Projet ANR-06-JCJC-0083 – STANDS-MSD : Spatio-Temporal Analysis of Deformable Structures in "Meteosat Second Generation" Images
Programme : Programme "Jeunes chercheuses et jeunes chercheurs" (JCJC) 2006
Année de financement : 2006
Coordinateur du projet : CNRS DELEGATION REGIONALE BRETAGNE ET PAYS DE LOIRE (CNRS DELEGATION REGIONALE BRETAGNE ET PAYS DE LOIRE)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Université de Rennes 1
Montant : 102700.0 euros
Date de début : 2006
Durée : 36 mois
Résumé : Ce projet a pour objectif de développer des méthodes de vision par ordinateur dédiées aux images Météosat Seconde Génération (MSG). Le champ d'investigation offert par ces nouvelles données météorologiques autorise en effet l'accès à de l'information plus riche et plus précise sur certains phénomènes climatiques. En particulier, il est maintenant possible d'observer de manière détaillée des événements clés dont l'étude s'avère extrêmement utile. En raison de leur impact sur l'environnement, nous nous focalisons sur deux phénomènes précis : les cellules convectives et les brises de mer. Les cellules convectives sont des phénomènes violents capables de produire en très peu de temps de très fortes pluies. Leur détection et suivi à partir d'images MSG est donc d'un intérêt majeur. Le phénomène de brise de mer influence quant à lui grandement le comportement du climat dans les zones côtières. Ce phénomène est actuellement mal maîtrisé et la compréhension de l'évolution journalière et saisonnière du front de brise de mer est alors de grande importance.  Dans ce projet, nous proposons donc de développer des méthodes de détection et de suivi de ces deux phénomènes clés dans des images MSG.   Ces phénomènes génèrent des structurations particulières de nuages que l'on peut observer dans les images MSG. Ces structures de nuages sont hautement déformables, souvent éphémères, parfois partiellement observées et conduisent à une quantité d'informations à manipuler assez importante. Pour toutes ces raisons, il est ainsi difficile d'utiliser les outils usuels issus de la vision par ordinateur pour détecter et suivre de tels phénomènes.  Dans ce projet, nous proposons d'intégrer des connaissances a priori sur la physique des événements mis en jeux afin d'adapter les outils de vision par ordinateur à notre contexte.    L'équipe est composée de spécialistes d'analyse d'images (en particulier sur l'analyse du mouvement, la segmentation et le suivi), de physiciens de l'atmosphère et de climatologues. Le rôle de ces deux derniers partenaires est double : 1) ils apportent une connaissance physique capitale pour développer des modèles et des contraintes à intégrer dans des outils de traitement d'images et 2) ils seront des partenaires idéaux pour valider (d'un point de vue physique) les méthodes développées et les utiliseront pour étudier le comportement des cellules convectives et des brises de mer. Concernant le premier phénomène, le lien supposé entre la fréquence des cellules convectives et la déforestation en Amazonie pourra être analysé par les méthodes proposées dans ce projet. Concernant les brises de mer, l'évolution diurne et saisonnière du front de brise pourra être étudiée de manière globale et non plus par des mesures éparses au sol.  Ce projet est composé de trois parties. La première partie à pour objectif d'étudier et de recenser les différents manières d'obtenir des descripteurs des structures à analyser. Ces descripteurs peuvent être issus de lois physiques, de propriétés de texture ou de mouvement. La conception de schémas mathématiques qui intègrent de telles connaissances a priori pour mesurer les différentes quantités et pour détecter les structures d'intérêt sera un premier axe de recherche qui nous permettra de définir des techniques dédiées à l'aspect particulier des images MSG. La seconde partie est consacrée au suivi de ces événements dans une séquence d'image. Les méthodologies s'appuieront sur des approches variationelles et stochastiques. La troisième partie est reliée à la climatologie. Dans un premier temps, nous validerons les méthodes proposées sur des critères physiques et dans un second temps, les méthodes développées seront utilisées pour analyser les phénomènes convectifs et de brise de mer. La quantité d'informations spatiales et temporelles de données qui résultera de nos méthodes sera très largement supérieure au nombre de mesures extraites par des capteurs locaux situés au sol. Il est donc raisonnable de pens.