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A MÉLIORATION DU PRÉTRAITEMENT RADIOMÉTRIQUE ET GÉOMÉTRIQUE DES IMAGES AÉROPORTÉES PELICAN ARNAL Etienne ISEN 2007 Mémoire de fin détudes 1.

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1 A MÉLIORATION DU PRÉTRAITEMENT RADIOMÉTRIQUE ET GÉOMÉTRIQUE DES IMAGES AÉROPORTÉES PELICAN ARNAL Etienne ISEN 2007 Mémoire de fin détudes 1

2 P LAN : A.Le système PELICAN 1.Linstrument 2.Le prétraitement 3.Le logiciel B.Inventaire des problèmes liés au prétraitement C.Amélioration de la correction radiométrique 1.Prise en compte de lévolution temporelle du courant dobscurité 2.Filtrage des coefficients dégalisation 3.Référencement des colonnes aberrantes D.Amélioration de la correction géométrique 1.Variation des décalages sur un axe 2.Calcul des décalages sur les zones peu texturées E.Vue générale des améliorations implémentées A.Le système PELICAN 1.Linstrument 2.Le prétraitement 3.Le logiciel B.Inventaire des problèmes liés au prétraitement C.Amélioration de la correction radiométrique 1.Prise en compte de lévolution temporelle du courant dobscurité 2.Filtrage des coefficients dégalisation 3.Référencement des colonnes aberrantes D.Amélioration de la correction géométrique 1.Variation des décalages sur un axe 2.Calcul des décalages sur les zones peu texturées E.Vue générale des améliorations implémentées 2

3 A. L E SYSTÈME PELICAN 1.Linstrument 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 damortissement pour les vibrations Lecture des CCD à 8MHz (une acquisition / 3.5 sec) GPS 3

4 RAPPEL: L E TDI 4 Direction avion solNous sommes en vol, Lexposition commence …

5 RAPPEL: L E TDI 5 Direction avion Lavion avance … sol imprimé du sol

6 RAPPEL: L E TDI 6 Direction avion On transfert les charges dune ligne à la suivante, Pour décaler toutes les lignes… sol imprimé du sol

7 RAPPEL: L E TDI 7 Direction avion Le signal dun point donné au sol continu dêtre accumulé dans le bon pixel… sol imprimé du sol Et on recommence… Pendant le temps dintégration, on vide les lignes du CCD de manière synchronisée avec la vitesse de défilement de limage du sol sur le CCD, on peut donc augmenter le temps dintégration.

8 A. L E SYSTÈME PELICAN 2.Le prétraitement Caméra B0 - Import - Egalisation - Correction - Registration PC OS9 PC Linux / Windows Quadruplets dimages égalisées, corrigées et co-registrées Caméra B1 Caméra B2 Caméra B3 Système PELICAN B2 PC OS9 Logiciel PELICAN OS9 Manager Transfert Disque B0 Disque B1 Disque B2 Disque B3 Disque interne B3 B1 B0 Level 0 Level 1a 8

9 A. L E SYSTÈME PELICAN 3.Le logiciel Sélection des données Bande de référence Import Egalisation Correction Radio Corrélation Modèle polynomial Grille de rééch Géo Rééchantillonnage Rééch - MEDICIS - ORION - Programmes C - Scripts Exécution dune commande 9

10 A. L E SYSTÈME PELICAN 3.Le logiciel Import Sélection des données Bande de référence Radio Egalisation Correction Géo Corrélation Modèle polynomial Grille de rééch Rééch Rééchantillonnage MEDICIS – grille éparse (98*98) sur images brutes Sélection des coeff de corrélation > 0.7 ORION – grille éparse (206*206) ORION – sur images égalisées corrigées Interpolation en ligne des colonnes aberrantes 10

11 B. P ROBLÈMES LIÉS AU PRÉTRAITEMENT (1/2) Pixels aberrants Poussières Réflexions Floues Saturations 11 Problème de correction radiométrique

12 B. P ROBLÈMES LIÉS AU PRÉTRAITEMENT (2/2) Registration sur zones peu texturées 12

13 C. A MÉLIORATION DE LA CORRECTION RADIOMÉTRIQUE 1.Prise en compte de lévolution temporelle du CO (1/2) - Temps de chauffe des caméras 2h, - Les caméras sont alimentées par lavion, Les CO évoluent le long dun chantier. - Une image une bande dobscurité (4096*10), - La scène pollue la bande dobscurité, surtout les 3 premières colonnes et la dernière. 13 Influence de la dernière colonne de limage sur la bande dobscurité

14 C. A MÉLIORATION DE LA CORRECTION RADIOMÉTRIQUE 1.Prise en compte de lévolution temporelle du CO (2/2) - TDI quelques lignes très peu exposées en bas de limage, donc la bande dobscurité y est très peu polluée. La médiane des 5 pixels centraux de la dernière ligne de la bande dobscurité semble donner une bonne estimation du courant dobscurité moyen de limage : 14

15 C. A MÉLIORATION DE LA CORRECTION RADIOMÉTRIQUE 2.Filtrage des coefficients dégalisation La matrice des coefficients dégalisation est composée principalement de 3 signaux : - Le vignettage, qui caractérise loptique, - Une texture qui représente les barrettes CCD, - Les impuretés (par ex les poussières sur loptique) Nous allons nous intéresser à deux types de filtrage qui permettent daméliorer la correction des poussières. - Le filtre anti-poussières - Le filtre TDI 15 Matrice des coefficients dégalisation

16 C. A MÉLIORATION DE LA CORRECTION RADIOMÉTRIQUE 2.Filtrage des coefficients dégalisation - Légalisation engendre lapparition dune tâche claire en dessous de la poussière, - Le décalage de la poussière entre limage brute et les coefficients dégalisation est dû à lutilisation du TDI, - La poussière peut se déplacer entre les acquisitions et létalonnage. Image bruteCoefficients dégalisationImage égalisée Le problème des poussières : 16

17 C. A MÉLIORATION DE LA CORRECTION RADIOMÉTRIQUE 2.Filtrage des coefficients dégalisation – Filtre anti-poussières (1/2) Supprimer les poussières sur la matrice des coefficients dégalisation : 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 17 Utiliser ce filtre permet de ne pas corriger les poussières

18 C. A MÉLIORATION DE LA CORRECTION RADIOMÉTRIQUE 2.Filtrage des coefficients dégalisation – Filtre anti-poussières (2/2) 18 Image égalisée avec les coefficients bruts (à gauche) et avec les coefficients filtrés anti-poussières (à droite)

19 C. A MÉLIORATION DE LA CORRECTION RADIOMÉTRIQUE 2.Filtrage des coefficients dégalisation – 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 leffet du TDI sur la matrice des coefficients dégalisation : N-1 fois 19 Utiliser ce filtre permet de corriger les poussières plus précisément

20 C. A MÉLIORATION DE LA CORRECTION RADIOMÉTRIQUE 2.Filtrage des coefficients dégalisation – Filtre TDI (2/3) 20 Image égalisée avec les coefficients bruts (à gauche) et avec les coefficients filtrés TDI (à droite)

21 C. A MÉLIORATION DE LA CORRECTION RADIOMÉTRIQUE 2.Filtrage des coefficients dégalisation – Filtre TDI (3/3) 21 Image égalisée avec les coefficients bruts (à gauche) et avec les coefficients filtrés TDI (à droite)

22 C. A MÉLIORATION DE LA CORRECTION RADIOMÉTRIQUE 3.Référencement des colonnes aberrantes 22 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 dobscurité 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 lutilisateur de définir la tolérance du système - K petit beaucoup de pixels aberrants - K grand peu de pixels aberrants - Valeur typique : K = 4

23 D. A MÉLIORATION DE LA CORRECTION GÉOMÉTRIQUE 1.Variation des décalages sur un axe - Variations des décalages plus fortes en colonne quen ligne, - Variations faibles de la valeur moyenne (±0.5 pix), - Ecart type quasi-constant, - Bande bleue: temps dintégration plus long donc plus sensible à la dérive floue, dédoublement faux points homologues À partir des grilles de rééchantillonnage 23

24 D. A MÉLIORATION DE LA CORRECTION GÉOMÉTRIQUE 2.Calcul des décalages sur les zones peu texturées (1/2) MEDICIS, corrélation Seuillage CRIT_PRECIS > 0.7 Points utilisés pour calculer le modèle polynomial Le problème : 24

25 D. A MÉLIORATION 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 dimages très texturées du même axe On garde les décalages calculés 25

26 E. V UE GÉNÉRALE DES AMÉLIORATIONS IMPLÉMENTÉES Correction radiométrique Correction géométrique Rééchantillonnag e 26

27 R EMERCIEMENTS Roger FJØRTOFT Jérôme RATIER Joël DUFFAUT Christian THOM Jean Marc DELVIT Christophe LATRY Lensemble du service DCT/SI/EI Q UESTIONS ?? 27


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