Traitements cohérents d’images RSO multi-modes multi-resolutions pour la caractérisation du milieu urbain

Résumé : Nous nous sommes intéressés à l’étude du milieu urbain par l’imagerie Radar à Synthèse d’Ouverture (RSO), rendue possible par l’amélioration des résolutions des images. Différents modes d’acquisition d’images RSO multi-variées sont possibles, comme la polarimétrie qui apporte des informations sur la nature et la géométrie des objets présents sur la scène et l’interférométrie qui permet d’en mesurer la hauteur ou le déplacement entre différentes acquisitions. Cependant, tous ces modes n’ont pas la même résolution. L’objectif de ce travail a été de combiner des images polarimétriques et des images mono-canales de résolution plus fine pour former des images de résolution fine conservant les propriétés polarimétriques et interférométriques des images originales. Nous avons commencé par étudier l’estimation des matrices de covariance des images qui permet l’extraction de paramètres tels que la phase, qui peuvent être reliés à des informations physiques. Nous avons tout d’abord montré que la variance n’est pas un indicateur statistique adapté pour décrire les fluctuations de la phase estimée. Nous avons alors proposé un indicateur basé sur la théorie des statistiques directionnelles qui permet de séparer deux populations de pixels dont les fluctuations de la phase sont différentes ou de comparer des phases mesurées à des phases simulées, quel que soit l’intervalle de définition de la phase. Nous avons aussi montré que la résolution impacte l’estimation des statistiques des images du milieu urbain en imposant des contraintes sur la taille de l’échantillon de pixels dont les valeurs peuvent être considérées comme indépendantes et identiquement distribuées pour l’estimation de la matrice de covariance. Nous avons modélisé les diffuseurs présents en milieu urbain en une combinaison de diffuseurs ayant un comportement aléatoire et des diffuseurs déterministes, ponctuels et très énergétiques appelés points-brillants. Les valeurs des pixels qui représentent les diffuseurs aléatoires sont modé- lisées selon le modèle de speckle pleinement développé ; les points-brillants sont supposés blancs et isotropes. Les algorithmes de raffinement de la résolution des images polarimétriques que nous avons développés sont fondés sur les propriétés spectrales de ces points-brillants. L’un des enjeux majeurs est d’utiliser un échantillon de taille suffisamment grande pour limiter la fluctuation de l’estimation des informations polari- métriques, sans introduire de mélange, tout en gardant les propriétés aléatoires du speckle. La méthode spectrale choisie permet d’assurer la focalisation des points-brillants et donc le raffinement de la résolution tout en préservant leurs informations polarimétriques et interférométriques. Si les algorithmes développés conservent bien les valeurs d’intensité et de phase des pixels des zones homogènes de speckle, ils en diminuent le degré d’aléatoire. Enfin, nous nous sommes intéressés à la mesure de la hauteur et de la déformation de la Tour Eiffel et de trois autres tours situées sur le Front de Seine, en utilisant une pile temporelle de 98 images TerraSAR-X acquises entre 2008 et 2012. Nous avons montré que négliger les déformations lors de la mesure de la hauteur peut résulter en des hauteurs aberrantes. Si ces hauteurs aberrantes peuvent être supprimées dans le cadre de l’étude d’une pile temporelle, elles sont néanmoins une limitation de la technique d’interférométrie sur des bâtiments. En mesurant une hauteur monoscopique, nous avons pu mesurer des déformations allant jusqu’à quatre centimètres pour la Tour Eiffel. Ces déformations ne présentent pas de tendance saisonnière contrairement aux déformations mesurées sur la Tour Mirabeau, qui sont minimale en hiver et maximale en été. Par contre, nous avons négligé l’impact de l’atmosphère dans la mesure de la déformation ce qui limite la précision de la mesure de la déformation au centimètre.
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Contributeur : Flora Weissgerber <>
Soumis le : jeudi 2 mars 2017 - 16:51:48
Dernière modification le : jeudi 9 mars 2017 - 01:10:52

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  • HAL Id : tel-01481528, version 1

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Flora Weissgerber. Traitements cohérents d’images RSO multi-modes multi-resolutions pour la caractérisation du milieu urbain. Traitement du signal et de l'image. Télécom ParisTech, 2016. Français. 〈NNT : 2016ENST0074〉. 〈tel-01481528〉

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