Analyse fréquentielle en imagerie radar satellitaire pour la reconstruction 3D

Contexte :

L’imagerie satellitaire Radar à Synthèse d’Ouverture (ou SAR : Synthetic Aperture Radar) est une technique d’imagerie où une antenne à bord d’un satellite émet une onde radar qui se propage jusqu’au sol, puis mesure l’onde rétrodiffusée. Ce type d’imagerie trouve de nombreuses applications, par exemple en géophysique où elle permet de mesurer des déformations millimétriques de la surface terrestre ou également en reconstruction 3D.
Différentes techniques exploitent le traitement du spectre d’une image radar dans le domaine de Fourier. Ce spectre a la propriété particulière de contenir des informations très différentes selon la direction du traitement fréquentiel. Ainsi, le traitement du spectre selon la direction dite du « range » permet d’identifier des points dont la phase a un comportement stable à travers les différentes fréquences émises par une antenne radar autour de sa fréquence principale. Sur de tels points, il est possible d’effectuer de l’interférométrie dite « multi-chromatique » permettant de restituer leur hauteur. Elle permet notamment de reconstruire des objets métalliques complexes tels que des pylônes ou ouvrages d’art métalliques. Dans la seconde direction, appelée « azimut », le traitement fréquentiel permet de reconstituer d’éventuels déplacements du réflecteur au cours de l’acquisition de l’image, qui dure quelques secondes. Il est alors possible d’accéder à des informations sur des vibrations du réflecteur, mettant en évidence d’éventuelles zones de fragilité sur des ouvrages d’art.

Objectif de la thèse :

L’objectif est de produire des nuages de points 3D sur des objets à géométrie complexe sur lesquels les techniques classiques de reconstruction 3D par imagerie radar ou optique ne sont pas applicables, afin de faciliter l’interprétation des images.

Déroulement de la thèse :

La première partie de la thèse consistera en une étude bibliographique des différentes techniques de traitement en azimut et en range du spectre d’images radar, appliquées à la reconstruction 3D et à l’étude des vibrations. Lors de la deuxième partie de la thèse, le(a) doctorant(e) mettra en oeuvre ces méthodes sur des données très résolues acquises en bande X par les satellites Cosmo-SkyMed et TerraSAR-X/TanDEM-X. Il(elle) testera également l’intérêt des techniques de débruitage sur ces méthodes. La communauté ne dispose pas pour l’instant de validation des mesures issues de ces techniques comparées à des Vérités Terrain, ni de mesure de précision en fonction des différents paramètres associés. Lors de la troisième partie de la thèse, le(a) doctorant(e) devra concevoir une série d’expérimentations afin d’estimer la précision à la fois des mesures de reconstruction 3D et des paramètres estimés des vibrations (fréquence, amplitude). Le dépouillement des expérimentations devra permettre de comparer les performances liées aux capteurs et aux algorithmes afin de proposer des méthodes optimales.

DIRECTEUR DE THESE

Florence TUPIN
florence.tupin@telecom-paris.fr

ECOLE DOCTORALE

ED 626
Institut Polytechnique de Paris
Ecole Polytechnique
Route de Saclay
91120 Palaiseau

ENCADRANT

Béatrice PINEL-PUYSSEGUR
beatrice.puyssegur@cea.fr

CENTRE

DAM – Île-de-France
Bruyères-le-Châtel
91297 Arpajon
Tél. : 01-69-26-40-00