Comment réconcilier des images prises dans des langues différentes ✛ ✎

Original: "Image Registration Techniques: A Survey"
· Sayan Nag
arXiv:1712.07540 · 2017-11-28 · arXiv non-exclusive · analyse indépendante · 2 min
La fusion d'images est un traducteur qui trouve un langage commun entre des clichés d'un même objet, pris à des moments différents, sous des angles différents et avec des instruments différents.

Deux clichés du même endroit : l'un pris le matin par un drone, l'autre le soir par un satellite. Sur le premier, des ombres d'arbres ; sur le second, des reflets sur l'eau. C'est comme deux récits d'un même événement dans des dialectes différents : les mots se ressemblent, mais la grammaire diffère. La fusion d'images est un traducteur qui trouve un langage commun entre ces clichés.

Le traducteur ne se contente pas d'ajuster les mots, il cherche des points de repère. Sur les images, ce sont les angles des bâtiments, les méandres des rivières, les contours des champs. D'abord, il extrait ces caractéristiques, puis il les met en correspondance entre les clichés, estime comment décaler, faire pivoter ou étirer une image pour qu'elle coïncide avec l'autre, et enfin applique cette transformation. Ainsi, deux « dialectes » deviennent un seul texte.

Pour des images de même type (par exemple, deux photographies), le coefficient de corrélation fonctionne bien : il mesure à quel point les luminosités des pixels varient de manière similaire. Pour des images de types différents (IRM et TEP), l'information mutuelle est nécessaire : elle capture la relation statistique entre les luminosités, même si une image montre l'anatomie et l'autre l'activité cérébrale.

Mais il n'existe pas de traducteur universel. Pour les décalages et rotations rigides, on utilise des marqueurs externes ou des surfaces ; pour les estimations rapides, les moments et les axes principaux ; pour les déformations complexes, des calculs souples : réseaux de neurones, ensembles flous, algorithmes évolutionnaires. Chaque méthode est un dialecte, et le choix dépend de la distance entre les « langues » des images.

Autrefois, les chercheurs disposaient de méthodes disparates sans carte d'ensemble. Aujourd'hui, une classification selon dix critères est apparue, de la dimensionnalité à la modalité. C'est comme un dictionnaire qui indique le meilleur traducteur pour chaque paire de dialectes. En médecine, ce traducteur combine anatomie et fonction ; en écologie, il assemble des images de la forêt sur plusieurs années ; en vision par ordinateur, il aligne des images pour le suivi de mouvement.

Mais même le meilleur traducteur trébuche parfois. Lorsqu'une image est masquée par des nuages ou qu'un objet est partiellement caché, les points de repère se perdent. Et alors, deux récits d'un même lieu restent intraduits. La fusion automatique dans de telles conditions de bruit est une question ouverte, sur laquelle ingénieurs et scientifiques se penchent.

Pour fusionner des images IRM et TEP du cerveau, on utilise souvent l'information mutuelle : elle trouve des motifs communs dans les intensités, même si une image montre l'anatomie et l'autre l'activité métabolique.

\begin{bmatrix} y_1 \\ y_2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} x_1 \\ x_2 \end{bmatrix} + \begin{bmatrix} t_1 \\ t_2 \end{bmatrix}
Les nouvelles coordonnées du point sont obtenues en décalant les anciennes du vecteur de translation (t1, t2).
\begin{bmatrix} y_1 \\ y_2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} \cos\theta & -\sin\theta \\ \sin\theta & \cos\theta \end{bmatrix} \begin{bmatrix} x_1 \\ x_2 \end{bmatrix}
Les nouvelles coordonnées du point sont obtenues en faisant tourner les anciennes d'un angle θ autour de l'origine.
\begin{bmatrix} y_1 \\ y_2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} s_1 & 0 \\ 0 & s_2 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} x_1 \\ x_2 \end{bmatrix}
Les nouvelles coordonnées du point sont obtenues en multipliant les anciennes par les facteurs d'échelle s1 et s2.
Scientifiques
David DeutschErwin SchrödingerJohn Stewart BellLouis de BroglieLov GroverPaul Benioff
Notions
classification d'images imagerie en temps réel reconstruction 3D traitement numérique d'images caméra imagerie à pixel unique holographie imagerie satellite classification reconnaissance de formes taux de trames caméra infrarouge astrophotographie historique pixel technologie d'enregistrement neuronal référence microscopie optique reconnaissance vocale relevé référentiel