Imagerie spatiale ; des principes d'acquisition au traitement des images optiques pour l'observation...

Sommaire

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" oe

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 53
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 oe