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Thèse Année : 1998

Parallel computations for the treatment of satellite images

Calculs parallèles pour le traitement des images satellites

Résumé

The study presented in this Phd thesis puts in relation two a priori distinct scientific domains that are geology and computer science. Indeed, the context of this work is to design a complete processing line of parallel tools about satellite images, going from the three dimensional reconstruction to the visualization of the retrieved grounds. This work has then implied a strong cooperation with the department of geology at the École Normale Supérieure of Lyon. We propose on one side, the parallelization of an algorithm for three dimensional reconstruction of the relief from a couple of satellite images, and on another side, a parallel algorithm to visualize textured grounds. These works are then related to different domains of computer science like parallelism, stereo vision and image synthesis. A methodological and more general study over geometrical image transformation algorithms is also presented. Concerning the sequential level, we propose for each of the algorithms seen and when it is relevant, different optimizations allowing to reduce the complexity and then the computation times, and some choices for the computational tools to use for increasing the quality of the results, which is a major point in the domain of stereo vision. Concerning the parallelism, we focus on the communications and the load balancing strategies that could be used to take the most advantage of the parallel machines. By comparing our problems to those already studied in the literature, we have arrived at the conclusion that a data driven load balancing was the best suited technique. Moreover, whatever considering the vision or synthesis part, the load balancing problem can be seen exactly in the same way. We can then apply the same strategy over these different algorithms. Finally, a theoretical study of the complexity of our parallel stereo vision algorithm allows us to predict the number of processors necessary to get the best absolute performances for a given input data set. Experimental results done on several parallel machines, Volvox, Cray T3D or Cray T3E allow us to verify the behavior of our parallel algorithms and to confirm their efficiency.
L'étude réalisée dans cette thèse met en relation deux domaines scientifiques, a priori distincts, que sont la géologie et l'informatique. En effet, le contexte de ce travail est de concevoir une chaîne complète de traitements parallèles sur les images satellites allant de la reconstruction tridimensionnelle à la visualisation des terrains ainsi reconstitués. Ce travail a donc fait l'objet d'une coopération étroite avec le département de géologie de l'École Normale Supérieure de Lyon. Nous proposons d'une part, la parallélisation d'un algorithme de reconstruction tridimensionnelle de relief à partir d'un couple d'images satellite, et d'autre part, un algorithme parallèle de visualisation de terrains avec texture. Ces travaux font donc appel à plusieurs domaines de l'informatique tels que le parallélisme, la vision stéréoscopique et la synthèse d'images. Une étude méthodologique plus générale sur les algorithmes de transformation géométrique des images est également présentée. Au niveau séquentiel, nous proposons pour chacun des algorithmes abordés et lorsque cela est pertinent, différentes optimisations originales permettant des améliorations en termes de complexité et donc de temps de calculs, ainsi que des choix d'outils calculatoires pouvant améliorer la qualité des résultats, point très sensible dans un domaine comme la vision stéréoscopique. Dans le cadre du parallélisme, nous nous focalisons sur les stratégies de communications et d'équilibrage des charges pouvant être mises en \oe uvre pour tirer le meilleur parti des machines parallèles. En comparant nos problèmes avec ceux déjà traités dans la littérature, nous sommes arrivés à la conclusion qu'un équilibrage des charges dirigé par les données était préférable à toute autre technique. De plus, que l'on se place dans la partie vision ou synthèse, l'équilibrage des charges peut être abordé exactement de la même manière. On peut donc appliquer la même stratégie sur ces différents algorithmes. Enfin, une étude théorique de la complexité de l'algorithme parallèle de vision stéréoscopique nous permet de déduire les points clés influençant les performances et donc d'estimer a priori le nombre de processeurs nécessaires pour obtenir les meilleures performances absolues pour un ensemble connu de données. Des expérimentations menées sur différentes machines parallèles, Volvox, Cray T3D ou Cray T3E nous permettent de vérifier le bon comportement de nos algorithmes parallèles et de confirmer leur efficacité.
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Dates et versions

tel-01463087 , version 1 (09-02-2017)

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Paternité - Pas d'utilisation commerciale - Pas de modification

Identifiants

  • HAL Id : tel-01463087 , version 1

Citer

Sylvain Contassot-Vivier. Calculs parallèles pour le traitement des images satellites. Calcul parallèle, distribué et partagé [cs.DC]. Ecole normale supérieure de Lyon, 1998. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01463087⟩
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