IMAGERIE SPATIALE DES PRINCIPES D'ACQUISITION ... Delai:3 semaines CPD216

Ouvrage sur commande uniquement

 

Cet ouvrage s'adresse aux étudiants et ingénieurs désirant comprendre les principes fondamentaux d'acquisition des images optiques pour l'observation de la Terre et les moyens de maîtriser la qualité de ces images.

Destiné au concepteur comme à l'utilisateur aval, cet ouvrage part de l'exposé des principes physiques qui interviennent lors de l'acquisition d'une image spatiale optique, pour amener le lecteur aux traitements associés avec leurs limitations et la performance obtenue in fine.

Il traite largement les problématiques de dimensionnement des systèmes d'observation et permettra au lecteur de se familiariser avec les différents processus mis en jeu dans l'acquisition d'une image optique.

Il aborde des thèmes très vastes, depuis la physique (rayonnement, électronique, optique) jusqu'aux mathématiques appliquées (analyse fréquentielle) en passant par la géométrie et les problèmes technologiques.

Cet ouvrage capitalise les travaux menés depuis de nombreuses années par les ingénieurs du CNES, de l'IGN et de l'ONERA dans le domaine de l'imagerie spatiale optique.

 

I. INTRODUCTION

Philippe LIER (CNES), Christophe VALORGE (CNES)

 

I.1. Un peu d’histoire

I.2. Qu’est-ce que la télédétection ?

 

I.2.1. Définition

 

I.2.2. Qu’est ce qu’une "image numérique" ?

 

I.2.3. Qu’est-ce que la "Qualité d'une Image" ?

 

I.2.4. Les traitements de "dé-spatialisation"

 

 

I.3. Quelques exemples d’applications de l’observation de la Terre

 

I.3.1. Météorologie

 

I.3.2. Cartographie

 

I.3.3. Renseignement

 

I.3.4. Suivi des catastrophes naturelles

 

I.3.5. Applications scientifiques

 

 

I.4. Panorama de quelques missions d'observation de la Terre

 

I.4.1. Les satellites KEY HOLE du programme CORONA

 

I.4.2. La famille LANDSAT : exemple LANDSAT 7

 

I.4.3. La famille SPOT

 

I.4.4. PLEIADES

 

I.4.5. Les satellites commerciaux américains

 

I.4.6. Végétation

 

I.4.7. Polder

 

I.4.8. ScaRaB

 

I.4.9. Caméra Infra Rouge de CALIPSO

 

I.5. Périmètre de l’ouvrage

 

 

 

II. LA GEOMETRIE DES IMAGES

 

Jean Marc DELVIT (CNES), Daniel GRESLOU (CNES), Sylvia SYLVANDER (IGN), Christophe VALORGE (CNES)

 

II.1. Préambule

 

II.1.1. Plan du chapitre

 

II.1.2. Généralités sur la location directe

 

 

 

II.2. Pré-requis : les repères de l'espace et du temps

 

II.2.1. Position du problème

 

II.2.2. Repères et référentiels

 

II.2.3. De la Terre aux étoiles

 

II.2.4. Les repères de l'Espace

 

II.2.5. Les repères du temps

 

II.2.6. Les changements de repères

 

 

 

II.3. Principes géométriques de l'acquisition

 

II.3.1 Les différents types de capteurs

 

II.3.2. La datation des images

 

II.3.3. L’orbite des satellites

 

II.3.4. L’attitude des satellites

 

 

 

II.4. Modélisation géométrique de la prise de vue

 

II.4.1. Principe général

 

II.4.2. Rappel de géométrie conique

 

II.4.3. Modélisation physique de la prise de vue

 

II.4.4. Modélisation analytique de la géométrie de prise de vue

 

II.4.5. Affinage du modèle géométrique de prise de vue

 

 

 

II.5. Traitements géométriques

 

II.5.1. Corrections géométriques

 

II.5.2. L’appariement d’images

 

II.5.3. Traitements géométriques "aval"

 

 

 

II.6. Qualité géométrique des images

 

II.6.1. Introduction

 

II.6.2. Des besoins utilisateurs aux critères QIG

 

II.6.3. La qualité image géométrique en vol

 

II.6.4. Synthèse des besoins et performances QIG

 

 

 

II.7. Petit formulaire de géométrie

 

II.7.1. Quelques notations

 

II.7.2. Formules de base

 

II.7.3. Projection des détecteurs

 

 

 

II.8. Références bibliographiques

 

 

 

III. RADIOMETRIE

 

Alain BARDOUX (CNES), Xavier BRIOTTET (ONERA), Bertrand FOUGNIE (CNES), Patrice HENRY (CNES), Sophie LACHERADE (ONERA), Laurent LEBEGUE (CNES), Philippe LIER (CNES), Christophe MIESCH (ONERA), Françoise VIALLEFONT (ONERA)

 

 

 

III.1. Introduction

 

 

 

III.2. Physique de la mesure

 

III.2.1. Introduction

 

III.2.2. Définition des grandeurs radiatives

 

III.2.3. Propriétés optiques des surfaces

 

III.2.4. L’atmosphère

 

III.2.5. Analyse de la luminance au niveau du capteur

 

 

 

III.3. Principe d’acquisition : description de la chaîne image bord

 

III.3.1. Introduction

 

III.3.2. L’optique

 

III.3.3. La chaîne de détection

 

III.3.4. La chaîne électronique

 

 

 

III.4. Modèle mathématique de la chaîne d’acquisition

 

III.4.1. Calcul de l’éclairement au plan focal

 

III.4.2. Calcul du nombre d’électrons produits

 

III.4.3. Calcul du nombre de pas codeur

 

 

 

III.5. Modélisation radiométrique de la prise de vue

 

III.5.1. Introduction

 

III.5.2. Exemple 1 : le modèle radiométrique IIR CALIPSO

 

III.5.3. Exemple 2 : le modèle radiométrique SPOT

 

III.5.4. Exemple 3 : le modèle radiométrique PLEIADES-HR

 

III.5.5. Exemple 4 : le modèle radiométrique POLDER

 

 

 

III.6. Etalonnage et mesures de performances radiométriques

 

III.6.1. Introduction

 

III.6.2. Etalonnage relatif dans le champ ou "égalisation"

 

III.6.3. Etalonnage absolu

 

 

 

III.7. Résolution radiométrique

 

III.7.1. Introduction

 

III.7.2. Exemple : le modèle de bruit radiométrique PLEIADES

 

III.7.3. Estimation du bruit instrumental

 

 

 

III.8. Synthèses et perspectives

 

 

 

III.9. Références

 

 

 

IV. LA RESOLUTION DES IMAGES

 

Sébastien FOUREST (CNES), Philippe KUBIK (CNES), Christophe LATRY (CNES), Dominique LEGER (ONERA), Françoise VIALLEFONT (ONERA)

 

 

 

IV.1. Introduction

 

 

 

IV.2. Tache image et FTM

 

IV.2.1. Rappels sur la théorie des systèmes linéaires stationnaires

 

IV.2.2. Cas des imageurs

 

IV.2.3. Expression de la tache image et de la FTM

 

IV.2.4. Modèle global

 

 

 

IV.3. L’échantillonnage

 

IV.3.1. Les effets de l’échantillonnage

 

IV.3.2. L’impact sur la conception du système

 

 

 

IV.4. L’interpolations d’images

 

IV.4.1. Généralités

 

IV.4.2. L’interpolation classique

 

IV.4.3. Filtres interpolateurs 1D

 

IV.4.4. Filtres interpolateurs 2D

 

IV.4.5. L’interpolation dans le domaine de Fourier

 

 

 

IV.5. Les traitements d’amélioration de la résolution

 

IV.5.1. Introduction

 

IV.5.2. Déconvolution

 

IV.5.3. Débruitage

 

IV.5.4. Fusion Panchromatique/multispectral

 

 

 

IV.6. Méthodes de mesure en vol de la FTM et du défaut de  mise au point

 

IV.6.1. Introduction

 

IV.6.2 Méthodes de mesure de défaut de mise au point

 

IV.6.3. Méthodes de mesure de FTM

 

IV.6.4. Conclusion

 

 

 

IV.7. Conclusion

 

 

 

IV.8. Annexe 1 : la transformation de Fourier

 

IV.8.1. La transformée de Fourier continue

 

IV.8.2. Passage du monde continu au monde discret : l’échantillonnage

 

IV.8.3. Un outil adapté au monde échantillonné : la Transformée de Fourier Discrète

 

IV.8.4. La Transformée de Fourier discrète finie

 

IV.8.5. Synthèse : de la transformée de Fourier continue à la transformée de Fourier discrète finie

 

IV.8.6. Propriétés de la TFDF

 

IV.8.7. Utilisation de la TFDF

 

IV.8.8. Conclusion

 

 

 

IV.9. Annexe 2 : ondelettes et paquets

 

IV.9.1. Limitations de la représentation fréquentielle

 

IV.9.2. Les ondelettes

 

 

 

IV.10. Annexe 3 : Interpolation et B-splines

 

IV.10.1. Propriété des bases de fonctions interpolantes

 

IV.10.2. Construction des splines

 

 

 

IV.11. Bibliographie

 

 

 

V. LE DIMENSIONNEMENT DU SYSTEME         415

 

Philippe KUBIK (CNES)

 

 

 

V.1. Objectif et définitions

 

 

 

V.2. Principes de dimensionnement

 

V.2.1. La géométrie

 

V.2.2. La radiométrie

 

V.2.3. La résolution

 

 

 

V.3. Exemples de dimensionnement

 

V.3.1. Mission type SPOT 10m

 

V.3.2. Satellite métrique

 

 

 

V.4. Conclusions

 

 

 

VI. LA COMPRESSION DES IMAGES

 

Catherine LAMBERT (CNES), Christophe LATRY (CNES), Gilles MOURY (CNES)

 

 

 

VI.1. Introduction

 

 

 

VI.2. Présentation générale de la compression d'image

 

 

 

VI.3. Compression et qualité d'image

 

VI.3.1. Insuffisance des critères usuels

 

VI.3.2. Prise en compte de la chaîne image bord/sol globale

 

VI.3.3. Les critères applicatifs

 

 

 

VI.4. Panoramas des compresseurs dans le domaine spatial

 

VI.4.1. Techniques de codage prédictif

 

VI.4.2. Techniques de codage par transformée DCT

 

VI.4.3. La transformée orthogonale à recouvrement (LOT).

 

VI.4.4. Compression par transformée en ondelettes

 

VI.4.5. Perspectives

 

VI.4.6. Bibliographie

 

 

 

VII. LA SIMULATION IMAGE

 

Philippe LIER (CNES), Christophe VALORGE (CNES)

 

 

 

VII.1. Objectifs de la simulation d’image

 

VII.1.1. Rappel : la notion de "Qualité Image"

 

VII.1.2. La simulation : un outil de dimensionnement

 

VII.1.3. La simulation : un outil d’interface

 

 

 

VII.2. Principes généraux de simulation d’une image

 

VII.2.1. Simulation du paysage en entrée du capteur ou prétraitement

 

VII.2.2. Simulation du capteur

 

VII.2.3. Simulation des traitements sol

 

VII.2.4. Synthèse

 

VII.2.5. Exemples d’utilisation de cette chaîne au CNES

 

VII.2.6. Limitations de la simulation "Classique"

 

VII.2.7. Remarques

 

 

 

VII.3. La synthèse d’image et la simulation 3D

 

VII.3.1. Rappel : la modélisation "2,5D" du paysage

 

VII.3.2. La modélisation 3D du paysage

 

VII.3.3. Les prétraitements 3D

 

VII.3.4. La simulation 3D

 

 

 

VII.4. Perspectives pour la simulation image

 

 

 

VIII. CONCLUSION

 

Philippe LIER (CNES)

 

 

 

VIII.1. La course à la résolution

 

VIII.1.1. Autres critères

 

VIII.1.2. Le pas temporel

 

VIII.1.3. Les bandes spectrales

 

VIII.1.4. La stéréoscopie

 

VIII.1.5. La capacité opérationnelle

 

 

 

VIII.2. L’imagerie haute résolution au quotidien ?