Présentation

Article interactif

1 - CONTEXTE

2 - PROPRIÉTÉS SPECTRALES DES MATÉRIAUX

3 - LUMINANCE SPECTRALE MESURÉE PAR UN INSTRUMENT

4 - PRINCIPALES TECHNIQUES INSTRUMENTALES

5 - PRÉTRAITEMENTS

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

Luminance spectrale mesurée par un instrument
Imagerie hyperspectrale visible et infrarouge thermique - Principes et applications

Auteur(s) : Xavier BRIOTTET

Relu et validé le 23 oct. 2020

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

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.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Spectro-imagery Principle and applications

Hyperspectral imaging or spectro-imaging is a remote measurement technique used to characterize the status and physical-chemical composition of objects from their optical spectral signatures. In this article, several basic concepts are recalled: spectral optical properties, radiative transfer in the Earth-atmosphere system, main classes of hyperspectral sensor, and pre-processing and processing to retrieve the variable characterizing an object. Two applications are then presented: vegetation characterization and urban classification. The article ends with conclusions and perspectives.

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).

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

MOTS-CLÉS

Réflectance Luminance

KEYWORDS

reflectance   |   luminance

DOI (Digital Object Identifier)

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


Cet article fait partie de l’offre

Techniques d'analyse

(290 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

3. Luminance spectrale mesurée par un instrument

La variation dL d’un flux lumineux non polarisée, de luminance L, à la longueur d’onde λ, traversant un milieu semi-transparent d’épaisseur dx est décrite par l’équation de transfert radiatif générale suivante (figure 8) :

( 1 )

avec :

σe
 : 
coefficient d’extinction,
J
 : 
terme de source représentant le flux émis par le milieu dans la direction x.

Le coefficient d’extinction (en m–1) traduit l’atténuation du faisceau le long du trajet de longueur dx. Cette atténuation a deux origines : l’absorption de coefficient d’absorption σ a  , et la diffusion de coefficient de diffusion σ d  . Le terme de source est associé aux phénomènes de diffusion et d’émission propre du milieu.

Dans un milieu homogène d’épaisseur délimité par les points A et B, les solutions de l’équation (1) dépendent du domaine spectral considéré car les termes sources n’ont pas les mêmes importances relatives dans le signal total.

Ainsi, sur le trajet du point A vers le point B, en absence de terme de source (J = 0, pas d’émission propre, pas de diffusion), le coefficient d’extinction est égal au coefficient d’absorption et la luminance au point B s’écrit :

( 2 )

Cette équation décrit le comportement d’un flux radiatif dans le domaine spectral 1-3 μm où les phénomènes de diffusion...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :

Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.

Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.

Obtenez CerT.I., la certification
de Techniques de l’Ingénieur !
Acheter le module

Cet article fait partie de l’offre

Techniques d'analyse

(290 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Luminance spectrale mesurée par un instrument
Sommaire
Sommaire

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...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Techniques d'analyse

(290 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Sommaire

QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE

1/ Quiz d'entraînement

Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.

2/ Test de validation

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 %.


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Techniques d'analyse

(290 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS