Amélioration du prétraitement radiométrique et géométrique des images aéroportées PELICAN

1. Amélioration du prétraitement radiométrique et géométrique des images aéroportées PELICAN ARNAL Etienne ISEN 2007 Mémoire de fin d’études

2. Plan : • Le système PELICAN • L’instrument • Le prétraitement • Le logiciel • B. Inventaire des problèmes liés au prétraitement • C. Amélioration de la correction radiométrique • Prise en compte de l’évolution temporelle du courant d’obscurité • Filtrage des coefficients d’égalisation • Référencement des colonnes aberrantes • D. Amélioration de la correction géométrique • Variation des décalages sur un axe • Calcul des décalages sur les zones peu texturées • E. Vue générale des améliorations implémentées

3. A. Le système PELICAN • L’instrument GPS Acquisition multi-canal panchromatique RVBI (mode Pléiades) CCD 16 Mégapixels (4096*4106) Anti-blooming Dyn > 2000 niv de gris Socle d’amortissement pour les vibrations Time Delay Integration (Compensation de filé) Lecture des CCD à 8MHz (une acquisition / 3.5 sec)

4. RAPPEL: Le TDI Direction avion Nous sommes en vol, L’exposition commence … sol

5. RAPPEL: Le TDI Direction avion imprimé du sol L’avion avance … sol

6. RAPPEL: Le TDI Direction avion On transfert les charges d’une ligne à la suivante, Pour décaler toutes les lignes… imprimé du sol sol

7. RAPPEL: Le TDI Direction avion Le signal d’un point donné au sol continu d’être accumulé dans le bon pixel… imprimé du sol 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.

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

9. A. Le système PELICAN 3. Le logiciel Outils I.H.M • - MEDICIS • - ORION • Programmes C • Scripts Exécution d’une commande

10. A. Le système PELICAN 3. Le logiciel Interpolation en ligne des colonnes aberrantes 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

11. B. Problèmes liés au prétraitement (1/2) • Pixels aberrants • Poussières • Réflexions • Floues • Saturations Problème de correction radiométrique

12. B. Problèmes liés au prétraitement (2/2) • Registration sur zones peu texturées

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

14. 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 :

15. C. Amélioration de la correction radiométrique • 2. Filtrage des coefficients d’égalisation Matrice 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

16. C. Amélioration de la correction radiométrique • 2. Filtrage des coefficients d’égalisation Le problème des poussières : • 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.

17. 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. Utiliser ce filtre permet de ne pas corriger les poussières Poussière détectée et interpolée

18. C. Amélioration de la correction radiométrique • 2. Filtrage des coefficients d’égalisation – Filtre anti-poussières (2/2) Image égalisée avec les coefficients bruts (à gauche) et avec les coefficients filtrés anti-poussières (à droite)

19. C. Amélioration de la correction radiométrique • 2. Filtrage des coefficients d’égalisation – Filtre TDI (1/3) Estimer l’effet du TDI sur la matrice des coefficients d’égalisation : N-1 fois Utiliser ce filtre permet de corriger les poussières plus précisément

20. C. Amélioration de la correction radiométrique • 2. Filtrage des coefficients d’égalisation – Filtre TDI (2/3) Image égalisée avec les coefficients bruts (à gauche) et avec les coefficients filtrés TDI (à droite)

21. C. Amélioration de la correction radiométrique • 2. Filtrage des coefficients d’égalisation – Filtre TDI (3/3) Image égalisée avec les coefficients bruts (à gauche) et avec les coefficients filtrés TDI (à droite)

22. C. Amélioration de la correction radiométrique • 3. Référencement des colonnes aberrantes 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

23. D. Amélioration de la correction géométrique • 1. Variation des décalages sur un axe À partir des grilles de rééchantillonnage • 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, dédoublement • faux points homologues

24. D. Amélioration de la correction géométrique • 2. Calcul des décalages sur les zones peu texturées (1/2) Le problème : Points utilisés pour calculer le modèle polynomial MEDICIS, corrélation Seuillage CRIT_PRECIS > 0.7

25. D. Amélioration de la correction géométrique • 2. Calcul des décalages sur les zones peu texturées (2/2) Une solution : On applique un décalage moyen déterminé à partir d’images très texturées du même axe dilatation On garde les décalages calculés

26. E. Vue générale des améliorations implémentées Correction radiométrique Correction géométrique Rééchantillonnage

27. Remerciements Roger FJØRTOFT Jérôme RATIER Joël DUFFAUT Christian THOM Jean Marc DELVIT Christophe LATRY L’ensemble du service DCT/SI/EI Questions ??