dans la première partie de la thèse nous nous sommes intéressé au démélange hyperspectral pour des images urbaines, le but étant de retrouver d’une manière non supervisée les matériaux présents sur la scène en extrayant leurs spectres et leurs proportions. La plupart des méthodes sont basées sur un modèle linéaire, qui n’est pas valide en milieu urbain à cause des structures 3D. Une première étape a donc été d’établir un modèle de mélange adapté aux milieux urbains, en partant d’équations physiques basées sur la théorie du transfert radiatif. Le modèle final de forme linéaire quadratique invariant spectralement, ainsi que les possibles hypothèses sur les coefficients de mélange, sont justifiés par les résultats obtenus sur des images simulées réalistes. Nous avons ensuite proposé, pour le démélange, des méthodes de SAS basées sur la FMN (Factorisation en Matrices Non-négatives). Ces méthodes sont basées sur un calcul de gradient qui tient compte des termes quadratiques. La première méthode est basée sur un algorithme de gradient à pas fixe, à partir de laquelle une version de Newton a aussi été proposée. La dernière méthode est une algorithme FMN multiplicatif. Les méthodes proposées donnent de meilleures performances qu’une méthode linéaire de la littérature.

En astrophysique nous avons développé des méthode de SAS pour des images de champs denses d’étoiles du spectro-imageur MUSE. A cause de la PSF (Point Spread Function), les informations contenues dans les pixels peuvent résulter des contributions de plusieurs étoiles. C’est là que réside l’intérêt de la SAS : extraire à partir de ces signaux qui sont des mélanges les spectres des étoiles qui sont donc nos "sources". Le modèle de mélange est linéaire non invariant spectralement. Nous avons proposé une méthode de SAS basée sur la positivité des données. Cette approche exploite le modèle paramétrique de la FSF de MUSE. La méthode mise en place est itérative et alterne l’estimation des spectres par moindres carrés (avec contraintes de positivité) et estimation des paramètres de la FSF par un algorithme de gradient projeté. La méthode proposée donne de bonnes performances sur des images simulées de MUSE.