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HAL Id: hal-00706168 https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00706168 Submitted on 23 Jun 2017 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Analyse d’images : Filtrage et segmentation Philippe Bolon, Jean-Marc Chassery, Jean-Pierre Cocquerez, Didier Demigny, Christine Graﬀigne, Annick Montanvert, Sylvie Philipp, Rachid Zéboudj, Josiane Zerubia, Henri Maître To cite this version: Philippe Bolon, Jean-Marc Chassery, Jean-Pierre Cocquerez, Didier Demigny, Christine Graﬀigne, et al.. Analyse d’images : Filtrage et segmentation. Jean-Pierre Cocquerez; Sylvie Philipp. MASSON, 1995, Enseignement de la physique, 2-225-84923-4. hal-00706168 Analyse d'images : Filtrage et segmentation Ouvrage collectif publié avec le soutien du Groupement de Recherche 134 : Traitement Du Signal et Images (CNRS) Coordonné par J-P. COCQUEREZ et S. PHILIPP Auteurs : Ph. Bolon, J-M. Chassery, J-P. Cocquerez, D. Demigny, C. Graffigne, A. Montanvert, S. Philipp, R. Zéboudj, J. Zerubia Préface d'Henri Maître Ouvrage publié avec l'aide du Ministère des affaires étrangères, direction de la coopération scientifique et technique AVERTISSEMENT Le livre publié en 1995 chez MASSON (EAN13 : 9782225849237) est épuisé. Cette version pdf est une version élaborée à partie de la version préliminaire transmise à l’éditeur. La mise en page est légèrement différente de celle du livre. Malheureusement quelques figures de l’annexe C ont été perdues. II  Coordination générale Jean-Pierre COCQUEREZ ETIS-ENSEA Sylvie PHILIPP 6 avenue du Ponceau 95014 Cergy-Pontoise Cédex cocquerez@ensea.fr philipp@ensea.fr  Auteurs Philippe BOLON LAMII/CESALP (chapitres IV et X) Université de Savoie BP 406 74016 Annecy J-M. CHASSERY TIMC-IMAG (chapitres I, VIII, X, XII, Institut Albert Bonniot annexe A) Université Joseph Fourier Domaine de la Merci 38706 La Tronche Cédex J-P. COCQUEREZ ETIS-ENSEA (chapitres I, III, V, VI, XII, 6 avenue du Ponceau annexes D, E) 95014 Cergy-Pontoise Cédex D. DEMIGNY ETIS-ENSEA (chapitre V, annexes E, F) 6 avenue du Ponceau 95014 Cergy-Pontoise Cédex C. GRAFFIGNE Université René Descartes (chapitres VII, XI, annexe B) UFR de Mathématiques et d'Informatique 45 rue des Saints Pères 75270 Paris Cédex 06 A. MONTANVERT LIP (chapitres III, XII, annexe A) ENS Lyon 46 allée d'Italie 69364 Lyon Cédex S. PHILIPP ETIS-ENSEA (chapitres II, III, V, IX, X, 6 avenue du Ponceau annexes A, C) 95014 Cergy-Pontoise Cédex R. ZEBOUDJ ETIS-ENSEA (chapitres X, XIII) 6 avenue du Ponceau 95014 Cergy-Pontoise Cédex J. ZERUBIA INRIA Sophia-Antipolis (chapitres VII, XI, annexe B) 2004 route des lucioles 06560 Valbonne Cédex  Contributions P. GAUSSIER ETIS-ENSEA (chapitre VI) I. MAGNIN Laboratoire CREATIS INSA Lyon (chapitre III) P. MIGNOT INRIA-Rocquencourt (chapitre X) F. PRETEUX INT Evry (annexe C)  Remerciements Un ouvrage comportant autant d'essais n'a pu se faire sans les conseils et la participation de nombreux collègues de différents laboratoires, doctorants, ingénieurs-système, sans oublier les personnes ayant accepté de relire certaines parties du texte. Nous remercions chaleureusement : E. Bertin, P. Bertolino, B. Chalmond, D. Coquin, R. Deriche, A. De Cesare, P. Duvaut, Y. Elomary, M. Jordan, C. Mathieu, F. Ployette, R. Karah Fallah, Y. Lechevallier, M. Leclerc, V. Lefevre, J. Levy-Vehel, B. Rabin, A. Raji, JP. Reissmann. Enfin, tout ce travail aurait été impossible sans le soutien du GDR 134 que nous remercions, avec une mention particulière pour Odile Macchi, sa directrice qui a su nous encourager dans les moments difficiles. Préface La segmentation des images est indissociablement attachée à l'histoire du traitement de l'image. Dès les années 60 et les premiers travaux d'analyse, d'amélioration, de compression et de reconnaissance des formes sur des signaux bidimensionnels, apparaissent des contributions à ce chapitre important. Leur objectif est encore mal déclaré, mais on peut déjà discerner dans ces premiers écrits l'espoir de décomposer des scènes plus complexes en des éléments individuellement identifiables, ou plus aisément traitables que l'image entière. Les deux approches « par contours » ou « par régions » sont très tôt en compétition, chacune réclamant des vertus particulières. Les travaux fondamentaux, expérimentaux ou appliqués se succèdent sans arrêt jusqu'à nos jours et constituent aujourd'hui le corpus littéraire le plus important du traitement des images. Au milieu des années 80 déjà, une bibliographie attentive du domaine proposait plus de 1500 références au lecteur, qui se gardait bien de les lire d'ailleurs, car un petit nombre seulement d'entre elles apportait une information véritablement établie et généralisable. Pourquoi ce foisonnement de travaux ? Bien sûr par l'importance du sujet. L'image reste aujourd'hui encore un sujet difficile, dont l'interprétation est très malaisée, et sa décomposition en sous-problèmes plus simples relève naturellement de la technique scientifique la plus élémentaire. Mais l'intérêt du thème n'explique pas tout, sa difficulté est en grande partie cause de la profusion des travaux qui lui sont dédiés, et cela pour deux raisons : tout d'abord parce que le problème est mal posé, ensuite parce qu'il est généralement trivialement résolu par un observateur humain quelconque. Ce deuxième point est particulièrement irritant : qu'un enfant reconnaisse en un instant son chien dans un mauvais cliché d'amateur, qu'il retrouve le chasseur caché dans un dessin, ou qu'il nomme les uns après les autres tous ses camarades sur la photo de classe, en voilà assez pour vexer tous les laboratoires du monde entier. Et l'on rejoint alors le premier problème : qu'appelons-nous détecter, reconnaître ou même voir ? On le sait bien sûr, mais on ne peut aujourd'hui en donner scientifiquement que des définitions axiomatiques manipulant des êtres abstraits du langage scientifique : des pixels, ou des ensembles de pixels partageant des propriétés ou vérifiant des prédicats, et les objets de notre quête (le chien ou le chasseur) ont bien du mal à nous donner « leurs » propriétés, ou « leurs » prédicats distinctifs. L'ouvrage qui nous est proposé s'attaque courageusement au problème. C'est un ouvrage collectif aussi, peut-être parce que le nombre fait le courage ! Qui aurait conçu de le mener à bien seul ? Il a pris naissance dans l'une de ces structures du CNRS où il est permis de réfléchir à plusieurs sur un problème difficile, de comparer ses expériences et ses connaissances et d'en faire profiter ainsi la communauté. Merci au GdR 134 Traitement du Signal et Images pour cette œuvre de qualité qui explore sans parti-pris toutes les mémoires des traiteurs d'image et VIII Analyse d'images : filtrage et segmentation en exprime les algorithmes les plus variés. Merci aux rédacteurs téméraires qui ont pris le risque de cette aventure malgré les conseils des Cassandre (j'en étais !), merci aux programmeurs obscurs, aux testeurs inconnus, aux expérimentateurs ignorés qui ont élaboré les parcelles de ce savoir. Cet ouvrage est officiellement consacré, nous le disions tout à l'heure, à la segmentation des images. Cet objet est trop modeste car il traite chemin faisant de la majorité des grands problèmes du traitement des images : de la représentation des signaux, de leur description, des outils théoriques de leur traitement (morphologie mathématique, champs de Markov, graphes d'adjacence, classification et bien d'autres que j'oublie). C'est un traité qui sera précieux à plusieurs niveaux : pour l'étudiant qui y trouvera les bases indispensables à sa formation, pour le chercheur et l'enseignant qui compléteront leur culture et leurs références, pour le thématicien en télédétection, en sciences biomédicales ou dans d'autres domaines utilisateurs d'images, comme source d'inspiration pour automatiser ses traitements. Henri Maître Professeur à l'ENST Paris Responsable du département Image Tables des matières  Coordination générale V  Auteurs V  Contributions V  Remerciements VI PREFACE ................................................................................................................................... VII NOTATIONS .......................................................................................................................... XVIII Ensemble XVIII Filtrage, convolution, transformée de Fourier XVIII Fonction XVIII Image XVIII Opérateurs morphologiques XIX Région XIX Signal XIX Statistique d'ordre XIX Variable aléatoire, champ, probabilité. XIX Vecteur XX AVANT-PROPOS ...................................................................................................................... XXI IMAGE ET SEGMENTATION .................................................................................................... 1 ATTRIBUTS DE REGION ............................................................................................................ 6 1 TEXTURE 7 2 ATTRIBUTS STOCHASTIQUES D'UNE IMAGE 8 3 MOMENTS ET MOYENNES D'ESPACE D'UNE REGION 9 4 MATRICES DE COOCCURRENCE 11 4.1 Matrices de cooccurrence et indices de texture du second ordre 11 4.2 Périodes calculées à partir des cooccurrences 16 4.3 Matrices de cooccurrence généralisées 17 5 LONGUEURS DE PLAGE (OU ISOSEGMENTS) 19 6 SPECTRE 20 6.1 Densité spectrale de puissance 21 6.2 Périodes calculées à partir du spectre 22 7 CONTRASTE ASSOCIE A UNE REGION 23 8 ATTRIBUTS FRACTALS 25 8.1 Éléments de théorie fractale et multifractale 25 8.1.1 Dimension fractale 25 8.1.2 Dimension fractale généralisée 25 8.1.3 Spectre multifractal 26 8.1.4 Lien entre dimension fractale généralisée et spectre multifractal 26 8.1.5 Lacunarité 27 8.2 Calcul d'attributs fractals 27 X Analyse d'images : filtrage et segmentation 8.2.1 Calcul de la dimension fractale: la méthode des boîtes 27 8.2.2 Calculs du spectre multifractal 30 8.2.3 Calcul des dimensions fractales généralisées 31 8.2.4 Lacunarité 31 9 ATTRIBUTS SURFACIQUES 32 9.1 Courbures 32 9.2 Quadriques 33 10 ATTRIBUTS GEOMETRIQUES 34 11 ATTRIBUTS INTER-REGIONS 36 12 CONCLUSION 37 STRUCTURES DE DONNEES ET uploads/Litterature/ analyse-d-x27-images-filtrage-et-segmentation-jpc-sf.pdf