Analyses multiéchelle et multifractale d'images météorologiques: Application à la détection de zones précipitantes

jacopo grazzini

tel-00005940, version 1

Analyses multiéchelle et multifractale d'images météorologiques: Application à la détection de zones précipitantes

jacopo grazzini ¹

Migration - université en cours d'affectation (19/12/2003), Berstel Jean (Dir.)

Abstract: Dans cette thèse, nous nous intéressons, à la caractérisation, sur des images météorologiques infrarouges, des systèmes convectifs susceptibles d'engendrer de fortes pluies. L'étude des propriétés statistiques des phénomènes observés révèle une évolution chaotique, mise en évidence par l'invariance d'échelle de certaines grandeurs significatives. Pour les étudier, nous introduisons des méthodes multiéchelles de traitement d'image dérivées de concepts thermodynamiques et qui constituent un prolongement des méthodes d'analyse de la turbulence. Nous utilisons tout d'abord un modèle multifractal afin de détecter les singularités du signal et d'extraire, dans une décomposition hiérarchique de l'image, des structures pertinentes pour la compréhension des mécanismes atmosphériques. Nous proposons ensuite une extension de ce modèle permettant d'exhiber les zones de diffusion de la luminance dans l'image et d'identifier les zones de convection associées aux précipitations.

1: CLIME (INRIA Rocquencourt)
INRIA – Ecole des Ponts ParisTech

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Updated on: Wednesday, 21 April 2004 12:05:42

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    abstract = {{Dans cette th{\`e}se, nous nous int{\'e}ressons, {\`a} la caract{\'e}risation, sur des images m{\'e}t{\'e}orologiques infrarouges, des syst{\`e}mes convectifs susceptibles d'engendrer de fortes pluies. L'{\'e}tude des propri{\'e}t{\'e}s statistiques des ph{\'e}nom{\`e}nes observ{\'e}s r{\'e}v{\`e}le une {\'e}volution chaotique, mise en {\'e}vidence par l'invariance d'{\'e}chelle de certaines grandeurs significatives. Pour les {\'e}tudier, nous introduisons des m{\'e}thodes multi{\'e}chelles de traitement d'image d{\'e}riv{\'e}es de concepts thermodynamiques et qui constituent un prolongement des m{\'e}thodes d'analyse de la turbulence. Nous utilisons tout d'abord un mod{\`e}le multifractal afin de d{\'e}tecter les singularit{\'e}s du signal et d'extraire, dans une d{\'e}composition hi{\'e}rarchique de l'image, des structures pertinentes pour la compr{\'e}hension des m{\'e}canismes atmosph{\'e}riques. Nous proposons ensuite une extension de ce mod{\`e}le permettant d'exhiber les zones de diffusion de la luminance dans l'image et d'identifier les zones de convection associ{\'e}es aux pr{\'e}cipitations.}},
    keywords = {traitement d'image, analyse multi{\'e}chelle, invariance d'{\'e}chelle, formalisme multifractal, mesure multifractale, ondelettes, singularit{\'e}s, entropie, thermodynamique, flot turbulent, image infrarouge, pr{\'e}cipitations, convection.},
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%T Analyses multiéchelle et multifractale d'images météorologiques: Application à la détection de zones précipitantes
%A grazzini, jacopo
%+ CLIME - INRIA Rocquencourt
%T Multiscale and multifractal analysis of meteorological satellite images: Application to the detection of rainfall areas
%8 2003-12-19
%X Dans cette thèse, nous nous intéressons, à la caractérisation, sur des images météorologiques infrarouges, des systèmes convectifs susceptibles d'engendrer de fortes pluies. L'étude des propriétés statistiques des phénomènes observés révèle une évolution chaotique, mise en évidence par l'invariance d'échelle de certaines grandeurs significatives. Pour les étudier, nous introduisons des méthodes multiéchelles de traitement d'image dérivées de concepts thermodynamiques et qui constituent un prolongement des méthodes d'analyse de la turbulence. Nous utilisons tout d'abord un modèle multifractal afin de détecter les singularités du signal et d'extraire, dans une décomposition hiérarchique de l'image, des structures pertinentes pour la compréhension des mécanismes atmosphériques. Nous proposons ensuite une extension de ce modèle permettant d'exhiber les zones de diffusion de la luminance dans l'image et d'identifier les zones de convection associées aux précipitations.
%X We are interested with the characterization, on meteorological infrared images, of convective clouds responsible for hard weather situations like rainfalls. The study of the statistical and physical properties of atmospherical phenomena reveals a chaotic and turbulent behaviour, characterized by the scale invariance of some relevant quantities defined on the system. In this context, we use multiscale image processing tools derived from thermodynamical concepts that were initially introduced for turbulent data analysis. First, a multifractal model allows us to detect the strongest transitions in the signal and provides a hierarchical decomposition of the image. We show that the exhibited geometrical structures are related with the atmospherical mecanisms. Then, we propose to extend the multifractal formalism to extract the foci of diffusion of the luminance in the image. We finally identify those foci in infrared images with convective areas associated with rainfalls.
%2 INFO:INFO_HC;INFO:INFO_MO;SDU:STU:CL
%I Migration - université en cours d'affectation
%G French
%Z Berstel Jean
%K traitement d'image, analyse multiéchelle, invariance d'échelle, formalisme multifractal, mesure multifractale, ondelettes, singularités, entropie, thermodynamique, flot turbulent, image infrarouge, précipitations, convection.
%K image processing, multiscale analysis, scale invariance, multifractal formalism, multifractal measure, wavelets, singularities, entropy, thermodynamics, turbulent flow, infrared image, precipitations, convection.
%Z President: Jean-Pierre NADAL Rapporteurs: François-Xavier LE DIMET, Étienne MÉMIN Examinateurs: Isabelle HERLIN, André SZANTAI, Antonio TURIEL, Hussein YAHIA