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Amélioration du prétraitement radiométrique et géométrique des images aéroportées PELICAN

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Amélioration du prétraitement radiométrique et géométrique des images aéroportées PELICAN - PowerPoint PPT Presentation


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Amélioration du prétraitement radiométrique et géométrique des images aéroportées PELICAN. ARNAL Etienne ISEN 2007. Mémoire de fin d’études. Plan :. Le système PELICAN L’instrument Le prétraitement Le logiciel B. Inventaire des problèmes liés au prétraitement

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am lioration du pr traitement radiom trique et g om trique des images a roport es pelican

Amélioration du prétraitement radiométrique et géométrique des images aéroportées PELICAN

ARNAL Etienne

ISEN 2007

Mémoire de fin d’études

slide2
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
a le syst me pelican
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)

rappel le tdi
RAPPEL: Le TDI

Direction avion

Nous sommes en vol,

L’exposition commence …

sol

rappel le tdi1
RAPPEL: Le TDI

Direction avion

imprimé du sol

L’avion avance …

sol

rappel le tdi2
RAPPEL: Le TDI

Direction avion

On transfert les charges d’une ligne à la suivante,

Pour décaler toutes les lignes…

imprimé du sol

sol

rappel le tdi3
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.

a le syst me pelican1

- 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

a le syst me pelican2
A. Le système PELICAN

3. Le logiciel

Outils

I.H.M

  • - MEDICIS
  • - ORION
  • Programmes C
  • Scripts

Exécution d’une commande

a le syst me pelican3
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

b probl mes li s au pr traitement 1 2
B. Problèmes liés au prétraitement (1/2)
  • Pixels aberrants
  • Poussières
  • Réflexions
  • Floues
  • Saturations

Problème de correction radiométrique

b probl mes li s au pr traitement 2 2
B. Problèmes liés au prétraitement (2/2)
  • Registration sur zones peu texturées
c am lioration de la correction radiom trique
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

c am lioration de la correction radiom trique1
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 :
c am lioration de la correction radiom trique2
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

c am lioration de la correction radiom trique3
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.
c am lioration de la correction radiom trique4
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

c am lioration de la correction radiom trique5
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)

c am lioration de la correction radiom trique6
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

c am lioration de la correction radiom trique7
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)

c am lioration de la correction radiom trique8
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)

c am lioration de la correction radiom trique9
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

d am lioration de la correction g om trique
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
d am lioration de la correction g om trique1
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

d am lioration de la correction g om trique2
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

e vue g n rale des am liorations impl ment es
E. Vue générale des améliorations implémentées

Correction radiométrique

Correction géométrique

Rééchantillonnage

remerciements
Remerciements

Roger FJØRTOFT

Jérôme RATIER

Joël DUFFAUT

Christian THOM

Jean Marc DELVIT

Christophe LATRY

L’ensemble du service DCT/SI/EI

Questions ??