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6 - PRINCIPALES CLASSES DE TRAITEMENT

7 - EXEMPLE D’APPLICATION DANS LE DOMAINE RÉFLECTIF

8 - EXEMPLE D’APPLICATION DANS LE DOMAINE ÉMISSIF

9 - CONCLUSION

10 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : P960 v1

Imagerie hyperspectrale visible et infrarouge thermique - Principes et applications

Auteur(s) : Xavier BRIOTTET

Relu et validé le 23 oct. 2020

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RÉSUMÉ

L’imagerie hyperspectrale ou spectro-imagerie est une technique de mesure à distance permettant de caractériser l’état et la composition physico-chimique d’objets à partir de la mesure de sa signature optique. Dans cet article, plusieurs notions sont rappelées: propriétés optiques spectrales des matériaux, transfert radiatif dans le système Terre-atmosphère, principales classes d’imageurs hyperspectraux, prétraitements et traitements pour estimer la grandeur optique et ensuite en déduire la variable caractéristique de l’objet. Deux applications sont ensuite présentées : caractérisation de la végétation, classification urbaine. Enfin, des conclusions et perspectives sont proposées.

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Auteur(s)

  • Xavier BRIOTTET : Directeur de Recherche à l’ONERA DOTA ONERA Toulouse, France

INTRODUCTION

L’imagerie hyperspectrale ou spectro-imagerie combine deux techniques de télédétection : l’imagerie et la spectrométrie. L’imagerie enregistre la distribution spatiale d’un flux énergétique issu de phénomènes de réflexion ou/et d’émission thermique d’un milieu. La spectrométrie mesure les variations, dans le domaine électromagnétique, du flux énergétique dépendant de la composition chimique de l’objet observé à laquelle s’ajoute la température de surface dans le domaine émissif. La spectro-imagerie délivre ainsi une image complexe de dimension 3 dont deux dimensions représentent l’information spatiale et la troisième l’information spectrale.

La richesse de l’information spectrale nécessite, pour une bonne interprétation des mesures, une connaissance précise des phénomènes physiques à observer et une maîtrise des moyens à mettre en œuvre pour extraire la caractéristique recherchée.

Cet article a pour objet de décrire les notions de base nécessaires pour comprendre cette technique :

  • propriétés optiques spectrales des observables ;

  • transfert radiatif dans le système Terre-atmosphère afin de comprendre les différents contributeurs radiatifs au signal mesuré ;

  • principales techniques de spectro-imagerie, de prétraitements pour convertir les comptes numériques enregistrés par l’instrument en grandeur physique ;

  • méthodes d’estimation des propriétés optiques.

Le domaine électromagnétique considéré couvre le domaine optique de l’UV (0,4 μm) à l’infrarouge thermique (12,0 μm).

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MOTS-CLÉS

Réflectance Luminance

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-p960


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BALDRIDGE (A.M.), HOOK (S.J.), GROVE (C.I.), RIVERA (G.) -   The ASTER spectral library version 2.0.  -  Remote Sensing of Environment, vol. 113, p. 711-715 (2009).

  • (2) - JACQUEMOUD (S.), USTIN (S.L.), VERDEBOUT (J.), SCHMUCK (G.), ANDREOLI (G.), HOSGOOD (B.) -   Estimating leaf biochemistry using PROSPECT leaf optical properties model.  -  Remote Sensing of Environment, vol. 56, n° 3, p. 194-202, juin 1996.

  • (3) - LENOBLE (J.) -   Atmospheric Radiative Transfer.  -  À Deepak Publishing, 532 p., Hampton, États-Unis (1993).

  • (4) - KOEPKE (P.), HESS (M.), SCHULT (I.), SHETTLE (E.P.) -   Global aerosol dataset.  -  Rapport n° 243, Max-Plank-Institut für Meteorologie, 44 p., Hambourg, Allemagne, sept. 1997.

  • (5) - MIE (G.) -   Beiträge zur optik trüber medien, speziell kolloidaler metallösungen.  -  Annalen der Physik, 25, p. 377-445, Leipzig, Allemagne (1908).

  • ...

1 Outils logiciels

Code de transfert radiatif du système Terre-Atmosphère (payant) : MODTRAN (MODerate resolution atmospheric TRANsmission)  http://modtran.spectral.com

Code de transfert radiatif du système Terre-Atmosphère (gratuit, distribution soumise à autorisation) : MATISSE-V3.0 http://matisse.onera.fr

Code de transfert radiatif de scène 3D (gratuit) DART http://www.cesbio.ups-tlse.fr/

Boîte à outils de traitement de données de télédétection OTB http://www.orfeo-toolbox.org/

Boîte à outils de méthodes de traitements d’images hyperspectrales (gratuit) Enmap Box http://www.enmap.org

Société ReSe Applications, Outil de correction atmosphérique d‘images hyperspectrales ATCOR-4 http://www.rese-apps.com

Société...

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Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.

Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.


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