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FROG2013 Intro OTB pour les nuls Comment l’utiliser ? Quoi de neuf ? OTB par l’exemple Perspectives Extra OTB: logiciel libre de traitement d’images satellites Traitement d’images de télédetection M. Grizonnet 1 , J. Michel 1 , J. Malik 2 , D. Hebrard 3 1 CNES , TOULOUSE,FRANCE 2 COMMUNICATIONS &SYSTÈMES 3 CETE SUD-OUEST

OTB: logiciel libre de traitement d'images satellites

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La multiplication des capteurs et des satellites d'une part et l'amélioration des produits issus de la télédétection d'autre part se traduisent par des applications de plus en plus nombreuses dans les divers domaines de l'observation de la Terre. Depuis plus de 7 ans le CNES développe l'OTB, une bibliothèque libre d'algorithmes de traitement d'images dédiée aux données de télédétection. La librairie et le logiciel Monteverdi fédèrent maintenant autour d'elle une large communauté d'utilisateurs et de contributeurs.

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  • 1. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraOTB: logiciel libre de traitement dimages satellites Traitement dimages de tldetectionM. Grizonnet1 , J. Michel1 , J. Malik2 , D. Hebrard3 1 CNES, TOULOUSE , F RANCE & S YSTMES 3 CETE S UD -O UEST2 C OMMUNICATIONSFROG2013

2. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraSommaire Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple PerspectivesFROG2013 3. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraSommaire Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple PerspectivesFROG2013 4. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraQuoi ? Traitement dimages de tldetection Lire images, accder aux mta-donnes Implmenter et distribuer des algorithmes dextraction dinformation pour la Trs Haute Rsolution Optique Reproductibilit tre capable extraire le plus dinformations des donnes, algorithmes, . . .FROG2013 5. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraIllustrationsFROG2013 6. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraIllustrationsFROG2013 7. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraQuest-ce que lORFEO ToolBox (OTB) ? Dveloppe dans le cadre du programme prparatoire ORFEO - Image Trs Haute Rsolution (THR)But Faciliter le dveloppement et la validation de nouveaux algorithmes (dtection, classication, pr-traitement, extraction. . . )Librairie C++ : beaucoup algorithmes, bote outils avec une interface commune Open source (licence CeCILL v2 - GPL like) Windows, Linux, Unix, Mac OS XFROG2013 8. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraFin de lhistoire (Happy end) : 2011 - Lancement de Pliades 1AFROG2013 9. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraSommaire Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple PerspectivesFROG2013 10. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraLes Lundis de lHistoire (1) Au commencement (2006) Dbute en 2006 au CNES, nance plusieurs dveloppeurs plein temps Contractants : socit C-S SI (Toulouse) Cibler sur la THR optique mais avec des applications vers dautres capteurs (moyenne rsolution, radar,hyperspectrale. . . ) Budget de 4 ans, plus de 1,000,000e prolong jusquen 2014Interface graphique (2008) Nombreuses interactions avec utilisateurs naux Besoin dapplications pour non dveloppeurs Dveloppement applications avec interface graphique depuis 2008 Sessions de formations en France, Belgique, Madagascar, Paris-UNESCO, Hawa. . .FROG2013 11. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraLes Lundis de lHistoire (2) Monteverdi (2009) Logiciel modulaire avec interface graphique Accs faciliter des fonctionnalits OTB (ORFEO composer) Initialement dvelopper dans le cadre de formation Capacity Building) Chaner des traitements de manire interactive Demande forte pour ce type doutilsCommunaut SIG (2011) Investissement dans la communaut OSGeo OTB : fournit des briques de traitements accessibles dans un SIG Accs lOTB via le framework OTB-Applications 1 implmentation utilisation dans diffrents contextes Exemple : plugins QGIS (via Sextante) En parallle : continue ajouter de nouveaux algorithmes dans la librairie (3D, extraction de primitives, support de nouveaux capteurs, segmentation. . . )FROG2013 12. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraPourquoi lOTB ? Pourquoi le CNES nance lOTB ? CNES nest pas un diteur de logiciels Objectif encourager la Recherche le CNES dveloppe des satellites mais veut sassurer que les images sont utilisesSuccs ? Communaut des utilisateurs de lOTB a grandi et sest diversie Prsentation IGARSS, ISPRS, OGRS, FOSS4G, FROG. . . CNES souhaite poursuivre les dv. au-del du programme ORFEO (Juin 2014) re-using is powerfulFROG2013 13. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraComment ? Feuille de route Ne pas r-inventer la roueEnvironnements outils Open Source pour le TI ITK : la base de lOTB (calcul au ot, paralllisation), nombreux algorithmes de traitements Gdal : lecture/criture raster et vecteur (geotiff, raw, png, jpeg, shapele, . . . ) OpenJPEG : lire/crire image au format jpeg2000 (utilis par Pliades et Sentinel-2) Ossim : modle de capteurs (Spot, RPC, SAR, Pliades. . . ) et systmes de projections 6S : correction des effets atmosphriques et beaucoup dautres : libLAS (lidar), Edison (segmentation Mean Shift), libSiftFast (SIFT), Boost (graph), libSVM (Support Vector Machines), OpenCV (classieurs) intgration dans une interface commune FROG2013 14. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraComment ? Feuille de route Contribution "upstreamEnvironnements outils Open Source pour le TI ITK : retour bugs, volution, participation feuille de route ITKv4 Gdal : driver openJPEG, packaging. . . OpenJPEG : Amliorations pour permettre la lecture des images PHR dans OpenJpeg OpenJpeg 2.0 ofcielle : Gdal, Mapserver, QGIS Ossim : modle de capteurs Pliades, SAR, packaging. . . Sextante : intgration des OTB applicationsPhilo Upstream FirstFROG2013 15. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraQue peut-on faire avec lOTB ? Beaucoup de choses ! Lire, crire, convertir, faire des extraits (formats Gdal) Pr-traitements : afnage, orthorectication, calibration radiomtrique, pan-sharpening (capteurs Ossim) Traiter (basique) : seuillage, rduction de dimension, transforme de Fourier ou ondelettes. . . Traiter (avanc) : extraction de primitives, segmentation, classication supervise ou non, analyse objet, 3D. . . Exporter : Google Earth, QGIS. . .On code et on documente Guide du logiciel (+800 pages pdf), voir version en ligne CookBook version en ligne pour les non dveloppeurs Doxygen : documentation pour les dveloppeursFROG2013 16. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraArchitectureModulaire Faciliter la combinaison de blocs de traitementsScalabilit Traiter scne complte aux ots transparent utilisateurs (ITK) Traitement parallle - transparent utilisateur (ITK)FROG2013 17. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraCourbe dapprentissage pour les dveloppeurs Programmation C++ Programmation gnrique (template) Patron de conception (Factory, Functors, Decorators, Smart Pointers, ...)Courbe dapprentissagetchEffortra scrom nf io lut so learning OTBTask complexity FROG2013 18. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraTrouver de laide Logiciel libre : support de la communaut Support utilisateurs : [email protected] LiensSite web : www.orfeo-toolbox.org Wiki : wiki.orfeo-toolbox.org Blog : blog.orfeo-toolbox.org Un coup doeil au code ? hg.orfeo-toolbox.org Un bug ? bugs.orfeo-toolbox.org Documentation (disponible sur le site web)Documentation API Software Guide (dveloppeurs) Cookbook (non dveloppeurs)FROG2013 19. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraSommaire Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple PerspectivesFROG2013 20. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraCode #include #include #include #include #include"otbImage.h" "otbImageFileReader.h" "otbStreamingImageFileWriter.h" "itkCannyEdgeDetectionImageFilter.h" "itkRescaleIntensityImageFilter.h"int main(int argc, char * argv[]) { typedef double PixelType; typedef otb::ImageImageType;typedef unsigned char OutputPixelType; typedef otb::Image OutputImageType; typedef otb::ImageFileReader ReaderType; ReaderType::Pointer reader = ReaderType::New(); reader->SetFileName(argv[1]); typedef itk::CannyEdgeDetectionImageFilter FilterType; FilterType::Pointer filter = FilterType::New(); filter->SetInput(reader->GetOutput());FROG2013 21. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraEn utilisant les applications (intgrateurs) Que sont les Applications ? Chanes compltes ddies une tche prcise Bases sur lAPI OTB ligne de commande, GUI, Python. . .Exemples Orthorectication Segmentation reconstruction 3D Classication Dtection de changementsActuellement : 75 applications dans lOTB FROG2013 22. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraOTB applications depuis PythonFROG2013 23. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraLes applications OTB : interface QtFROG2013 24. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraLes applications OTB : dans QGIS (via Sextante) !FROG2013 25. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraEn utilisant Monteverdi (utilisateurs naux) Avant 2009 Pas de logiciel graphique intgr pour lOTB Des applications de dmonstration2009 - 2013 : Dveloppement de Monteverdi Logiciel graphique modulaire bas OTB Financement DSP CNES pour Capacity building Gros succs (au del des objectifs initiaux) Quelques imitations et manque dergonomie2013 : Refonte en Monteverdi 2.0 (en cours) Coeur : bonne visualisation + gestionnaire de collection Partie traitement dlgue aux applications OTBFROG2013 26. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraMonteverdi 1 - Fentre de visualisationFROG2013 27. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraMonteverdi 2 - version beta 1FROG2013 28. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraMonteverdi 2 - version beta 2 ( paratre en Juin)FROG2013 29. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraSommaire Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple PerspectivesFROG2013 30. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraSegmentation large-chelle : supprimer les effets de tuilesFROG2013 31. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraA venir dans la prochaine version (3.18 en Juin)Passerelle vers OpenCV ! Accs de nombreuses mthodes de classication Intgr dans les applications OTB Algorithmes : Random Forest, SVM, Boost, Gradient boosting,Arbre de dcision, rseau de neurones, mthode BaysienneFROG2013 32. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraStereo reconstruction with OTB Stereo-rectication of optical images pair based on sensor model Complete spectrum of stereo correspondence algorithms has been published Block matching, sub-pixel estimation of disparity, median lter. . . Use SRTM as initial disparity (DEM) One click DEM generationF IGURE: DEM partir dun couple stro Pliades FROG2013 33. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraSommaire Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple PerspectivesFROG2013 34. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraQuelques exemples dutilisationOTB choisie par le CETE (MEEDDTL) pour la tldtection OTB utilise comme moteur de traitement du site web RTU OTB choisi comme composant de segment sol (Vens, S2) OTB utilise par le projet GNORASI (www.gnorasi.gr)Recette Thmatique Utilisateurs Pliades FROG2013 35. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraExemple dtude : caractrisation ne de la densit urbaine Collaboration CNES OTB RTU - commanditaire : CERTU DGALN MEDDE Besoin institutionnel : acteurs dans le cadre des pol. publiques de lhabitat : lutte contre ltalement urbain et prservation des espaces naturels et agricoles et rsorption de la crise du logement Stratgie : densication des curs de ville, reprage du foncier mutable (dent creuse) besoin de donnes ables et rcentes et indicateurs de densit Stratgie en terme de donnes et outils : Donnes libres ou nances pour les institutions (RTU, Gosud, PTSC, RGE IGN. . . )Ralisation de ltude : PCIAST CETE SO MEDDEOutils libre : OTB,QGIS,Python. . .FROG2013 36. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraCaractrisation ne de la densit urbaineAcquisition dune image satellite THRS et dun MNE issue dun couple stro Images de la zone issues du satellite Pliades THRS (Trs Haute Rsolution Spatiale < 1m ) ORFEO-RTU-CNESRalisation de ltude : PCIAST CETE SO MEDDE FROG2013 37. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraCaractrisation ne de la densit urbaine Extraction des donnes et cration dune carte doccupation du sol 4 macro classes Chane de traitement OTB : Algo OTB SVM par apprentissage Fusion des micro classes en macro classes OTB (band math) Filtre moyenne Extraction des surfaces bties Ralisation de ltude : PCIAST CETE SO MEDDE FROG2013 38. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraCaractrisation ne de la densit urbaineCration dun indicateur de densit Densit volumique (croisement surface batie / hauteur des btiments MNH=MNE-MNT) Traitement QGIS : calcul des volumes par polygone (lot INSEE)Ralisation de ltude : PCIAST CETE SO MEDDE FROG2013 39. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraExemple dtude : caractrisation ne de la densit urbaine Bilan et perspectives Collaboration productive CNES MEDDE(convention) MEDDE CETE-SO CNES :retours sur utilisation OTB et formulation des besoins CNES MEDDE-CETE SO :enrichissement de la librairie, appui technique. . .Au MEDDE CETE SO Bon accueil de ltude Demandes des services MEDDE se font de plus en plus nombreuses sur lutilisation des outils Volont de diffusion dans les services (produits, formation, webservice PEPS) FROG2013 40. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraSommaire Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple PerspectivesFROG2013 41. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraEt maintenant ? OTB va continuer au del du programme ORFEO (VHR, SAR, MX,HX. . . ) Open software Open Data maintenant ?FROG2013 42. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraSize does matter... Donnes de tldetection de plus en plus accessible. . . . . . Mais besoin croissant doutils performants pour les manipuler SMOS : 11 To de donnes par an Sentinel-2 (13 bandes spectrales 10m/60m res.) :acquisition systmatique de toutes les Terres tous les 5 jours ! Et puis est venue lide la plus grandiose de toutes. En fait, nous avons ralis une carte du pays, lchelle dun mile pour un mile ! L. Carroll, Sylvie and Bruno concluded (1893) FROG2013 43. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives ExtraQuestions ?ORFEO ToolBox is not a black boxFROG2013 44. Intro OTB pour les nuls Comment lutiliser ? Quoi de neuf ? OTB par lexemple Perspectives Extra(OTB slideshow)FROG2013