WO2012168571A1 - Procédé et dispositif pour déterminer automatiquement des lignes de crête d'une zone à hauteur variable - Google Patents

Procédé et dispositif pour déterminer automatiquement des lignes de crête d'une zone à hauteur variable Download PDF

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    • G06T2207/30181Earth observation

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for automatically determining crest lines of a variable height area, in particular a geographical area.
  • Such ridge lines may, in particular, be used by mobile land, air or submarine elements with an automatic adaptation of the extraction of the ridge lines as a function of the altitude and the current position of these moving elements. .
  • This concept of ridge lines can also be used by analogy in the medical field, particularly in the study of the cerebral cortex, for which we can consider that pseudo crest lines of the brain serve as starting points to delimit functional areas.
  • document EP-0 863 487 discloses a method and a device for automatically determining the contour of valleys of a geographical area.
  • the present invention aims to overcome the aforementioned drawbacks. It relates to a method for determining, in a fast, simple, reliable and low cost manner, the crest lines of the relief of a particular zone of variable height, in particular of a geographical zone.
  • the method according to the invention therefore makes it possible to extract a digitized type image from said zone considered, this image being for example derived from a usual file of DTED type ("Digital Terrain Elevation Data") in the the case of a terrestrial geographic area, the relief ridges, irrespective of the observation point, and to present these peak lines in the form of a set of succession of segments, a succession of segments representing a line consisting of a series of line segments.
  • DTED type Digital Terrain Elevation Data
  • Such representation in the form of a set of successions of segments can be used advantageously in the context of a military operation or in the context of a civil operation.
  • step e) said set of succession of segments is superimposed on an image of the zone in question so as to obtain a composite image, which can notably be displayed or printed.
  • step c) at least one median filtering 3 ⁇ 3 is carried out.
  • a skeletonization method is used to reduce said elements to a set of lines centered on these elements and having a thickness of one pixel.
  • step e the following successive operations are carried out:
  • a preprocessing is performed to prepare the data received from step d) for an extraction
  • the method according to the invention is applicable to any type of land surface. It is also applicable to any type of underwater relief (submarine exploitation), as well as to any type of planetary relief other than terrestrial (space exploration). Finally, said method according to the invention can also be applied in the medical field. Indeed, the concept of ridges (relative to a variable height zone) can be used by analogy in the medical field, especially in the study of the cerebral cortex where lines of crest of the brain serve as starting points to delimit the different functional areas of the latter.
  • the present invention also relates to a device for automatically determining (quickly, easily, reliably and at a reduced cost) the crest lines of the relief of a particular area of variable height.
  • said device is remarkable in that it comprises:
  • said device also comprises:
  • said device makes it possible in particular to quickly determine, in the form of succession of segments, the crest lines of the relief of a given zone whatever the point of observation.
  • Ridge lines can be strategic elements in a variety of situations, for example, when deploying weapons systems, arranging ridge lines for optimally placing weapon systems, or placing them troops, the ridges being the boundaries of the inter-visibility domains.
  • said device allows also to extract pseudo crest lines for various applications, particularly in the medical field.
  • Figure 1 is a block diagram of a device according to the invention.
  • Figures 2 to 5 show schematically images obtained at the end of different successive stages, during the implementation of the method according to the invention.
  • FIG. 6 schematically shows a composite image that can be obtained using a device according to the invention.
  • the device 1 according to the invention and shown schematically in FIG. 1 is intended to automatically determine (in a fast, simple, reliable and low cost manner) the crest lines of the relief of a particular zone ZO with variable height, and particular geographical area.
  • said device 1 comprises, according to the invention, a processing unit 2 which comprises:
  • This image is digitized and contains the point heights of this ZO area.
  • This image may contain, for example, altimetric data of points of a geographical area. It is received (via a data transmission link 4) from a file, preferably from a Digital Terrain Elevation Data (DTED) file, which is stored in a usual database; and
  • DTED Digital Terrain Elevation Data
  • said means 6 comprise:
  • means 1 1 which are connected via a link 1 2 to said means 9 and which are formed so as to perform a filtering of said binary image 12 to delete isolated points in order to obtain elements 31 formed of adjacent source points;
  • means 1 5 which are connected via a link 26 to said means 1 3 and which are formed so as to create, from said set of lines 32, a set of successions of segments Si illustrating the ridge lines of said ZO area.
  • said processing unit 2 further comprises means 166 which are, for example, connected via links 17 and 18 respectively to said means 6 and 3 and which are formed so as to superpose said set of successions of segments Si (received means 6) on an image F of said geographical area (received means 3) for example a photo made by a satellite.
  • This superposition is performed in a compliant manner, that is to say that the information relating to the same coordinates is superimposed each time in the plane of the image.
  • a so-called image composed (or hybrid) IF such as that shown for example in Figure 6, which can be transmitted through means 19 for transmitting information.
  • said device 1 further comprises:
  • means 20 for example a keyboard or any other data acquisition means, which are for example connected via a link 21 to said processing unit 2 and which are formed in such a way as to enable an operator to inputting data into said processing unit 2, and in particular so-called setting parameters, specified below; and
  • Said means 19 of the unit 2 are connected via links 24 and 25 respectively to said means 16 and 6.
  • the device 1 is able to automatically determine (quickly, easily, reliably and at a reduced cost) the crest lines of the relief of a particular ZO zone at variable height, in particular of a zone geographical.
  • Said device 1 thus makes it possible to extract a digitized type image from said zone considered, this image being for example derived from a usual DTED file ("Digital Terrain Elevation Data" in English) in the case of a terrestrial geographical area, the relief crest lines, irrespective of the point of observation, and to present the ridge lines in the form of a set of successions of segments Si.
  • a succession If any of segments represents a line that is formed of a sequence of line segments.
  • Such representation as a set of successions If can be used advantageously in the context of a military operation or in the context of a civil operation.
  • said device 1 uses adjustment parameters that can be adjusted, that is to say modified, by an operator using the means 20, and that make it possible to vary the characteristics dimensions of the ridge lines extracted from the zone ZO analyzed, which allows an application of the invention to any type of terrestrial relief.
  • the device 1 is also applicable to any type of underwater relief (underwater exploitation), as well as to any type of planetary relief other than terrestrial (space exploration). It can also be applied to the medical field, particularly in the study of the cerebral cortex where crestal lines of the brain can delimit its different functional areas.
  • the extraction implemented by the present invention is based on the following observation: the ridges are formed mainly by points which are sources of the hydrographic network. However, all source points do not always belong to a peak line, hence the need for filtering.
  • the search for ridge lines is separated into two main steps: extraction of the source points and exploitation of these source points which leads to the formation of the ridge lines.
  • the first stage of the treatment uses techniques similar to those used in the extraction of streams, while the second stage uses image processing methods.
  • the means 8 To be able to determine the source points, that is to say the points from which no point of the neighborhood leads to them, the means 8 must define for each point of the relief image, a direction of flow.
  • the algorithm used is the same as that used, in the usual way, in the definition of simple directions in the extraction of streams.
  • At each point of the image of the heights (or altitudes) is therefore associated a value (between 1 and 8) which indicates towards which of its neighbors the flow is directed.
  • a simulation of a virtual rain is thus performed on the digitized altimetry data file of the (geographic) zone concerned and the flow of this virtual rain is calculated, which makes it possible to obtain the flow directions for each point of the zone in question and to construct pseudo-stream lines, as shown in FIG. 2, which shows in view from above the image 11 resulting from the processes implemented by the means 8.
  • the means 9 then seek the source points, that is to say the points from which no point of the neighborhood leads to them by following the flow directions 30 of FIG. 2.
  • Said means 9 build a binary image 12, as This binary image comprises two types of zones Z1 and Z2 (illustrated in black and white respectively), namely those Z1 representing the source points and those Z2 representing the points that are not source points.
  • This treatment implemented by the means 1 1 is a median filter 3x3.
  • the purpose of filtering the image of source points is to delete isolated points. Forms 31 consisting of contiguous source points are then obtained, as shown in the image 13 of the filtered source points shown in FIG. 4.
  • a setting parameter allows an operator to define (using means 20) the number of times the filtering will be applied to the image.
  • the means 1 3 subject the elements 31 thus obtained to a treatment so as to obtain a set of lines 32 formed contiguous source points.
  • the means 1 3 use a skeletonization method that makes it possible to reduce the shapes present on the image in a set of curves 32 of thickness one pixel, centered on the original forms.
  • image 14 is shown in FIG.
  • said means 1 5 which are intended to create, finally, the set of successions of segments Si comprise:
  • an element 29 for performing a posterior treatment in order to eliminate duplicates and to preserve only the segments of length greater than an adjustable threshold length.
  • the pretreatment of the image implemented by the element 27 is intended to prepare the image for the extraction algorithm of the ridge lines. Its purpose is to modify the image to easily identify the ends and confluence points of the ridges.
  • the value of a pixel in a ridge line is replaced by the value of the neighborhood, which is the number of neighbors that belong to a ridge line.
  • the image of the peaks at the input is a binary image where 0 is associated with the peak lines and 255 with the other pixels;
  • a first modification of the format makes it possible to obtain a binary image where 1 is associated with the peak lines and 0 with the rest of the image.
  • a second modification of the format is an inversion which makes it possible to obtain a binary image where 255 is associated with the peak lines and 0 with the remainder of the image.
  • the image thus obtained can then be used as a mask to keep the result of the convolution only on the ridgelines. This processing is performed by a logic AND gate between the two images.
  • the confluence points of the peak lines are the pixels whose value is strictly greater than 2, and the ends are those whose value is 1.
  • the element 28 implements a first step of obtaining the positions of the local maximums on the image. We then obtain the points from which the extraction of the ridgelines will be performed. These starting points are usually confluence points (when the value of the pixel is strictly greater than 2) or interior points of isolated peak lines (when the pixel is of value 1 or 2).
  • the extraction algorithm is as follows:
  • step by step starting from the points adjacent to this starting point, the ridges are traversed by storing the coordinates encountered until a confluence point or an end is encountered.
  • This extraction algorithm produces a result that has duplicates. Indeed, a ridge line that is a junction between two confluence points is extracted twice.
  • the posterior treatment implemented by the element 29 consists of eliminating these duplicates by comparing the ends of the ridge lines.
  • the processing implemented by the element 29 also makes it possible to filter the ridge lines to keep only those which have a sufficient length, that is to say a length which is greater than a minimum length. This minimum length is a setting parameter that can be modified by an operator (using means 20).
  • FIG. 6 shows a composite image IF comprising a background F illustrating an image (for example a satellite image) on which the peak lines, that is to say the set of segment successions Si, have been superimposed; obtained by virtue of the invention.
  • a background F illustrating an image (for example a satellite image) on which the peak lines, that is to say the set of segment successions Si, have been superimposed; obtained by virtue of the invention.

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Abstract

Le dispositif (1) comporte des moyens (3) pour recevoir une image de la zone considérée, qui contient les hauteurs de points de cette dernière, des moyens (8) pour déterminer des directions d'écoulement, des moyens (9) pour rechercher des points source permettant de créer une image binaire, des moyens (11) pour réaliser un filtrage de cette image binaire, des moyens (13) pour réaliser un traitement de manière à obtenir un ensemble de lignes formées de points source, des moyens (15) pour créer, à partir de cet ensemble de lignes, un ensemble de successions de segments illustrant les lignes de crête de ladite zone, et des moyens (19) pour transmettre cet ensemble de successions de segments à des moyens utilisateurs (22).

Description

Procédé et dispositif pour déterminer automatiquement des lignes de crête d'une zone à hauteur variable.
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour déterminer automatiquement des lignes de crête d'une zone à hauteur variable, en particulier d'une zone géographique.
On sait que la connaissance des lignes de crête du relief d'une zone géographique particulière est, notamment, très utile pour la compréhension rapide des limites des zones d'inter-visibilité par rapport à un point d'observation au sol, en vol, ou sous l'eau.
Ces données permettent notamment à des militaires ou à des forces de l'ordre mobiles de connaître les espaces de progression dans lesquels ils peuvent rester dissimulés par rapport à un ennemi potentiel situé au-delà.
De telles lignes de crête peuvent, en particulier, être utilisées par des éléments mobiles terrestres, aériens ou sous-marins avec une adaptation automatique de l'extraction des lignes de crêtes en fonction de l'altitude et de la position courante de ces éléments mobiles.
Ce concept de lignes de crêtes (relatives à une zone à hauteur variable) peut également être utilisé par analogie dans le domaine médical, notamment dans l'étude du cortex cérébral, pour lequel on peut considérer que des pseudo lignes de crête du cerveau servent de points de départ pour délimiter des zones fonctionnelles.
Pour déterminer de telles lignes de crête, on connaît une méthode réalisant une extraction par analyse des courbures d'une surface triangularisée.
Cette méthode usuelle nécessite toutefois de disposer d'une surface triangularisée, ce qui rend nécessaire un prétraitement des données altimétriques (disponibles sous forme matricielle ou sous forme de trame).
Cette méthode usuelle n'est donc pas satisfaisante.
Par ailleurs, on connaît, par le document EP-0 863 487, un procédé et un dispositif pour déterminer automatiquement le contour de vallées d'une zone géographique.
La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients précités. Elle concerne un procédé pour déterminer de façon rapide, simple, fiable et à coût réduit, les lignes de crête du relief d'une zone particulière à hauteur variable, notamment d'une zone géographique.
A cet effet, selon l'invention, ledit procédé est remarquable en ce que l'on réalise, de façon automatique, les opérations successives suivantes :
a) à partir d'une image de ladite zone, qui contient les hauteurs de points de cette dernière, on détermine des directions d'écoulement ; b) à partir desdites directions d'écoulement, on recherche des points source permettant de créer une image binaire, un point source étant un point vers lequel ne conduit aucun point de son voisinage le long desdites directions d'écoulement ;
c) on réalise un filtrage de ladite image binaire pour supprimer des points isolés de manière à obtenir des éléments formés de points source adjacents ;
d) on soumet les éléments ainsi obtenus à un traitement de manière à obtenir un ensemble de lignes formées de points source ; et e) on crée, à partir dudit ensemble de lignes, un ensemble de successions de segments illustrant les lignes de crête de ladite zone.
Ainsi, grâce à l'invention, on est en mesure de déterminer automatiquement de façon rapide, simple, fiable et à coût réduit, les lignes de crête du relief d'une zone particulière à hauteur variable, notamment d'une zone géographique.
Le procédé conforme à l'invention permet donc d'extraire d'une image de type numérisé de ladite zone considérée, cette image étant par exemple issue d'un fichier usuel de type DTED (« Digital Terrain Elévation Data » en anglais) dans le cas d'une zone géographique terrestre, les lignes de crête du relief, et ceci quel que soit le point d'observation, et de présenter ces lignes de crête sous forme d'un ensemble de successions de segments, une succession de segments représentant une ligne formée d'une suite de segments de droite. Une telle représentation sous forme d'un ensemble de successions de segments peut être utilisée avantageusement dans le cadre d'une exploitation militaire ou dans le cadre d'une exploitation civile.
Dans un mode de réalisation préféré, à l'étape e), on superpose ledit ensemble de successions de segments sur une image de la zone considérée de manière à obtenir une image composée, que l'on peut notamment afficher ou imprimer.
Par ailleurs, de façon avantageuse :
- à l'étape c), on réalise au moins un filtrage médian 3x3 ; et
- à l'étape d), on met en œuvre une méthode de squelettisation pour réduire lesdits éléments à un ensemble de lignes, centrées sur ces éléments et présentant une épaisseur d'un pixel.
En outre, avantageusement, à l'étape e), on réalise les opérations successives suivantes :
- on effectue un prétraitement pour préparer les données reçues de l'étape d), à une extraction ;
- on effectue une extraction de lignes de crête ; et - on effectue un traitement final pour supprimer des doublons et conserver uniquement les segments de longueur supérieure à une longueur de seuil réglable.
Le procédé conforme à l'invention est applicable à tout type de relief terrestre. Il est également applicable à tout type de relief sous-marin (exploitation sous-marine), ainsi qu'à tout type de relief planétaire autre que terrestre (exploration spatiale). Enfin, ledit procédé conforme à l'invention peut également être appliqué dans le domaine médical. En effet, le concept de lignes de crêtes (relatives à une zone à hauteur variable) peut être utilisé par analogie dans le domaine médical, notamment dans l'étude du cortex cérébral où des lignes de crête du cerveau servent de points de départ pour délimiter les différentes zones fonctionnelles de ce dernier.
La présente invention concerne également un dispositif pour déterminer automatiquement (de façon rapide, simple, fiable et à coût réduit) les lignes de crête du relief d'une zone particulière à hauteur variable.
A cet effet, selon l'invention, ledit dispositif est remarquable en ce qu'il comporte :
- des moyens pour recevoir une image de ladite zone, qui contient les hauteurs de points de cette dernière ;
- des moyens pour déterminer, à partir de ladite image, des directions d'écoulement ;
- des moyens pour rechercher, à partir desdites directions d'écoulement, des points source permettant de créer une image binaire, un point source étant un point vers lequel ne conduit aucun point de son voisinage le long desdites directions d'écoulement ; - des moyens pour réaliser un filtrage de ladite image binaire afin de supprimer des points isolés de manière à obtenir des éléments formés de points source adjacents ;
- des moyens pour soumettre les éléments ainsi obtenus à un traitement de manière à obtenir un ensemble de lignes formées de points source ;
- des moyens pour créer, à partir dudit ensemble de lignes, un ensemble de successions de segments illustrant les lignes de crête de ladite zone ; et
- des moyens pour transmettre ledit ensemble de successions de segments à des moyens utilisateurs, par exemple des moyens d'affichage ou d'impression.
Dans un mode de réalisation particulier, ledit dispositif comporte également :
- des moyens pour superposer ledit ensemble de successions de segments de façon conforme sur une image de ladite zone géographique de manière à obtenir une image composée ;
- des moyens permettant à un opérateur d'entrer des données, et notamment des paramètres de réglage qui permettent de faire varier les caractéristiques dimensionnelles des lignes de crête extraites de la zone géographique analysée ; et/ou
- lesdits moyens utilisateurs.
Ainsi, ledit dispositif permet notamment de déterminer rapidement, sous forme de successions de segments, les lignes de crête du relief d'une zone déterminée quel que soit le point d'observation. Les lignes de crêtes peuvent représenter des éléments stratégiques dans diverses situations, par exemple lors d'un déploiement de systèmes d'armes, la disposition des lignes de crêtes permettant de placer de façon optimale ces systèmes d'armes, ou lors d'un placement des troupes, les lignes de crêtes étant les limites des domaines d'inter-visibilité. Par analogie, ledit dispositif permet également d'extraire des pseudo lignes de crête pour des applications variées, en particulier dans le domaine médical.
Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.
La figure 1 est le schéma synoptique d'un dispositif conforme à l'invention.
Les figures 2 à 5 montrent schématiquement des images obtenues à la fin de différentes étapes successives, lors de la mise en œuvre du procédé conforme à l'invention.
La figure 6 montre schématiquement une image composée susceptible d'être obtenue à l'aide d'un dispositif conforme à l'invention.
Le dispositif 1 conforme à l'invention et représenté schématiquement sur la figure 1 est destiné à déterminer automatiquement (de façon rapide, simple, fiable et à coût réduit) les lignes de crête du relief d'une zone particulière ZO à hauteur variable, et notamment d'une zone géographique particulière.
Pour ce faire, ledit dispositif 1 comporte, selon l'invention, une unité de traitement 2 qui comprend :
- des moyens 3 d'acquisition de données, pour recevoir une image de la zone ZO (par exemple géographique) à analyser. Cette image est de type numérisé et contient les hauteurs de points de cette zone ZO. Cette image peut contenir par exemple des données altimétriques de points d'une zone géographique. Elle est reçue (via une liaison 4 de transmission de données) d'un fichier, de préférence d'un fichier DTED (« Digital Terrain Elévation Data » en anglais), qui est stocké dans une base de données 5 usuelle ; et
- des moyens 6 de traitement d'image, qui sont reliés par une liaison 7 auxdits moyens 3. Selon l'invention, lesdits moyens 6 comprennent :
- des moyens 8 pour déterminer, à partir de l'image reçue, des directions d'écoulement 30 ;
- des moyens 9 qui sont reliés par l'intermédiaire d'une liaison 10 auxdits moyens 8 et qui sont formés de manière à rechercher, à partir desdites directions d'écoulement 30, des points source permettant de créer une image binaire 12, un point source étant un point vers lequel ne conduit aucun point de son voisinage le long desdites directions d'écoulement 30 ;
- des moyens 1 1 qui sont reliés par l'intermédiaire d'une liaison 1 2 auxdits moyens 9 et qui sont formés de manière à réaliser un filtrage de ladite image binaire 12 pour supprimer des points isolés afin d'obtenir des éléments 31 formés de points source adjacents ;
- des moyens 1 3 qui sont reliés par l'intermédiaire d'une liaison 1 4 auxdits moyens 1 1 et qui sont formés de manière à soumettre les éléments 31 ainsi obtenus à un traitement afin d'obtenir un ensemble de lignes 32 formées de points source ; et
- des moyens 1 5 qui sont reliés par l'intermédiaire d'une liaison 26 auxdits moyens 1 3 et qui sont formés de manière à créer, à partir dudit ensemble de lignes 32, un ensemble de successions de segments Si illustrant les lignes de crête de ladite zone ZO.
En outre, ladite unité de traitement 2 comporte, de plus, des moyens 1 6 qui sont, par exemple, reliés par l'intermédiaire de liaisons 1 7 et 1 8 respectivement auxdits moyens 6 et 3 et qui sont formés de manière à superposer ledit ensemble de successions de segments Si (reçu des moyens 6) sur une image F de ladite zone géographique (reçue des moyens 3) par exemple une photo réalisée par un satellite. Cette superposition est réalisée de façon conforme, c'est-à-dire que l'on superpose à chaque fois les informations relatives aux mêmes coordonnées dans le plan de l'image. On obtient alors une image dite composée (ou hybride) IF, telle que celle représentée par exemple sur la figure 6, qui peut être transmise par l'intermédiaire de moyens 19 de transmission d'informations.
En outre, ledit dispositif 1 comporte, de plus :
- des moyens 20, par exemple un clavier ou tout autre moyen de saisie de données, qui sont par exemple reliés par l'intermédiaire d'une liaison 21 à ladite unité de traitement 2 et qui sont formés de manière à permettre à un opérateur d'entrer des données dans ladite unité de traitement 2, et en particulier des paramètres dits de réglage, précisés ci-dessous ; et
- des moyens utilisateurs 22, en particulier des moyens d'affichage ou d'impression, qui permettent de présenter à un opérateur les résultats des traitements mis en œuvre par l'unité de traitement 2 (et reçus via une liaison 23 desdits moyens 19). Lesdits moyens 19 de l'unité 2 sont reliés par l'intermédiaire de liaisons 24 et 25 respectivement auxdits moyens 16 et 6.
Ainsi, le dispositif 1 conforme à l'invention est en mesure de déterminer automatiquement (de façon rapide, simple, fiable et à coût réduit) les lignes de crête du relief d'une zone ZO particulière à hauteur variable, notamment d'une zone géographique.
Ledit dispositif 1 permet donc d'extraire d'une image de type numérisé de ladite zone considérée, cette image étant par exemple issue d'un fichier usuel de type DTED (« Digital Terrain Elévation Data » en anglais) dans le cas d'une zone géographique terrestre, les lignes de crête du relief, et ceci quel que soit le point d'observation, et de présenter les lignes de crête sous forme d'un ensemble de successions de segments Si. Dans le cadre de la présente invention, une succession Si quelconque de segments représente une ligne qui est formée d'une suite de segments de droite. Une telle représentation sous forme d'un ensemble de successions de segments Si peut être utilisée avantageusement dans le cadre d'une exploitation militaire ou dans le cadre d'une exploitation civile.
Comme précisé ci-dessous, ledit dispositif 1 utilise des paramètres de réglage qui sont susceptibles d'être réglés, c'est-à-dire modifiés, par un opérateur à l'aide des moyens 20, et qui permettent de faire varier les caractéristiques dimensionnelles des lignes de crête extraites de la zone ZO analysée, ce qui permet une application de l'invention à tout type de relief terrestre. Le dispositif 1 est également applicable à tout type de relief sous-marin (exploitation sous-marine), ainsi qu'à tout type de relief planétaire autre que terrestre (exploration spatiale). Il peut également être appliqué au domaine médical, notamment dans l'étude du cortex cérébral où des lignes de crête du cerveau permettent de délimiter ses différentes zones fonctionnelles.
On notera que l'extraction mise en œuvre par la présente invention est basée sur l'observation suivante : les lignes de crêtes sont formées majoritairement par des points qui sont des sources du réseau hydrographique. Cependant, tous les points source n'appartiennent pas systématiquement à une ligne de crête, d'où la nécessité d'un filtrage. On sépare la recherche des lignes de crête en deux étapes principales : une extraction des points sources et une exploitation de ces points source qui conduit à la formation des lignes de crête. La première étape du traitement utilise des techniques similaires à celles utilisées dans l'extraction des cours d'eau, alors que la seconde étape utilise des méthodes de traitement d'images.
Pour pouvoir déterminer les points source, c'est-à-dire les points dont aucun point du voisinage ne conduit vers eux, les moyens 8 doivent définir pour chaque point de l'image du relief, une direction d'écoulement. L'algorithme utilisé est le même que celui qui intervient, de façon usuelle, dans la définition des directions simples dans l'extraction de cours d'eau. A chaque point de l'image des hauteurs (ou altitudes) est donc associée une valeur (comprise entre 1 et 8) qui indique vers lequel de ses voisins l'écoulement se dirige. On réalise donc une simulation d'une pluie virtuelle sur le fichier de données altimétriques numérisées de la zone (géographique) concernée et on calcule l'écoulement de cette pluie virtuelle, ce qui permet d'obtenir les directions d'écoulement pour chaque point de la zone considérée et de construire des lignes 30 représentant de pseudo cours d'eau, comme illustré sur la figure 2 qui montre en vue de dessus l'image 11 résultant des traitements mis en œuvre par les moyens 8.
Les moyens 9 recherchent ensuite les points source, c'est-à-dire les points dont aucun point du voisinage ne conduit vers eux en suivant les directions d'écoulement 30 de la figure 2. Lesdits moyens 9 construisent une image binaire 12, comme représenté sur la figure 3. Cette image binaire comprend deux types de zones Z1 et Z2 (illustrées respectivement en noir et en blanc), à savoir celles Z1 représentant les points source et celles Z2 représentant les points qui ne sont pas des points source.
Il est nécessaire d'appliquer sur cette image binaire 12 un filtrage aux points source ainsi déterminés (zones Z1 ). Ce traitement mis en œuvre par les moyens 1 1 est un filtrage médian 3x3. Le filtrage de l'image des points source a pour objet de supprimer les points isolés. On obtient alors des formes 31 constituées de points sources contigus, comme représenté sur l'image 13 des points source filtrée montrée sur la figure 4.
En fonction des besoins sur les lignes de crêtes, on peut envisager de réitérer ce processus de filtrage plusieurs fois. Un paramètre de réglage permet à un opérateur de définir (à l'aide des moyens 20) le nombre de fois que le filtrage sera appliqué à l'image. Ensuite, les moyens 1 3 soumettent les éléments 31 ainsi obtenus à un traitement de manière à obtenir un ensemble de lignes 32 formées de points source contigus. Pour faire apparaître les lignes de crête sur l'image filtrée des points source, les moyens 1 3 utilisent une méthode de squelettisation qui permet de réduire les formes présentes sur l'image en un ensemble de courbes 32 d'épaisseur un pixel, centrées sur les formes d'origine. Le résultat obtenu (image 14) est représenté sur la figure 5.
Par ailleurs, lesdits moyens 1 5 qui sont destinés à créer, finalement, l'ensemble de successions de segments Si comprennent :
- un élément 27 pour effectuer un prétraitement de manière à préparer les données reçues des moyens 1 3 à une extraction ;
- un élément 28 pour effectuer une extraction de lignes de crête ; et
- un élément 29 pour effectuer un traitement postérieur afin de supprimer des doublons et de conserver uniquement les segments de longueur supérieure à une longueur de seuil réglable.
Le prétraitement de l'image mis en œuvre par l'élément 27 a pour objet de préparer l'image à l'algorithme d'extraction des lignes de crêtes. Son objectif est de modifier l'image pour pouvoir identifier facilement les extrémités et les points de confluence des lignes de crêtes. La valeur d'un pixel d'une ligne de crête est remplacée par la valeur du voisinage qui correspond au nombre de voisins qui appartiennent à une ligne de crête.
Ce traitement est réalisé de la manière suivante :
- l'image des crêtes en entrée est une image binaire où 0 est associé aux lignes de crêtes et 255 aux autres pixels ;
- une première modification du format permet d'obtenir une image binaire où 1 est associé aux lignes de crêtes et 0 au reste de l'image. On peut alors remplacer la valeur des pixels par la valeur du voisinage en utilisant une convolution ; - une seconde modification du format est une inversion qui permet d'obtenir une image binaire où 255 est associé aux lignes de crêtes et 0 au reste de l'image. L'image ainsi obtenu peut alors être utilisée comme un masque pour garder le résultat de la convolution seulement sur les lignes de crêtes. Ce traitement est réalisé par une porte logique ET entre les deux images.
Dans l'image obtenue (non représentée), les points de confluence des lignes de crête sont les pixels dont la valeur est supérieure strictement à 2, et les extrémités sont ceux dont la valeur vaut 1 .
Par ailleurs, l'élément 28 met en oeuvre une première étape consistant à obtenir les positions des maximums locaux sur l'image. On obtient alors les points à partir desquels l'extraction des lignes de crêtes va être réalisée. Ces points de départ sont généralement des points de confluence (lorsque la valeur du pixel est supérieure strictement à 2) ou des points intérieurs de lignes de crêtes isolées (lorsque le pixel est de valeur 1 ou 2).
L'algorithme d'extraction est le suivant :
- on sélectionne un point de départ. La valeur du pixel indique le nombre de lignes de crêtes partant de ce point ;
- en procédant de proche en proche, à partir des points voisins de ce point de départ, on parcourt les lignes de crêtes en stockant les coordonnées rencontrées jusqu'à ce que l'on rencontre un point de confluence ou une extrémité.
Cet algorithme d'extraction produit un résultat qui comporte des doublons. En effet, une ligne de crête qui est une jonction entre deux points de confluence est extraite deux fois.
Le traitement postérieur mis en oeuvre par l'élément 29 consiste à supprimer ces doublons en comparant les extrémités des lignes de crêtes. Le traitement mis en œuvre par l'élément 29 permet également de filtrer les lignes de crête pour garder uniquement celles qui ont une longueur suffisante, c'est-à-dire une longueur qui est supérieure à une longueur minimale. Cette longueur minimale est un paramètre de réglage qui peut être modifié par un opérateur (à l'aide des moyens 20).
Sur la figure 6, on a représenté une image composée IF comprenant un fond F illustrant une image (par exemple satellitaire), à laquelle on a superposé les lignes de crête, c'est-à-dire l'ensemble de successions Si de segments, obtenues grâce à l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé pour déterminer automatiquement des lignes de crête d'une zone particulière à hauteur variable, procédé selon lequel on réalise, de façon automatique, les opérations successives suivantes :
a) à partir d'une image de ladite zone (ZO), qui contient les hauteurs de points de cette dernière, on détermine des directions d'écoulement (30) ;
b) à partir desdites directions d'écoulement (30), on recherche des points source permettant de créer une image binaire (12), un point source étant un point vers lequel ne conduit aucun point de son voisinage le long desdites directions d'écoulement (30) ;
c) on réalise un filtrage de ladite image binaire (12) pour supprimer des points isolés de manière à obtenir des éléments (31 ) formés de points source adjacents ;
d) on soumet les éléments (31 ) ainsi obtenus à un traitement de manière à obtenir un ensemble de lignes (32) formées de points source ; et
e) on crée, à partir dudit ensemble de lignes (32), un ensemble de successions de segments (Si) illustrant les lignes de crête de ladite zone (ZO), en réalisant les opérations successives suivantes :
- on effectue un prétraitement pour préparer les données reçues de l'étape d), à une extraction ;
- on effectue une extraction de lignes de crête ; et
- on effectue un traitement final pour supprimer des doublons et conserver uniquement les segments de longueur supérieure à une longueur de seuil réglable.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'à l'étape c), on met en œuvre au moins un filtrage médian 3x3.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2,
caractérisé en ce qu'à l'étape d), on met en œuvre une méthode de squelettisation pour réduire lesdits éléments (31 ) à un ensemble de lignes (32), centrées sur ces éléments et présentant une épaisseur d'un pixel.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à l'étape e), on superpose ledit ensemble de successions de segments (Si) sur une image (F) de ladite zone (ZO) de manière à obtenir une image composée (IF).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite zone particulière est une zone géographique.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite zone particulière est une partie d'un cortex cérébral.
7. Dispositif pour déterminer automatiquement des lignes de crête d'une zone particulière à hauteur variable, ledit dispositif (1 ) comportant :
- des moyens (3) pour recevoir une image de ladite zone (ZO), qui contient les hauteurs de points de cette dernière ;
- des moyens (8) pour déterminer, à partir de ladite image, des directions d'écoulement (30) ;
- des moyens (9) pour rechercher, à partir desdites directions d'écoulement (30), des points source permettant de créer une image binaire (12), un point source étant un point vers lequel ne conduit aucun point de son voisinage le long desdites directions d'écoulement (30) ;
- des moyens (1 1 ) pour réaliser un filtrage de ladite image binaire (12) dans le but de supprimer des points isolés de manière à obtenir des éléments (31 ) formés de points source adjacents ; - des moyens (1 3) pour soumettre les éléments (31 ) ainsi obtenus à un traitement de manière à obtenir un ensemble de lignes (32) formées de points source ;
- des moyens (1 5) pour créer, à partir dudit ensemble de lignes, un ensemble de successions de segments (Si) illustrant les lignes de crête de ladite zone (ZO), lesdits moyens (1 5) comprenant :
• un élément (27) pour effectuer un prétraitement de manière à préparer les données reçues des moyens (1 3) à une extraction ;
• un élément (28) pour effectuer une extraction de lignes de crête ; et · un élément (29) pour effectuer un traitement postérieur afin de supprimer des doublons et de conserver uniquement les segments de longueur supérieure à une longueur de seuil réglable ; et
- des moyens (1 9) pour transmettre ledit ensemble de successions de segments à des moyens utilisateurs (22) .
8. Dispositif selon la revendication 7,
caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, des moyens (1 6) pour superposer ledit ensemble de successions de segments (Si) de façon conforme sur une image (F) de ladite zone géographique (ZO) de manière à obtenir une image composée (IF) .
9. Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8,
caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, des moyens (20) permettant à un opérateur d'entrer des données dans ledit dispositif (1 ) .
1 0. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9,
caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, lesdits moyens utilisateurs (22).
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