Tutoriel classification d’images avec ArcMap: 3.1-la barre d’outils Classification d’images

La barre d’outils Classification des images fournit un environnement convivial pour la création d’échantillons d’apprentissage et de fichiers de signatures aux fins d’une classification assistée. Elle fait également office d’emplacement centralisé pour effectuer aussi bien une classification assistée qu’une classification non assistée.

Une licence Extension ArcGIS Spatial Analyst est requise pour utiliser les outils de cette barre d’outils.

L’image suivante montre la barre d’outils :

La barre d’outils contient des outils interactifs permettant de créer des échantillons d’apprentissage et des fichiers de signatures. Pour faciliter le travail, certains outils de classification fréquemment utilisés du jeu d’outils multivariés de la boîte à outils Spatial Analyst sont également fournis dans cette barre d’outils. Il sont reconnaissables à l’icône marteau à leur gauche.

La fenêtre centrale déroulante vous permet de définir l’image qui sera traitée par les commandes et les outils.

Commandes de la liste déroulante Classification

Dans cette liste vous trouvez un outil interactif et quatre liens sur des outils batch de la Toolbox.

Outil Classification interactive supervisée

L’outil Classification interactive assistée accélère le processus de classification de vraisemblance maximale. Il fonctionne de la même manière que l’outil Classification de vraisemblance maximale (Maximum Likelihood Classification) avec les paramètres par défaut. Tous les canaux provenant de la couche d’image sélectionnée sont utilisés par cet outil dans la classification. L’image classée est ajoutée à ArcMap en tant que couche raster.

Contrairement à ce qu’on croirait, ce n’est pas l’outil à utiliser pour faire la classification définitive de l’image. Il sert lors de la création des échantillons pour tester des hypothèses.

Les pyramides doivent avoir été créées pour l’image en entrée. La classification assistée interactive utilise la résolution associée au niveau de pyramide courant dans l’affichage.Elle ne va pas travailler au niveau des pixels en entrée. C’est la première raison de sa vitesse accrue.

De même, l’agrandissement d’une petite étendue de l’image permet d’accélérer la classification car l’outil ne traite que les pixels présents dans l’étendue d’affichage actuelle.

Conseils d’utilisation

  • Aucun fichier de signature n’est nécessaire pour l’exécution de cet outil. Une fois que vous avez créé quelques échantillons d’apprentissage, cliquez simplement sur cet outil pour effectuer la classification.
  • Les pyramides doivent avoir été créées dans l’image en entrée.
  • Vous pouvez utiliser cet outil comme outil d’exploration dans la création des échantillons d’apprentissage. Il vous permet de consulter rapidement le résultat de la classification pour des échantillons d’apprentissage donnés.

Pour exécuter la classification définitive d’une image vous devrez utiliser l’outil Classification de vraisemblance maximale (Maximum Likelihood Classification) .

Les autres commandes de la barre d’outils

Nous verrons le moment venu chacune de ces commandes en détail. Pour l’instant contentons nous d’une simple description

Classification de vraisemblance maximale

Cette commande ouvre l’outil de géotraitement (Toolbox) qui effectue une classification assistée sur une image en entrée à l’aide d’un fichier de signature. C’est l’outil à utiliser pour exécuter la classification  supervisée d’une image.

Classification de grappe Iso non assistée

Ouvre l’outil de géotraitement (Toolbox) qui effectue une classification non assistée sur une image en entrée.

Probabilité de classe

Ouvre l’outil de géotraitement (Toolbox) qui effectue une analyse de probabilité de classe sur une image en entrée à l’aide d’un fichier de signature. Cet outil crée un raster multicanal de canaux de probabilité, avec un canal qui est créé pour chaque classe représentée dans le fichier de signatures en entrée. Chaque classe souhaitée est représentée par une bande du raster en sortie, chaque pixel de ce raster en sortie a une valeur de probabilité d’appartenir à la classe représentée par cette bande.

Composantes principales

Ouvre l’outil de géotraitement (Toolbox) qui effectue l’analyse des composantes principales sur une image en entrée. Nous avons déjà abordé l’utilisation de cet outil dans l’article précédent.

Outils de la barre d’outils

Outil de dessin d’échantillons d’apprentissage

La barre d’outils Classification des images fournit quatre outils pour la création d’échantillons d’apprentissage en tant que polygones, rectangles, cercles et segments.

Bouton Gestionnaire des échantillons d’apprentissage

Le Gestionnaire d’échantillons d’apprentissage est le mécanisme de gestion des échantillons d’apprentissage. Il vous permet de modifier le nom et la valeur de classe, de combiner et de fractionner des classes, de supprimer des classes, de modifier la couleur d’affichage, de charger et d’enregistrer des échantillons d’apprentissage, d’évaluer les échantillons d’apprentissage et de créer un fichier de signature.Ce bouton ouvre la fenêtre du gestionnaire:

Le tableau suivant répertorie tous les boutons du gestionnaire et leurs fonctions :

OutilNom de l'outilFonction
Effacer les échantillons d'apprentissageEffacer les échantillons d'apprentissage existants et commencer une nouvelle session de classification assistée.
ChargerCharger le jeu d'échantillons d'apprentissage à partir d'une classe d'entités.
EnregistrerEnregistrer le jeu d'échantillons d'apprentissage dans une classe d'entités.
CombinerCombiner les échantillons d'apprentissage sélectionnés dans un seul échantillon d'apprentissage multi-parties.
FractionnerFractionner un échantillon d'apprentissage multi-parties dans ses entités individuelles. Chaque échantillon d'apprentissage sera maintenant son propre polygone.
SupprimerSupprimer les échantillons d'apprentissage sélectionnés.
HautDéplacer l'échantillon d'apprentissage sélectionné d'une ligne vers le haut.
BasDéplacer l'échantillon d'apprentissage sélectionné d'une ligne vers le bas.
Réinitialiser les valeurs de classeRenuméroter les valeurs de classe dans l'ordre croissant (de 1 à n).
HistogrammesEvaluer les échantillons d'apprentissage sélectionnés avec les histogrammes. Ce bouton est grisé si aucun échantillon d'apprentissage n'est créé ou si l'image est stockée en tant que raster à virgule flottante.
Nuages de pointsEvaluer les échantillons d'apprentissage sélectionnés avec les nuages de points. Ce bouton est grisé si aucun échantillon d'apprentissage n'est créé ou si l'image est un raster monocanal.
StatistiquesAfficher les statistiques concernant les échantillons d'apprentissage sélectionnés. Ce bouton est grisé si aucun échantillon d'apprentissage n'est créé.
Créer un fichier de signatureCréer un fichier de signature pour utilisation dans des classifications supplémentaires.

Les échantillons d’apprentissage sont créés pour représenter les classes dans une classification assistée. Les différentes classes doivent être séparées dans l’espace attributaire multidimensionnel. Si certaines d’entre elles se superposent, vous pouvez envisager de les combiner dans une seule classe. Pour vérifier la séparabilité et la distribution de vos échantillons d’apprentissage, le Gestionnaire d’échantillons d’apprentissage fournit trois outils d’évaluation : une fenêtre Histogrammes, une fenêtre Nuages de points et une fenêtre Statistiques. Ces outils sont accessibles via les boutons dans le gestionnaire.

Outils d’évaluation des échantillons d’apprentissage

Fenêtre Histogrammes

La fenêtre Histogrammes vous permet de comparer la distribution de plusieurs échantillons d’apprentissage. Si les échantillons d’apprentissage représentent différentes classes, leurs histogrammes ne doivent pas se superposer.

  • Pour comparer les distributions d’au moins deux échantillons d’apprentissage, sélectionnez leurs classes dans le Gestionnaire d’échantillons d’apprentissage et cliquez sur le bouton Histogrammes.
  • La couleur de l’histogramme correspond à la couleur de la classe dans le Gestionnaire d’échantillons d’apprentissage.
  • La fenêtre Histogrammes contient le même nombre de diagrammes que le nombre de canaux dans la couche d’images.
  • Cette fenêtre affiche quatre diagrammes par écran. Si la couche d’images comprend plus de quatre canaux (ce qui signifie qu’il y a plus de quatre diagrammes), une barre de défilement verticale est disponible.
  • Cet outil fonctionne uniquement pour les images de nombres entiers. Si les données d’image sont stockées au format à virgule flottante, le bouton Histogrammes n’est pas disponible dans le Gestionnaire d’échantillons d’apprentissage.
  • Le bouton Modifier l’ordre (situé en bas de la fenêtre) vous permet de modifier l’ordre de superposition de la série d’histogrammes. Si une classe est masquée à l’arrière-plan d’un ou plusieurs histogrammes, vous pouvez la mettre au premier plan en cliquant sur ce bouton.

L’image suivante montre un exemple de fenêtre Histogrammes :

Fenêtre Histogrammes pour une image comprenant 4 bandes pour lesquelles ont a sélectionné 4 classes dans le gestionnaire d’échantillons.

Fenêtre Nuages de points

La fenêtre Nuages de points est une autre manière de comparer plusieurs échantillons d’apprentissage. Si les échantillons d’apprentissage représentent différentes classes, leurs nuages de points ne doivent pas se superposer.

  • Pour comparer les distributions d’au moins deux échantillons d’apprentissage, sélectionnez les classes représentées par ceux-ci dans le Gestionnaire d’échantillons d’apprentissage et cliquez sur le bouton Nuages de points .
  • La couleur du nuage de points correspond à la couleur de la classe dans le Gestionnaire d’échantillons d’apprentissage.
  • Il y a un nuage de points pour chaque combinaison de canaux unique de la couche d’images. Pour une image à n canaux, il y a 1 + 2 + … + (n – 1) nuages de points. Par exemple, il y a six nuages de points pour une image à quatre canaux.
  • Cette fenêtre affiche quatre diagrammes par écran. Si la couche d’images comprend plus de quatre canaux (ce qui signifie qu’il y a plus de quatre diagrammes de nuages de points), une barre de défilement verticale est disponible.
  • L’outil fonctionne aussi bien pour les images de nombres entiers que pour les images de nombres à virgule flottante.
  • Le bouton Modifier l’ordre (situé en bas de la fenêtre) vous permet de modifier l’ordre de superposition de la série de nuages de points. Si une classe est masquée à l’arrière-plan d’un ou plusieurs nuages de points, vous pouvez la mettre au premier plan en cliquant sur ce bouton.

L’image suivante montre un exemple de fenêtre d’évaluation Nuages de points :

Fenêtre Statistiques

La fenêtre Statistiques affiche les statistiques concernant les classes sélectionnées.

  • Pour afficher les statistiques d’un ou plusieurs échantillons d’apprentissage, sélectionnez les classes dans le Gestionnaire d’échantillons d’apprentissage et cliquez sur le bouton Statistiques .
  • Les statistiques disponibles comprennent les valeurs minimales, les valeurs maximales, les moyennes, les écarts types et une matrice de covariance.
  • Le texte de la fenêtre Statistiques peut être copié dans le Presse-papier Windows en appuyant sur Ctrl+C.

L’image suivante montre un exemple de fenêtre Statistiques :

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