From satellite images to vector maps

Des images satellites aux cartes vectorielles Grâce à d'importants développements technologiques au fil des ans, il a été possible de collecter des quantités massives de données de télédétection. Par exemple, les constellations de divers satellites sont capables de capturer de grandes quantités d'images de télédétection à haute résolution spatiale ainsi que de riches informations spectrales sur tout le globe. La disponibilité de données aussi gigantesques a ouvert la porte à de nombreuses applications et a soulevé de nombreux défis scientifiques. Parmi ces défis, la génération automatique de cartes précises est devenue l'un des problèmes les plus intéressants et les plus anciens, car il s'agit d'un processus crucial pour un large éventail d'applications dans des domaines tels que la surveillance et l'aménagement urbains, l'agriculture de précision, la conduite autonome et la navigation.Cette thèse vise à développer de nouvelles approches pour générer des cartes vectorielles à partir d'images de télédétection. À cette fin, nous avons divisé la tâche en deux sous-étapes. La première étape consiste à générer des cartes matricielles à partir d'images de télédétection en effectuant une classification au niveau des pixels grâce à des techniques avancées d'apprentissage profond. La seconde étape vise à convertir les cartes matricielles en cartes vectorielles en utilisant des structures de données et des algorithmes de géométrie algorithmique. Cette thèse aborde les défis qui sont couramment rencontrés au cours de ces deux étapes. Bien que des recherches antérieures aient montré que les réseaux neuronaux convolutifs (CNN) sont capables de générer d'excellentes cartes lorsque les données d'entraînement sont représentatives des données d'essai, leurs performances diminuent considérablement lorsqu'il existe une grande différence de distribution entre les images d'entraînement et d'essai. Dans la première étape de notre traitement, nous visons principalement à surmonter les capacités de généralisation limitées des CNN pour effectuer une classification à grande échelle. Nous explorons également un moyen d'exploiter de multiples ensembles de données collectées à différentes époques avec des annotations pour des classes distinctes afin de former des CNN capables de générer des cartes pour toutes les classes.Dans la deuxième partie, nous décrivons une méthode qui vectorise les cartes matricielles pour les intégrer dans des applications de systèmes d'information géographique, ce qui complète notre chaîne de traitement. Tout au long de cette thèse, nous expérimentons sur un grand nombre d'images satellitaires et aériennes de très haute résolution. Nos expériences démontrent la robustesse et la capacité à généraliser des méthodes proposées.