a mÉlioration du prÉtraitement radiomÉtrique et gÉomÉtrique des images aÉroportÉes pelican...
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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
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solNous sommes en vol,L’exposition commence …
RAPPEL: LE TDI
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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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