Analyse et traitement de signaux partiellement polarisés Synthèse des travaux de recherche en vue de l’obtention du diplôme d’habilitation à diriger des recherches
Résumé
La synthèse d’une activité scientifique menée pendant une dizaine d’années est l’occasion d’effectuer un bilan sur la stratégie de recherche conduite. Depuis ma thèse en sismique jusqu’à mes travaux actuels en imagerie RADAR et en optique statistique, le fil conducteur est la prise en compte de la polarisation des signaux pour leur analyse et leur traitement.
Ma motivation scientifique est de montrer qu’une analyse rigoureuse de signaux polarimétriques contribue au développement d’un traitement adapté à ces données et peut aider à la conception des systèmes d’acquisition. Les développements méthodologiques présentés ont pour objectif de caractériser l’information contenue dans les données polarimétriques en s’appuyant sur des outils statistiques et en prenant en compte l’analyse des phénomènes physiques.
Pour la rédaction de ce document, il m’a semblé intéressant de commencer par un premier chapitre introductif sur la polarisation. Dans ce chapitre, d’une part j’explique pourquoi je me suis intéressé à la polarisation lors de mon doctorat portant sur l’analyse de signaux sismiques. D’autre part, j’y présente un rapide historique sur la polarisation en optique et ainsi que les principaux concepts liés à l’analyse des propriétés de polarisation en optique et en imagerie RADAR à synthèse d’ouverture.
Le deuxième chapitre porte sur l’analyse de la cohérence de la lumière partiellement polarisée. Depuis 2003, cette problématique motive de nombreux travaux en optique statistique. Lors de mon arrivée à l’institut Fresnel en novembre 2005, Philippe Réfrégier m’a rapidement associé à ses travaux sur ce sujet. Contrairement à ce que l’on pourrait croire, les propriétés de cohérence de la lumière partiellement polarisée ont été relativement peu explorées. En effet, même si, d’une part, l’analyse polarimétrique a connu ces dernières années un développement très important et que, d’autre part, la cohérence des ondes totalement polarisées est exploitée depuis de très nombreuses années, le mélange de ces deux caractéristiques a été peu étudié jusqu’à présent.
Le troisième chapitre porte sur l’estimation de paramètres de végétation en imagerie Radar à synthèse d’ouverture polarimétrique et interférométrique. Il s’agit d’un domaine où la polarisation et la cohérence partielle des ondes sont exploitées pour une application dont l’enjeu sociétal est important puisqu’il s’agit de l’étude de la biomasse à l’échelle planétaire. Depuis 2009, date à laquelle j’ai commencé à m’intéresser à cette thématique, nous avons obtenu avec Philippe Réfrégier, Aurélien Arnaubec et Pascale Dubois-Fernandez plusieurs résultats sur la caractérisation des performances de cette technique d’imagerie. Avoir un système polarimétrique et interférométrique fournit des données riches, mais complexes à interpréter. Depuis que ce type de données est accessible dans le cadre de l’analyse environnementale de la biomasse, la plupart des études se sont focalisées : soit sur la proposition de nouveaux algorithmes de traitement pour l’estima- tion des paramètres de végétation, soit sur l’amélioration des modèles de description des méca- nismes de rétro-diffusion. Comme cela est expliqué dans le troisième chapitre, notre contribution est complémentaire à ces travaux puisqu’elle consiste à quantifier la précision des algorithmes d’estimation au vu de la quantité d’information disponible dans les données, et en fonction du modèle physique utilisé pour décrire ces données.
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