Applicabilité de la texture couleur à la différentiation des classes d’occupation du territoire sur des images satellitales multispectrales

La texture est un élément clé pour l’interprétation des images de télédétection à fine résolution spatiale. L’intégration de l’information texturale dans un processus de classification automatisée des images se fait habituellement via des images de texture, souvent créées par le calcul de matrices de co-occurrences (MCO) des niveaux de gris. Une MCO est un histogramme des fréquences d’occurrence des paires de valeurs de pixels présentes dans les fenêtres locales, associées à tous les pixels de l’image utilisée; une paire de pixels étant définie selon un pas et une orientation donnés. Les MCO permettent le calcul de plus d’une dizaine de paramètres décrivant, de diverses manières, la distribution des fréquences, créant ainsi autant d’images texturales distinctes. L’approche de mesure des textures par MCO a été appliquée principalement sur des images de télédétection monochromes (ex. images panchromatiques, images radar monofréquence et monopolarisation). En imagerie multispectrale, une unique bande spectrale, parmi celles disponibles, est habituellement choisie pour générer des images de texture. La question que nous avons posée dans cette recherche concerne justement cette utilisation restreinte de l’information texturale dans le cas des images multispectrales. En fait, l’effet visuel d’une texture est créé, non seulement par l’agencement particulier d’objets/pixels de brillance différente, mais aussi de couleur différente. Plusieurs façons sont proposées dans la littérature pour introduire cette idée de la texture à plusieurs dimensions. Parmi celles-ci, deux en particulier nous ont intéressés dans cette recherche. La première façon fait appel aux MCO calculées bande par bande spectrale et la seconde utilise les MCO généralisées impliquant deux bandes spectrales à la fois. Dans ce dernier cas, le procédé consiste en le calcul des fréquences d’occurrence des paires de valeurs dans deux bandes spectrales différentes. Cela permet, en un seul traitement, la prise en compte dans une large mesure de la « couleur » des éléments de texture. Ces deux approches font partie des techniques dites intégratives. Pour les distinguer, nous les avons appelées dans cet ouvrage respectivement « textures grises » et « textures couleurs ». Notre recherche se présente donc comme une analyse comparative des possibilités offertes par l’application de ces deux types de signatures texturales dans le cas spécifique d’une cartographie automatisée des occupations de sol à partir d’une image multispectrale. Une signature texturale d’un objet ou d’une classe d’objets, par analogie aux signatures spectrales, est constituée d’une série de paramètres de texture mesurés sur une bande spectrale à la fois (textures grises) ou une paire de bandes spectrales à la fois (textures couleurs). Cette recherche visait non seulement à comparer les deux approches intégratives, mais aussi à identifier la composition des signatures texturales des classes d’occupation du sol favorisant leur différentiation : type de paramètres de texture / taille de la fenêtre de calcul / bandes spectrales ou combinaisons de bandes spectrales. Pour ce faire, nous avons choisi un site à l’intérieur du territoire de la Communauté Métropolitaine de Montréal (Longueuil) composé d’une mosaïque d’occupations du sol, caractéristique d’une zone semi urbaine (résidentiel, industriel/commercial, boisés, agriculture, plans d’eau…). Une image du satellite SPOT-5 (4 bandes spectrales) de 10 m de résolution spatiale a été utilisée dans cette recherche. Puisqu’une infinité d’images de texture peuvent être créées en faisant varier les paramètres de calcul des MCO et afin de mieux circonscrire notre problème nous avons décidé, en tenant compte des études publiées dans ce domaine : a) de faire varier la fenêtre de calcul de 3*3 pixels à 21*21 pixels tout en fixant le pas et l’orientation pour former les paires de pixels à (1,1), c'est-à-dire à un pas d’un pixel et une orientation de 135°; b) de limiter les analyses des MCO à huit paramètres de texture (contraste, corrélation, écart-type, énergie, entropie, homogénéité, moyenne, probabilité maximale), qui sont tous calculables par la méthode rapide de Unser, une approximation des matrices de co-occurrences, c) de former les deux signatures texturales par le même nombre d’éléments choisis d’après une analyse de la séparabilité (distance de Bhattacharya) des classes d’occupation du sol; et d) d’analyser les résultats de classification (matrices de confusion, exactitudes, coefficients Kappa) par maximum de vraisemblance pour conclure sur le potentiel des deux approches intégratives; les classes d’occupation du sol à reconnaître étaient : résidentielle basse et haute densité, commerciale/industrielle, agricole, boisés, surfaces gazonnées (incluant les golfs) et plans d’eau. Nos principales conclusions sont les suivantes a) à l’exception de la probabilité maximale, tous les autres paramètres de texture sont utiles dans la formation des signatures texturales; moyenne et écart type sont les plus utiles dans la formation des textures grises tandis que contraste et corrélation, dans le cas des textures couleurs, b) l’exactitude globale de la classification atteint un score acceptable (85%) seulement dans le cas des signatures texturales couleurs; c’est une amélioration importante par rapport aux classifications basées uniquement sur les signatures spectrales des classes d’occupation du sol dont le score est souvent situé aux alentours de 75%; ce score est atteint avec des fenêtres de calcul aux alentours de11*11 à 15*15 pixels; c) Les signatures texturales couleurs offrant des scores supérieurs à ceux obtenus avec les signatures grises de 5% à 10%; et ce avec des petites fenêtres de calcul (5*5, 7*7 et occasionnellement 9*9) d) Pour plusieurs classes d’occupation du sol prises individuellement, l’exactitude dépasse les 90% pour les deux types de signatures texturales; e) une seule classe est mieux séparable du reste par les textures grises, celle de l’agricole; f) les classes créant beaucoup de confusions, ce qui explique en grande partie le score global de la classification de 85%, sont les deux classes du résidentiel (haute et basse densité). En conclusion, nous pouvons dire que l’approche intégrative par textures couleurs d’une image multispectrale de 10 m de résolution spatiale offre un plus grand potentiel pour la cartographie des occupations du sol que l’approche intégrative par textures grises. Pour plusieurs classes d’occupations du sol un gain appréciable en temps de calcul des paramètres de texture peut être obtenu par l’utilisation des petites fenêtres de traitement. Des améliorations importantes sont escomptées pour atteindre des exactitudes de classification de 90% et plus par l’utilisation des fenêtres de calcul de taille variable adaptées à chaque type d’occupation du sol. Une méthode de classification hiérarchique pourrait être alors utilisée afin de séparer les classes recherchées une à la fois par rapport au reste au lieu d’une classification globale où l’intégration des paramètres calculés avec des fenêtres de taille variable conduirait inévitablement à des confusions entre classes.

Apports de la texture multibande dans la classification orientée-objets d'images multisources (optique et radar).

Résumé : La texture dispose d’un bon potentiel discriminant qui complète celui des paramètres radiométriques dans le processus de classification d’image. L’indice Compact Texture Unit (CTU) multibande, récemment mis au point par Safia et He (2014), permet d’extraire la texture sur plusieurs bandes à la fois, donc de tirer parti d’un surcroît d’informations ignorées jusqu’ici dans les analyses texturales traditionnelles : l’interdépendance entre les bandes. Toutefois, ce nouvel outil n’a pas encore été testé sur des images multisources, usage qui peut se révéler d’un grand intérêt quand on considère par exemple toute la richesse texturale que le radar peut apporter en supplément à l’optique, par combinaison de données. Cette étude permet donc de compléter la validation initiée par Safia (2014) en appliquant le CTU sur un couple d’images optique-radar. L’analyse texturale de ce jeu de données a permis de générer une image en « texture couleur ». Ces bandes texturales créées sont à nouveau combinées avec les bandes initiales de l’optique, avant d’être intégrées dans un processus de classification de l’occupation du sol sous eCognition. Le même procédé de classification (mais sans CTU) est appliqué respectivement sur : la donnée Optique, puis le Radar, et enfin la combinaison Optique-Radar. Par ailleurs le CTU généré sur l’Optique uniquement (monosource) est comparé à celui dérivant du couple Optique-Radar (multisources). L’analyse du pouvoir séparateur de ces différentes bandes à partir d’histogrammes, ainsi que l’outil matrice de confusion, permet de confronter la performance de ces différents cas de figure et paramètres utilisés. Ces éléments de comparaison présentent le CTU, et notamment le CTU multisources, comme le critère le plus discriminant ; sa présence rajoute de la variabilité dans l’image permettant ainsi une segmentation plus nette, une classification à la fois plus détaillée et plus performante. En effet, la précision passe de 0.5 avec l’image Optique à 0.74 pour l’image CTU, alors que la confusion diminue en passant de 0.30 (dans l’Optique) à 0.02 (dans le CTU).

Effect of glutamate and inosinate on sensory and instrumental texture of extruded products

Expanded products have been developed by extrusion of non-conventional highly nutritious raw materials such as amaranth and chickpea blended with bovine lung. As sensory acceptance of these snacks is restricted, this study aimed at improving their texture, through the addition of monosodium glutamate (MSG) and disodium inosinate (IMP) flavor enhancers to the feeding material, or to the flavor added after the extrusion. Sensory and mechanical analyses showed that both enhancers affected texture, assessed by sensory and instrumental methods. Addition of IMP together with MSG to the chickpea-based snacks presented the best results. This beneficial effect was not observed in the amaranth-based snack, suggesting that IMP and MSG can favorably impact texture of extruded products depending on the amount and type of protein present

Evolution of magnetic properties and crystallographic texture in electrical steel with large plastic deformation

Deformation leads to a hardening of steel due to an increase in the density of dislocations and a reduction in their mobility, giving rise to a state of elevated residual stresses in the crystal lattice. In the microstructure, one observes an increase in the contribution of crystalline orientations which are unfavorable to the magnetization, as seen, for example, by a decrease in B(50), the magnetic flux density at a field of 50 A/cm. The present study was carried out with longitudinal strips of fully processed non-oriented (NO) electrical steel, with deformations up to 70% resulting from cold rolling in the longitudinal direction. With increasing plastic deformation, the value of B(50) gradually decreases until it reaches a minimum value, where it remains even for larger deformations. On the other hand, the coercive field H(c) continually increases. Magnetometry results and electron backscatter diffraction results are compared and discussed. (C) 2011 American Institute of Physics. [doi: 10.1063/1.3560895]

Composition and orientation effects on the final recrystallization texture of coarse-grained Nb-containing AISI 430 ferritic stainless steels

Composition and orientation effects on the final recrystallization texture of three coarse-grained Nb-containing AISI 430 ferritic stainless steels (FSSs) were investigated. Hot-bands of steels containing distinct amounts of niobium, carbon and nitrogen were annealed at 1250 degrees C for 2h to promote grain growth. In particular, the amounts of Nb in solid solution vary from one grade to another. For purposes of comparison, the texture evolution of a hot-band sheet annealed at 1030 degrees C for 1 min (finer grain structure) was also investigated. Subsequently, the four sheets were cold rolled up to 80% reduction and then annealed at 800 degrees C for 15 min. Texture was determined using X-ray diffraction and electron backscatter diffraction (EBSD). Noticeable differences regarding the final recrystallization texture and microstructure were observed in the four investigated grades. Results suggest that distinct nucleation mechanisms take place within these large grains leading to the development of different final recrystallization textures. (c) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Impact of transition oxides on growth stresses and texture of alumina scales formed during oxidation of iron aluminides

The internal stresses and crystallographic texture in alpha-Al(2)O(3) scales grown on iron aluminides at 1100 degrees C were determined in situ using synchrotron X-ray diffraction. In the first hour of oxidation, alpha-Al(2)O(3) was formed by direct nucleation and by conversion from transition oxides (either theta-Al(2)O(3) or a mixed Fe-Al oxide). A sharp texture develops connected with the direct nucleation of alpha-Al(2)O(3), in contrast to the weaker texture observed in alpha-Al(2)O(3) originated by previous transformations, which also yielded tensile stresses in early oxidation stages. (C) 2011 Acta Materialia Inc. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Microstructure and texture of duplex stainless steel after melt-spinning processing

The microstructure and texture of melt-spun UNS S31803 (DIN W. Nr. 1. 4462) duplex stainless steel were analyzed after casting and solution treatment. The cast ribbons contained austenite (gamma) and ferrite (alpha or delta) with roughly equal compositions. The alpha and gamma had < 100 > and < 110 > partial fiber textures, respectively. After solution treatment, the texture was maintained, the amount of gamma phase increased, and the alloying elements were partitioned as expected, according to whether they were ferrite or austenite stabilizers. (c) 2006 Elsevier Inc. All rights reserved.

Microstructure and texture assessment of Al-Mn-Fe-Si (3003) aluminum alloy produced by continuous and semicontinuous casting processes

Aluminum sheets are currently produced by the direct-chill process (DC). The need for low-cost aluminum sheets is a challenge for the development of new materials produced by the twin roll caster (TRC) process. It is expected that sheets produced from these different casting procedures will differ in their microstructure. These differences in microstructure and in the crystallographic texture have great impact on sheet mechanical properties and formability. The present study investigated microstructure and evaluated texture of two strips of Al-Mn-Fe-Si (3003) aluminum alloy produced by TRC and by hot-rolling processes. It was possible to notice that the microstructure, morphology, and grain size of the TRC sample were more homogenous than those found in hot-rolled samples. Both strips, obtained by the two processes, showed strong texture gradient across the thickness.

Texture and mechanical properties evolution of a deep drawing medium carbon steel during cold rolling and subsequent recrystallization

Medium carbon steels are mostly used for simple applications; however, new applications have been developed for which good sheet metal formability is required. These types of steels have an inherent low formability. A medium-carbon hot-rolled SAE 1050 steel was selected for this study. It has been cold rolled with thickness reductions varying between 7 and 80%. The samples obtained were used to evaluate the strain hardening curve. For samples with a 50 and 80% thickness reduction, an annealing heat treatment was performed to achieve recrystallization. The material was characterized in the ""as-received"", cold rolled and annealed conditions using several methods: optical metallography, X-ray diffraction (texture), Vickers hardness, and tensile testing. For large thickness reductions, the SAE 1050 steel presented low elongation, less than 2%, and yield strength (YS) and tensile strength (TS) around 1400 MPa. Texture in the ""as-received"" condition showed strong components on the {001} plane, in the < 100 >, < 210 > and (110) directions. After cold rolling, the texture did not present any significant changes for small thickness reductions, however. It changed completely for large ones, where gamma, < 111 >//ND, alpha, < 110 > HRD, and gamma prime, < 223 >//ND, fibres were strengthened. After annealing, the microstructure of the SAE 1050 steel was characterized by recrystallized ferrite and globular cementite. There was little change in the alpha fibre for the 50% reduction, whereas for the 80% reduction, its intensity increased. Both gamma and gamma prime fibres vanished upon annealing for 50 and 80% reductions alike. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Medium carbon steel deep drawing: A study on the evolution of mechanical properties, texture and simulations, from cold rolling to the end product

Medium carbon steels are mostly used for simple applications; nevertheless new applications have been developed for which good sheet formability is required. This class of steels has an inherent low formability. A medium carbon hot rolled SAE 1050 steel has been selected for this study. It has been cold rolled with reductions in the 7-80% range. Samples have been used to assess the cold work hardening curve. For samples with a 50 and 80% thickness reduction, an annealing heat treatment has been performed to obtain recrystallization. The material has been characterized in the ""as received"", cold rolled and annealed conditions, using several methods: optical microscopy, X-ray diffraction (texture), Vickers hardness and tensile testing. The 50% cold rolled and recrystallized material has been further studied in terms of sheet metal formability and texture evolution during the actual stamping of a steel toecap that has been used to validate the finite element simulations. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Thermomechanical processing for recovery of desired < 001 > fiber texture in electric motor steels

A processing route has been developed for recovering the desired lambda fiber in iron-silicon electrical steel needed for superior magnetic properties in electric motor application. The lambda fiber texture is available in directionally solidified iron-silicon steel with the < 001 > columnar grains but was lost after heavy rolling and recrystallization required for motor laminations. Two steps of light rolling each followed by recrystallization were found to largely restore the desired fiber texture. This strengthening of the < 001 > fiber texture had been predicted on the basis of the strain-induced boundary migration (SIBM) mechanism during recrystallization of lightly rolled steel from existing grains of near the ideal orientation, due to postulated low stored energies. Taylor and finite element models supported the idea of the low stored energy of the lambda fiber grains. The models also showed that the lambda fiber grains, though unstable during rolling, only rotated away from their initial orientations quite slowly.

Effects of refrigeration, freezing and replacement of milk fat by inulin and whey protein concentrate on texture profile and sensory acceptance of synbiotic guava mousses

The effects of refrigeration, freezing and substitution of milk fat by inulin and whey protein concentrate (WPC) on the texture and sensory features of synbiotic guava mousses supplemented with the probiotic, Lactobacillus acidophilus La-5, and the prebiotic fibre oligofructose, were studied. The frozen storage (-18 +/- 1 degrees C), followed by thawing at 4 degrees C before the analyses, and the complete replacement of the milk fat by inulin plus WPC, led to significant differences in the instrumental texture parameters of mousses (P < 0.05). Nonetheless, these changes did not affect the sensory acceptability of the products studied. The frozen storage may be employed to extend the shelf-life of synbiotic guava mousses. Additionally, to obtain a texture profile similar to the traditional product, the simultaneous addition of inulin and WPC is recommended only for the partial replacement of milk fat in refrigerated and frozen mousses, and the total proportion of both ingredients together should not exceed 2.6%. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Influence of Lactobacillus paracasei and inulin on instrumental texture and sensory evaluation of fresh cream cheese

The influence of the addition of a potential probiotic culture of Lactobacillus paracasei and of the prebiotic fiber inulin on the texture profile and on the sensory evaluation of probiotic and synbiotic fresh cream-cheeses was monitored. Three cheese-making trials were prepared in quintuplicate, all supplemented with a Streptococcus thermophilus starter culture (T1, T2 and T3). L. paracasei subsp. paracasei was added to T1 and T2, and inulin, to T2. The instrumental texture profile was determined after 1, 7, 14 and 21 days of storage of the cheeses. Sensory evaluation was performed after 7 days of storage. The presence of Lactobacillus paracasei in cheeses T1 and T2 and of inulin in cheeses T2 did not alter the texture profile significantly. Cheeses T1 were the least preferred in the sensory evaluation and differed signifcantly from T2 and T3, due to acidic taste, according to panelists. On the other hand, T2 was the most preferred one, though not significantly different from T3. The addition of the prebiotic ingredient inulin to fresh cream cheese processed with a potentially probiotic Lactobacillus paracasei strain resulted in a product with appropriate features and with aggregated functional properties.

Effect of inulin and Lactobacillus paracasei on sensory and instrumental texture properties of functional chocolate mousse

BACKGROUND: This study evaluated the effect of a potentially probiotic bacteria (Lactobacillus paracasei subsp. paracasei LBC 82), added solely or together with the prebiotic ingredient inulin on instrumental texture attributes and sensory properties of a functional chocolate mousse during storage at 4 +/- 1 degrees C for up to 28 days. RESULTS: The addition of Lactobacillus paracasei resulted in a firmer and more adhesive chocolate mousse. This effect was intensified with the presence of inulin in the synbiotic formulation (5.24 N and -0.956 N, respectively, for firmness and adhesiveness after 28 days of storage) (P < 0.05). L. paracasei population did not vary (P > 0.05) during storage (always between 7.27 and 7.35 log cfu g(-1)), both for the probiotic and the synbiotic mousses. Synbiotic mousse differed from control and probiotic mousses during storage with respect to the color attribute. Moreover, both probiotic and synbiotic mousses presented taste, aroma and texture perceptions which were different from one another and from the control mousse after 14 and 21 days of storage. CONCLUSION: The use of inulin, together with the potentially probiotic strain of Lactobacillus paracasei subsp. paracasei, is advantageous, conferring potentially symbiotic potential to the chocolate mousse, as well as favorable texture and sensory properties. (c) 2008 Society of Chemical Industry.

Texture alignment in simple shear

We illustrate the flow behaviour of fluids with isotropic and anisotropic microstructure (internal length, layering with bending stiffness) by means of numerical simulations of silo discharge and flow alignment in simple shear. The Cosserat theory is used to provide an internal length in the constitutive model through bending stiffness to describe isotropic microstructure and this theory is coupled to a director theory to add specific orientation of grains to describe anisotropic microstructure. The numerical solution is based on an implicit form of the Material Point Method developed by Moresi et al. [1].