Imagerie Spatiale. Des principes d'acquisition au traitement des images optiques pour l'observation de la Terre

Référence :	844
Niveau :	étudiants et ingénieurs
Nombre de pages :	492
Format :	17x24
Reliure :	Broché

	Rôle
cnes/onera/ign	Auteur

 

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            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 ?