Estimation d'hyperparamètres pour la restauration d'images satellitaires par une méthode MCMCML

Le problème que nous abordons ici est la déconvolution d'images satellitaires, qui sont dégradées par l'optique et l'électronique utilisées pour leur acquisition. Les dégradations sont connues : les images sont convoluées par un opérateur H, et la variance du bruit N additif, blanc et gaussien, est connue. Nous utilisons un modèle de régularisation introduisant une fonction de potentiel phi, qui interdit l'amplification du bruit lors de la restauration tout en préservant les discontinuités. Ce modèle admet deux hyperparamètres lambda et delta. Nous nous intéressons ici à l'estimation des hyperparamètres optimaux afin d'effectuer la déconvolution de manière automatique. Nous proposons pour cela d'utiliser l'estimateur du maximum de vraisemblance appliqué à l'image observée. Cet estimateur constitue le critère que nous allons optimiser. Pour évaluer ses dérivées, nous devons estimer des espérances calculées sur des échantillon- s, tenant compte des données observées et de l'a priori imposé. Cette probabilité faisant intervenir l'opérateur de convolution, il est très difficile d'utiliser un échantillonneur classique. Nous avons développé un algorithme de type Geman-Yang modifié, utilisant une variable auxiliaire, ainsi qu'une transformée en cosinus. Nous présentons à cette occasion un nouvel algorithme de déconvolution, rapide, qui est dérivé de cette méthode d'échantillonnage. Nous proposons un algorithme "MCMCML" permettant d'effectuer simultanément l'estimation des hyperparamètres lambda et delta et la restauration de l'image dégradée. Une étude des échantillonneurs (y compris ceux de Gibbs et Metropolis), portant sur la vitesse de convergence et les difficultés de calcul liées à l'attache aux données, a également été réalisée

Markov models in image processing

The aim of this paper is to present some aspects of Markov model based statistical image processing. After a brief review of statistical processing in image segmentation, classical Markov models (fields, chains, and trees) used in image processing are developed. Bayesian methods of segmentation are then described and different general parameter estimation methods are presented. More recent models and processing techniques, such as Pairwise and Triplet Markov models, Dempster-Shafer fusion in a Markov context, and generalized mixture estimation, are then discussed. We conclude with a nonexhaustive desciption of candidate extensions to multidimensional, multisensor, and multiresolution imagery. Connections with general graphical models are also highlighted.L'objet de l'article est de présenter divers aspects des traitements statistiques des images utilisant des modèles de Markov. En choisissant pour cadre la segmentation statistique nous rappelons brièvement la nature et l'intérêt des traitements probabilistes et présentons les modèles de Markov cachés classiques : champs, chaînes, et arbres. Les méthodes bayésiennes de segmentation sont décrites, ainsi que les grandes familles des méthodes d'apprentissage. Quelques modèles ou méthodes de traitements plus récents comme les modèles de Markov Couple et Triplet, la fusion de Dempster-Shafer dans le contexte markovien, ou l'estimation des mélanges généralisés sont également présentés. Nous terminons par une liste non exhaustive des divers prolongements des méthodes et modèles vers l'imagerie multidimensionnelle, multisenseurs, multirésolution. Des liens avec les modèles graphiques généraux sont également brièvement décrits

Synchronous Random Fields and Image restoration

We propose a general synchronous model of lattice random fields which could be used similarly to Gibbs distributions in a bayesian framework for image analysis, leading to algorithms ideally designed for an implementation on massively parallel hardware. After a theoretical description of the model, we give an experimental illustration in the context of image restoration. Keywords: Random fields, Image processing, Parallelism, Monte-Carlo sampling 1 Introduction. The use of random fields in practical problems involving complex interactions in high dimensional systems is by now a widespreaded technique. The range of applications includes statistical mechanics, spatial statistics, image analysis, neural network modeling, etc. . . Models which are employed generally have recourse to the Gibbs representation of the field, by means of a potential. This representation, which is simple and natural, has found applications in many situations, since the evidence of its feasibility in a bayesian ..