Filtres

La sous-boîte à outils Filters regroupe le traitement d’image à usage général : 46 outils qui déplacent une fenêtre sur le raster et remplacent chaque pixel par une valeur calculée à partir de ses voisins. Le lissage, l’accentuation, la suppression du bruit, la mesure de texture et les opérations morphologiques fonctionnent tous ainsi.

Ils s’appliquent à n’importe quel raster, pas seulement à l’imagerie. Un raster de pente, une surface de densité ou une carte classifiée peuvent tous être filtrés.

Quatre familles

Le lissage remplace chaque pixel par une moyenne de son voisinage, ce qui supprime à la fois le bruit et les détails. La moyenne, la médiane et le filtre gaussien sont les classiques.

Le lissage préservant les contours fait de même, mais refuse de flouter à travers les limites. Les filtres bilatéral, guidé, de Kuwahara, la diffusion anisotrope et les moyennes non locales en font partie. C’est ce qu’il vous faut sur une imagerie que vous comptez classifier ensuite.

L’accentuation et le passe-haut font l’inverse, en faisant ressortir les détails fins. Le masque flou est la référence.

La texture et la morphologie mesurent la structure locale plutôt que la valeur : la variabilité du voisinage, ou le comportement des formes sous l’érosion et la dilatation.

Par où commencer

Median Filter

Le premier filtre à essayer sur une imagerie bruitée. Il remplace chaque pixel par la médiane de son voisinage, ce qui élimine complètement les pixels aberrants isolés tout en laissant les contours plus nets que ne le ferait n’importe quel filtre de moyenne.

La taille de la fenêtre est le seul vrai paramètre. Plus elle est grande, plus elle supprime de bruit, et de détails.

Gaussian Filter

Un lissage mathématiquement optimal, pondéré par la distance. Son paramètre sigma fixe la portée du flou. C’est le lisseur de référence, et la première étape de nombreux autres algorithmes, dont la détection de contours.

Utilisez Fast Almost Gaussian Filter sur les grands rasters quand le noyau exact n’est pas nécessaire : il donne une approximation du même résultat bien plus rapidement.

Bilateral Filter

Le lisseur préservant les contours à connaître. Il pondère les voisins à la fois par la distance et par la similarité de leurs valeurs, si bien que les pixels situés de l’autre côté d’une limite comptent à peine. Le résultat est une image plus propre aux limites intactes, exactement ce dont un classificateur a besoin.

Guided Filter et Non Local Means Filter résolvent le même problème par d’autres méthodes, le second étant le débruiteur le plus puissant, et le plus lent.

Glcm Texture

Mesure la texture plutôt que la luminosité, à partir de la matrice de cooccurrence des niveaux de gris : contraste, homogénéité, entropie et descripteurs apparentés. La texture sépare des classes que les spectres ne distinguent pas, comme une forêt et une prairie de même couleur, ou un verger et une plantation.

Une entrée classique de la classification, et des descripteurs d’objets de l’OBIA.

Unsharp Masking

La méthode d’accentuation standard : soustraire de l’original une copie lissée, puis rajouter la différence. Améliore la lisibilité d’une orthophoto sans inventer d’information.

Tous les outils

Lissage

Outil	Ce qu’il fait
Mean Filter	Moyenne sur fenêtre glissante. Le lisseur le plus simple.
Median Filter	Médiane sur fenêtre glissante. Supprime les valeurs aberrantes isolées, garde des contours plus nets que la moyenne.
Gaussian Filter	Lissage pondéré par la distance, contrôlé par sigma.
Fast Almost Gaussian Filter	Approximation rapide du filtre gaussien, pour les grands rasters.
Total Filter	Somme sur fenêtre glissante.
Percentile Filter	Rang centile local du pixel central.
Olympic Filter	Moyenne après suppression des valeurs extrêmes, comme dans une notation olympique.
Conservative Smoothing Filter	Ne modifie un pixel que s’il sort de la plage de valeurs de ses voisins.
Savitzky Golay 2d Filter	Lissage par ajustement polynomial local, qui préserve la forme des pics.

Préservation des contours

Outil	Ce qu’il fait
Bilateral Filter	Pondère les voisins par la distance et par la similarité, pour que les contours survivent.
Guided Filter	Lissage préservant les contours, contraint par une image guide.
Non Local Means Filter	Moyenne de blocs similaires pris dans toute l’image. Le débruiteur le plus puissant.
Kuwahara Filter	Divise la fenêtre en quadrants et retient le plus uniforme.
Anisotropic Diffusion Filter	Diffusion itérative qui s’arrête aux contours.
Edge Preserving Mean Filter	Moyenne des seuls voisins dont la valeur est proche de celle du centre.
K Nearest Mean Filter	Moyenne des k voisins les plus semblables au pixel central.
Adaptive Filter	Fait varier l’intensité du filtrage selon les statistiques locales.
Wiener Filter	Réduction adaptative du bruit qui minimise l’erreur quadratique moyenne.

Accentuation et passe-haut

Outil	Ce qu’il fait
Unsharp Masking	Accentue en rajoutant la différence avec une copie lissée.
High Pass Filter	Isole les détails de haute fréquence.
High Pass Median Filter	Passe-haut construit sur la médiane locale.
High Pass Bilateral Filter	Passe-haut construit sur un lissage bilatéral.
Diff Of Gaussians Filter	Différence entre deux flous gaussiens, qui isole une échelle de détail.
Emboss Filter	Ombrage directionnel qui donne un effet de relief.

Texture et statistiques

Outil	Ce qu’il fait
Glcm Texture	Descripteurs de texture issus de la matrice de cooccurrence des niveaux de gris.
Gabor Filter Bank	Réponse de texture directionnelle selon plusieurs orientations.
Standard Deviation Filter	Écart-type local, une mesure simple de la rugosité.
Range Filter	Maximum local moins minimum local.
Diversity Filter	Nombre de valeurs distinctes dans la fenêtre. Pour les rasters classifiés.
Majority Filter	Valeur la plus fréquente dans la fenêtre. Nettoie un raster classifié.
Maximum Filter	Maximum local.
Minimum Filter	Minimum local.
Integral Image Transform	Table des sommes cumulées (image intégrale), utilisée en interne par les filtres rapides.

Morphologie et rasters binaires

Outil	Ce qu’il fait
Opening	Érosion suivie d’une dilatation. Supprime les petits éléments clairs.
Closing	Dilatation suivie d’une érosion. Comble les petites lacunes sombres.
Tophat Transform	Chapeau haut-de-forme blanc ou noir, qui isole les éléments plus petits que l’élément structurant.
Line Thinning	Réduit les éléments binaires à des squelettes d’un pixel de large.
Remove Spurs	Élague les courtes branches parasites qu’un amincissement laisse derrière lui.
Thicken Raster Line	Épaissit les lignes diagonales pour que l’écoulement ne puisse pas les traverser.

Détection et divers

Outil	Ce qu’il fait
Line Detection Filter	Détecte les éléments linéaires selon plusieurs orientations.
Frangi Filter	Mesure multi-échelle de tubularité (vesselness), pour les structures fines et allongées.
Scharr Filter	Opérateur de gradient, plus précis en rotation que Sobel.
Lee Filter	Réduction du chatoiement pour l’imagerie radar. Voir aussi SAR.
User Defined Weights Filter	Applique un noyau de convolution que vous fournissez.
Flip Image	Retourne le raster verticalement, horizontalement ou les deux.
Lidar Ground Point Filter	Séparation, fondée sur la pente, des points du sol et des points hors sol.

Remarques

La taille de la fenêtre est le paramètre. Presque tous les outils ici en prennent une, et elle détermine l’échelle à laquelle vous travaillez. Elle s’exprime en cellules : sa signification au sol dépend donc de votre résolution.

Filtrez avant de classifier, pas après. Nettoyer une carte classifiée avec un filtre majoritaire est légitime. Tenter de rattraper une classification bruitée issue d’une imagerie non filtrée ne l’est pas.