Toward color and spectral morphological processing perceptual and physically valid: Methods and selection criteria
Vers des traitements morphologiques couleur et spectraux valides au sens perceptuel et physique : Méthodes et critères de sélection
Résumé
Mathematical morphology extension to colour or multi/hyperspectral domain in image processing is not straightforward. Most approaches have focused on the mathematical translation of the operators without taking into account the physical or perceptual sense of colour/spectral information. The developed tools in this work are part of a new generic formalism based on a distance function. This construction allows using morphological operators in colour or multi/hyperspectral domain by adapting the distance function. Moreover, the distance function choice validates the operators in the perceptual or physical sense. In front of the increasing number of existing approaches, selection criteria are developed in order to compare the different mathematical morphology constructions. These criteria are based on the validation of the theoretical properties of operators, on the metrological properties and the computational efficiency. With a formalism taking into account the perceptual information of colour and integrating a valid definition of non-flat structuring elements, two kinds of highest level operators are defined. The first is a spatial-colorimetric object detector through the definition of a vectorial and spacial template. The second is the computation of vectorial texture spectra. The spectral extension for both tools is made and opens new scientific questions.
L'extension de la morphologie mathématique au domaine de la couleur ou du multi/ hyperspectral en traitement et analyse d'images n'est pas élémentaire. La majorité des approches se sont focalisées sur la formulation mathématique des opérateurs sans prendre en compte le sens physique ou perceptuel de l'information couleur/spectrale. Les outils développés dans ce travail s'inscrivent dans un nouveau formalisme générique basé sur une fonction de distance. Cette construction permet d'utiliser les opérateurs morphologiques dans le domaine de la couleur ou du multi/hyperspectral en adaptant la fonction de distance. De plus, le choix de la fonction de distance rend les opérateurs valides au sens de la perception ou de la physique. Face aux nombre croissant d'approches existantes, des critères de sélection ont été développés afin de les comparer les différentes écritures de morphologie mathématique. Ces critères sont basés sur le respect des propriétés théoriques des opérateurs, sur les propriétés métrologiques et sur l'efficacité numérique. Grâce à un formalisme prenant en compte l'information perceptuelle de la couleur et intégrant une définition valide des éléments structurants non-plats, deux types d'opérateurs de plus haut niveau ont été définis. Le premier est un détecteur d'objets spatio-colorimétrique passant par la définition d'un gabarit spatial et vectoriel. Le second, est le calcul de spectres de textures vectoriels. L'extension des deux propos au spectral a été réalisé et ouvre de nouvelles questions scientifiques. \vspace{0.5em}