AMÉLIORATION DU PRÉTRAITEMENT

RADIOMÉTRIQUE ET GÉOMÉTRIQUE DES IMAGES

AÉROPORTÉES PELICAN

ARNAL Etienne

ISEN 2007Mémoire de fin d’études

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PLAN :

A. Le système PELICAN1. L’instrument2. Le prétraitement3. Le logiciel

B. Inventaire des problèmes liés au prétraitement

C. Amélioration de la correction radiométrique1. Prise en compte de l’évolution temporelle du

courant d’obscurité2. Filtrage des coefficients d’égalisation3. Référencement des colonnes aberrantes

D. Amélioration de la correction géométrique1. Variation des décalages sur un axe2. Calcul des décalages sur les zones peu texturées

E. Vue générale des améliorations implémentées

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A. LE SYSTÈME PELICAN1. L’instrument

CCD 16 Mégapixels (4096*4106) Anti-blooming Dyn > 2000 niv de gris

Time Delay Integration(Compensation de filé)

Acquisition multi-canal panchromatique RVBI(mode Pléiades)Socle

d’amortissement pour les vibrations

Lecture des CCD à 8MHz(une acquisition / 3.5 sec)

GPS

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RAPPEL: LE TDI

4

solNous sommes en vol,L’exposition commence …

RAPPEL: LE TDI

5

L’avion avance … sol

imprimé du sol

RAPPEL: LE TDI

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On transfert les charges d’une ligne à la suivante,Pour décaler toutes les lignes… sol

imprimé du sol

RAPPEL: LE TDI

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Le signal d’un point donné au sol continu d’être accumulé dans le bon pixel… sol

imprimé du sol

Et on recommence…

Pendant le temps d’intégration, on vide les lignes du CCD de manière synchronisée avec la vitesse de défilement de l’image du sol sur le CCD, on peut donc augmenter le temps d’intégration.

A. LE SYSTÈME PELICAN2. Le prétraitement

Caméra B0

- Import

- Egalisation

- Correction

- Registration

PC OS9

PC Linux / Windows

Quadrupletsd’images égalisées, corrigées etco-registrées

Caméra B1

Caméra B2

Caméra B3

Système PELICAN

B2

PC OS9

PC OS9

PC OS9

Logiciel PELICAN

OS9 ManagerTransfert

Disque B0

Disque B1

Disque B2

Disque B3

Disque interne

B3

B1B0

Level 0 Level 1a

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A. LE SYSTÈME PELICAN3. Le logiciel

- MEDICIS- ORION- Programmes C- Scripts

Exécution d’une commande

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A. LE SYSTÈME PELICAN3. Le logiciel

MEDICIS – grille éparse (98*98) sur images brutesSélection des coeff de corrélation > 0.7

ORION – grille éparse (206*206)

ORION – sur images égalisées corrigées

Interpolation en ligne des colonnes aberrantes

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B. PROBLÈMES LIÉS AU PRÉTRAITEMENT (1/2)

Pixels aberrants Poussières Réflexions Floues Saturations

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Problème de correction

radiométrique

B. PROBLÈMES LIÉS AU PRÉTRAITEMENT (2/2)

Registration sur zones peu texturées

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C. AMÉLIORATION DE LA CORRECTION RADIOMÉTRIQUE

1. Prise en compte de l’évolution temporelle du CO (1/2)

- Temps de chauffe des caméras ≈ 2h,- Les caméras sont alimentées par l’avion, Les CO évoluent le long d’un chantier.

- Une image une bande d’obscurité (4096*10),- La scène pollue la bande d’obscurité, surtout les 3 premières colonnes et la dernière.

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Influence de la dernière colonne de l’image sur la bande d’obscurité

C. AMÉLIORATION DE LA CORRECTION RADIOMÉTRIQUE

1. Prise en compte de l’évolution temporelle du CO (2/2)

- TDI quelques lignes très peu exposées en bas de l’image, donc la bande d’obscurité y est très peu polluée.

La médiane des 5 pixels centraux de la dernière ligne de la bande d’obscurité semble donner une bonne estimation du courant d’obscurité moyen de l’image :

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C. AMÉLIORATION DE LA CORRECTION RADIOMÉTRIQUE

2. Filtrage des coefficients d’égalisation

La matrice des coefficients d’égalisation est composée principalement de 3 signaux :

- Le vignettage, qui caractérise l’optique,- Une texture qui représente les barrettes CCD,- Les impuretés (par ex les poussières sur l’optique)

Nous allons nous intéresser à deux types de filtrage qui permettent d’améliorer la correction des poussières.

- Le filtre anti-poussières- Le filtre TDI

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Matrice des coefficients d’égalisation

C. AMÉLIORATION DE LA CORRECTION RADIOMÉTRIQUE

2. Filtrage des coefficients d’égalisation

- L’égalisation engendre l’apparition d’une tâche claire en dessous de la poussière,- Le décalage de la poussière entre l’image brute et les coefficients d’égalisation est dû à l’utilisation du TDI,- La poussière peut se déplacer entre les acquisitions et l’étalonnage.

Image brute Coefficients d’égalisation Image égalisée

Le problème des poussières :

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C. AMÉLIORATION DE LA CORRECTION RADIOMÉTRIQUE

2. Filtrage des coefficients d’égalisation – Filtre anti-poussières (1/2)

Supprimer les poussières sur la matrice des coefficients d’égalisation :

1- On travaille sur des petites imagettes (vignettage constant),2- On détecte les variations locales,3- Interpolation bilinéaire sur ces zones.

Poussière détectée et interpolée

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Utiliser ce filtre permet de ne pas corriger les poussières

C. AMÉLIORATION DE LA CORRECTION RADIOMÉTRIQUE

2. Filtrage des coefficients d’égalisation – Filtre anti-poussières (2/2)

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Image égalisée avec les coefficients bruts (à gauche) et avec les coefficients filtrés anti-poussières (à droite)

C. AMÉLIORATION DE LA CORRECTION RADIOMÉTRIQUE

2. Filtrage des coefficients d’égalisation – Filtre TDI (1/3)

Sur les acquisitions en laboratoire, la valeur du pixel [i, j] ne dépend que des caractéristiques de

la cellule [i, j],alors que sur les images prises en vol, la valeur

du pixel [i, j] dépend des caractéristiques de toutes les cellules de [i, j] à [i+N, j], avec N le

nombre de pixels compensés par le TDI.

Estimer l’effet du TDI sur la matrice des coefficients d’égalisation :

N-1 fois

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Utiliser ce filtre permet de corriger les poussières plus précisément

C. AMÉLIORATION DE LA CORRECTION RADIOMÉTRIQUE

2. Filtrage des coefficients d’égalisation – Filtre TDI (2/3)

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Image égalisée avec les coefficients bruts (à gauche) et avec les coefficients filtrés TDI (à droite)

C. AMÉLIORATION DE LA CORRECTION RADIOMÉTRIQUE

2. Filtrage des coefficients d’égalisation – Filtre TDI (3/3)

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Image égalisée avec les coefficients bruts (à gauche) et avec les coefficients filtrés TDI (à droite)

C. AMÉLIORATION DE LA CORRECTION RADIOMÉTRIQUE

3. Référencement des colonnes aberrantes

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Il y a deux catégories de pixels aberrants:- les portions de colonnes (qui restent toujours

aberrantes),- les pixels isolés (qui souvent redeviennent

normaux).Un pixel aberrant est un pixel dont les caractéristiques (niveau d’obscurité et/ou dynamique) sont fortement différentes des autres pixels.

Le pixel (X,Y) est donc déclaré aberrant ssi les deux conditions suivantes sont vérifiées :

La variable K permet à l’utilisateur de définir la tolérance du système

- K petit beaucoup de pixels aberrants- K grand peu de pixels aberrants- Valeur typique : K = 4

D. AMÉLIORATION DE LA CORRECTION GÉOMÉTRIQUE

1. Variation des décalages sur un axe

- Variations des décalages plus fortes en colonne qu’en ligne,- Variations faibles de la valeur moyenne (±0.5 pix),- Ecart type quasi-constant,

- Bande bleue: temps d’intégration plus long donc plus sensible à la dérive floue, dédoublementfaux points homologues

À partir des grilles de rééchantillonnage

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D. AMÉLIORATION DE LA CORRECTION GÉOMÉTRIQUE

2. Calcul des décalages sur les zones peu texturées (1/2)

MEDICIS, corrélationSeuillage

CRIT_PRECIS > 0.7

Points utilisés pour calculer le modèle polynomial

Le problème :

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D. AMÉLIORATION DE LA CORRECTION GÉOMÉTRIQUE

2. Calcul des décalages sur les zones peu texturées (2/2)

Une solution :

dilatation

On applique un décalage moyen déterminé à partir d’images très texturées du même axeOn garde les décalages calculés

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E. VUE GÉNÉRALE DES AMÉLIORATIONS IMPLÉMENTÉES

Correcti

on

radiométri

qu

e

Correcti

on

géométrique

Rééchantill

onna

ge

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REMERCIEMENTS

Roger FJØRTOFT Jérôme RATIERJoël DUFFAUT

Christian THOMJean Marc DELVITChristophe LATRY

L’ensemble du service DCT/SI/EI

QUESTIONS ??QUESTIONS ??

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