Imagerie radar haute et très haute résolution
Une nouvelle génération de capteurs satellitaires a vu le jour en 2008 et 2009 avec les lancements de TerraSAR-X, CosmoSkyMed, ALOS, RadarSat-2. Leur résolution s'est considérablement améliorée comparée aux années 90 passant de 10m à 1m. Parallèlement, les capteurs aériens comme RAMSES (ONERA), permettent l'acquisition de données très fines avec des résolutions pouvant aller jusqu'à 10cm par pixel. Dans ce thème de recherche, plusieurs axes sont développés:
La modélisation statistique des signaux radar : notamment en s'appuyant sur la transformée de Mellin pour explorer de nouvelles distributions ; une caractérisation des distributions à l'aide de leurs log-cumulants a été dévelopée ainsi que des méthodes plus efficaces d'estimation de leurs paramètres ; sur un plan applicatif, l'intérêt de la la distribution de Fisher a été démontré ;
Le filtrage des données radar : plusieurs approches ont été développées, d'une part en s'appuyant sur un formalisme markovien, d'autre part en exploitant des approches par moyennage non local ; ces dernières ont été reformulées dans un cadre probabiliste itératif très général montrant de très bonnes performances.
Reconstruction 3D : interférométrie, radargrammétrie
Les données interférométriques ou radargrammétriques permettent de remonter à une information tri-dimensionnelle, dans le premier cas grâce à la différence de phase entre deux images, et dans le second cas par stéréovision. Bien que théoriquement très prometteuses, ces techniques se heurtent à de nombreuses difficultés : le bruit de chatoiement sur les données en amplitude et en phase, la présence de zones sans informations comme les ombres ou avec une information dégradée comme les zones de repliements. On peut distinguer deux axes de recherche dans ce thème, la reconstruction de bâtiments sur des données haute résolution, l'obtention de modèles numériques de terrain en interférométrie multi-canaux par déroulement de franges contraint.
Reconstruction 3D de bâtiments : plusieurs chaînes de traitement ont été développées, pour des données interférométriques seules ou conjointement avec une donnée optique permettant de contraindre la reconstruction 3D notamment pour la forme des bâtiments; une méthode de filtrage conjoint phase / amplitude a également été proposée s'appuyant sur une optimisation approchée par coupure minimale dédiée aux données vectorielles ;
Déroulement multi-canaux : lorsque plusieurs données sont disponibles avec des bases ou des fréquences différentes, l'ambiguïté sur la phase est levée ; des approches de déroulement dans un cadre markovien avec régularisation minimisant la variation totale ont été développées, s'appuyant sur des méthodes par coupure minimale pour l'étape d'optimisation.D'autre part, une nouvelle méthode d'optimisation multi-labels permettant de faire un compromis place mémoire / qualité de l'optimum a été mise au point.
Interférométrie différentielle
En combinant plusieurs interférogrammes, il est possible de remonter à une information de mouvement du terrain. Cette mesure, très précise constitue l'un des atouts majeurs de l'imagerie radar. Cet axe de recherche s'effectue en collaboration étroite avec des partenaires.
Mesure de subsidence sur la ville de Mexico : ces travaux ont été menés en collaboration avec le Laboratoire de Géologie de l'ENS ; une méthode de déroulement de franges contrainte a été mise au point. Des résultats globaux et précis sur la ville de Mexico ont été obtenus par une approche SBAS (petites bases géométriques et temporelles). Une comparaison avec une méthode par Permanent Scatterer est également menée.
Mesure de déplacement des glaciers : cet axe se développe dans le cadre de l'ANR EFIDIR (qui fait suite à l'ANR MEGATOR) et est consacré au suivi des mouvements des glaciers. Dans ce contexte, un processeur SAR temporel SYTER a été développé qui permet de s'affranchir de l'étape de recalage des images qui sont directement synthétisées dans un référentiel commun. Le laboratoire a également mis au point des mini-corner reflector mobiles qui peuvent êtrepositionnées lors de l'acquisition des images.
Analyse multi-temporelle et détection de changements : la problématique de la détection de changements prend une place de plus en plus importante dans le domaine de l'imagerie satellitaire en raison des énormes volumes de données qui sont acquis. Des approches d'analyse automatiques de données sont développées en collaboration avec le CEA.
Fusion optique / radar
La grande difficulté d'interprétation des images SAR a rendu nécessaire des approches exploitant conjointement une donnée radar et une donnée optique.
Recalage optique / radar : étape préalable à la fusion proprement dite, le recalage peut s'effectuer en s'appuyant sur les équations géométriques d'acquisition des images ou sur le calcul d'une déformation polynomiale à partir de couples de points appariés entre les deux données. Une méthode automatique sans connaissance des paramètres capteurs a été mise au point qui s'appuie sur l'extraction de primitives communes entre les deux images (lignes et contours) et leur appariement dans une approche multi-échelles. Par ailleurs, une approche exploitant les paramètres capteurs et un modèle numérique de terrain montre que des résultats satisfaisants peuvent être obtenus avec des données métriques avec quelques points d'amer et un MNT de qualité suffisante.
Interprétation conjointe optique / radar : une approche de classification conjointe des données optique et radar par SVM a été développée.
Reconstruction 3D de bâtiments : Après détection des objets dans l'image optique, une optimisation sur la hauteur des objets s'appuyant sur leur apparence dans l'image radar permet de remonter à une information 3D.