Éléments d'interprétation visuelle

Comme nous l'avons vu à la section précédente, l'analyse d'imagerie de télédétection nécessite l'identification de différentes cibles sur une image. Ces cibles peuvent être des structures naturelles ou artificielles, faites de divers points, lignes ou surfaces. Les cibles peuvent être définies en fonction de la manière dont elles diffusent le rayonnement. L'intensité du rayonnement est mesurée et enregistrée par un capteur pour être ensuite transformée en un produit utilisable tel qu'une photo aérienne ou une image satellite.

Qu'est-ce qui fait de l'interprétation de l'imagerie une tâche plus difficile que l'interprétation de ce qui nous entoure dans notre quotidien? D'abord, nous perdons notre sens de la perspective en regardant une image en deux dimensions, à moins de la regarder en stéréoscopie pour simuler une troisième dimension. En effet, dans plusieurs applications, la visualisation stéréo est un atout important pour l'interprétation puisque la reconnaissance d'une cible y est rehaussée de façon spectaculaire. À vol d'oiseau, les objets peuvent avoir une apparence très différente de celle à laquelle nous sommes habitués. La combinaison d'une perspective inhabituelle, d'une échelle très différente et du peu de détails fait que les objets les plus familiers sont parfois méconnaissables sur une image. Enfin, comme nous avons l'habitude de ne voir que les longueurs d'onde de la zone visible du spectre électromagnétique, il nous est plus difficile de comprendre l'imagerie des longueurs d'onde des autres zones du spectre.

La reconnaissance des cibles est la clé de l'interprétation et de l'extraction d'information. L'observation des différences entre les cibles et leurs arrière-plans implique la comparaison entre différentes cibles en se basant sur une combinaison des caractéristiques suivantes : ton, forme, taille, patron, texture, ombre et association. Consciemment ou non, nous utilisons régulièrement ces caractéristiques pour les interprétations visuelles que nous effectuons quotidiennement. L'observation des images satellites lors des bulletins de météo ou l'observation d'une poursuite rapide à partir d'un hélicoptère sont des exemples familiers d'interprétation d'images visuelle. L'identification des cibles en télédétection basée sur les 7 caractéristiques visuelles nous permet de mieux interpréter et analyser. Chacune de ces caractéristiques d'interprétation est décrite ci-dessous, avec une image en exemple pour chaque cas.

Le ton réfère à la clarté relative ou la couleur (teinte) des objets dans une image. Généralement, la nuance de ton est l'élément fondamental pour différencier les cibles et les structures. Les variations de ton permettent aussi la différenciation des formes, textures et patrons des objets.

La forme réfère à l'allure générale, la structure ou le contour des objets Pris individuellement. La forme peut être un indice très important pour l'interprétation. Les formes aux bordures rectilignes se retrouvent généralement dans les régions urbaines ou sont des champs agricoles, alors que les structures naturelles, telles que les bordures des forêts, sont généralement plus irrégulières, sauf dans les endroits où l'homme a construit une route ou effectué une coupe à blanc. Les fermes où les champs de culture irrigués par des systèmes d'arrosage automatiques présentent des formes circulaires.

La taille d'un objet sur une image est fonction de l'échelle. Il est important d'évaluer la taille d'une cible par rapport aux autres objets dans une scène (taille relative), ainsi que la taille absolue, afin d'aider l'interprétation de cette cible. Une évaluation rapide de la taille approximative d'une cible facilite souvent l'interprétation. Par exemple, dans une image où l'on aurait à distinguer différentes zones d'utilisation du sol et à identifier une aire comportant des bâtiments, les grosses structures telles que les usines ou les entrepôts suggéreraient des propriétés commerciales, tandis que de plus petits éléments suggéreraient des lieux résidentiels.

Le patron réfère à l'agencement spatial des objets visiblement discernables. Une répétition ordonnée de tons similaires et de textures produit un patron distinctif et facilement reconnaissable. Les vergers avec leurs arbres régulièrement disposés, ou les rues régulièrement bordées de maisons sont de bons exemples de patrons.

La texture réfère à l'arrangement et à la fréquence des variations de teintes dans des régions particulières d'une image. Des textures rugueuses consisteraient en des tons en rayures où les niveaux de gris changent brusquement dans une petite région, alors que les textures lisses auraient peu ou pas de variations de tons. Les textures lisses sont souvent le résultat de surfaces uniformes telles que des champs, du pavement ou des terrains gazonnés. Une cible avec une surface rugueuse et une structure irrégulière, telle qu'une forêt, résulte en une texture d'apparence rugueuse. La texture est l'un des éléments les plus importants pour différencier les structures sur une image radar.

Les ombres sont aussi utiles pour l'interprétation puisqu'elles donnent une idée du profil et de la hauteur relative des cibles pouvant être identifiées facilement. Les ombres peuvent cependant réduire, voire éliminer l'interprétation dans leur entourage, puisque les cibles situées dans les ombres sont moins, ou pas du tout discernables. En imagerie radar, les ombres sont particulièrement utiles pour rehausser ou identifier la topographie et les formes géologiques, particulièrement en imagerie radar.

L'association tient compte de la relation entre la cible d'intérêt et d'autres objets ou structures reconnaissables qui sont à proximité. L'identification d'éléments qu'on s'attend normalement à retrouver à proximité d'autres structures peut donner de l'information facilitant l'identification. Dans l'exemple ci-dessous, les propriétés commerciales peuvent être associées avec les routes à proximité, alors que les aires résidentielles seraient associées avec les écoles, les terrains de jeux et de sports. Dans notre exemple, un lac est associé à des bateaux, à une marina et à un parc récréatif tout près.

Le saviez-vous?

« ...Qu'est ce qu'ils vont encore inventer?!... »

La télédétection (interprétation d'images) a été utilisée pour l'investigation archéologique. Parfois, les empreintes d'artefacts, telles que les anciennes fondations de forts laissées sur la surface, peuvent être détectées et identifiées. Puisque cette empreinte sur la surface est habituellement très subtile, il est donc avantageux de connaître la région et la nature des structures recherchées. Il est aussi préférable d'avoir une surface qui n'a pas été trop dérangée par les activités humaines.

Question éclair

Regardez la photographie aérienne ci-dessous. Identifiez les structures suivantes dans l'image et expliquez comment vous avez fait en vous basant sur les éléments d'interprétation visuelle décrits dans cette section.

• piste de course
• rivière
• routes
• ponts
• quartier résidentiel
• barrage.

La réponse est...

• La piste de course dans le coin inférieur gauche de l'image est très facile à identifier grâce à sa forme caractéristique.
• La rivière est aussi facile à identifier de par à sa forme et son contraste de ton avec son entourage.
• Les routes sur l'image sont visibles grâce à leur forme (rectiligne dans la plupart des cas) et à leur ton généralement plus clair par rapport aux autres structures.
• Les ponts sont identifiables en se basant sur leur forme, leur ton, et en association avec la rivière (- ils passent au-dessus de celles-ci).
• Les quartiers résidentiels sur le côté gauche de l'image et dans la partie droite supérieure peuvent être identifiés par le patron qu'ils font par rapport aux routes. Les habitations et les autres bâtiments peuvent aussi être identifiés par des tons clairs et sombres.
• Le barrage sur la rivière, au centre supérieur de l'image, peut être identifié grâce à son contraste avec la rivière sombre, sa forme, et par association avec la rivière (à quel autre endroit pourrait-on trouver un barrage !).