Les etalonnages
|< précédent
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
suivante >|

    Tout comme les chambres de prises de vues traditionnelles ?taient livr?es avec un certificat d'?talonnage, nos cam?ras subissent un ?talonnage afin de fournir des images utilisables dans les cha?nes de production en aval. Cet ?talonnage est de deux types : radiom?trique et g?om?trique.

Etalonnage radiom?trique :
Le premier ?talonnage radiom?trique que subit une cam?ra a lieu lorsqu'elle est encore sur le banc de fabrication : on s'arrange pour que son niveau de noir se situe entre 50 et 100 niveaux de gris et pour que la saturation des pixels se fasse ? un niveau de gris inf?rieur ? 4096.

    Une fois la t?te de cam?ra ferm?e et associ?e ? une optique et ? un filtre, on proc?de ? l'acquisition d'au moins huit images d'un champ uniforme (si possible blanc) que l'on moyenne pour obtenir ce que l'on appelle un flatfield. L'op?ration de moyennage permet de se d?barrasser en grande partie du bruit temporel afin de se concentrer sur le bruit fixe et la non uniformit? de r?ponse des pixels que le flatfield permet de corriger. Il permet ?galement de corriger l'assombrissement centre-bord d? ? l'optique (Figure1.) et enfin de gommer les assombrissements locaux d?s aux poussi?res (Figure2.) ? condition que celles-ci restent fixes sur le capteur durant la mission. On voit bien que pour tout changement d'optique ou d'ouverture de diaphragme pour une m?me optique, il faudra proc?der ? l'acquisition d'un nouveau flatfield.

flatfieldf8
poussiere
Figure 1. Aspect typique d'un flatfield d'une de nos t?tes de cam?ras
Figure 2. Contenu pleine r?solution du cadre rouge de la Figure1 : une poussi?re

    La source blanche dont il est question plus haut peut ?tre obtenue ? l'aide d'une sph?re int?grante ? condition que celle-ci soit ?quip?e des bonnes lampes, ou de mani?re moins rigoureuse mais tr?s efficace d'une plaque en plexiglass translucide plac?e devant une fen?tre (en s'arrangeant pour que la sc?ne situ?e derri?re cette fen?tre ne pr?sente pas de gradients de luminosit? ou de couleurs trop prononc?s). On vise ici seulement une am?lioration cosm?tique des images, mais on s'est aper?u qu'en fait ce genre de proc?dure avait une pr?cision de l'ordre du pour cent.

    Tout ceci concerne l'?talonnage radiom?trique interne d'une t?te de cam?ra ; il faut ajouter ? cel? l'?talonnage radiom?trique des t?tes de cam?ras entre elles, c'est-?-dire la balance des blancs de l'instrument compos? de plusieurs t?tes (dans le cas d'une cam?ra multi-canal bien s?r). Pour profiter de la dynamique des t?tes de cam?ras ? l'acquisition des canaux color?s, on multiplie le temps de pose des cam?ras les moins sensibles par un coefficient d?termin? en laboratoire. Ainsi un objet gris dans la sc?ne survol?e aura quasiment les m?mes valeurs dans les plans color?s (? l'offset d? au voile atmosph?rique pr?s). La limitation est l? li?e ? la stabilit? de r?ponse des obturateurs qui sont ?lectrom?caniques ; pour les temps de pose relativement long n?cessaires pour la couleur, ce facteur ne semble pas poser de probl?me.

    Pour finir, le flatfield permet ?galement de recenser, plus facilement qu'une image textur?e, tous les d?fauts du capteur CCD (colonnes noires, d?cal?es, clusters, pixels chauds...). On croise les d?fauts d?tect?s ? la liste fournie par Kodak et on les r?f?rence dans un fichier xml li? ? la t?te de cam?ra dans lequel vont ensuite s'ajouter les r?sultats de l'?talonnage g?om?trique.

Etalonnage g?om?trique :
    L'?talonnage g?om?trique a une importance capitale pour toutes les applications photogramm?triques mais aussi pour la superposition des plans color?s. Pour cette derni?re, notre calcul bas? sur l'existence d'une homographie permettant de passer d'un plan ? l'autre ne peut marcher que sur des plans color?s o? la distorsion a ?t? corrig?e. Or nous avons fait le choix d'utiliser des optiques sur ?tag?res assez bon march? mais pr?sentant une distorsion et un chromatisme non n?gligeable en bord de champ. Il convient donc d'?tablir une proc?dure d'?talonnage pr?cise et fiable.

    Cette proc?dure a beaucoup ?volu? ? l'IGN depuis deux ans puisqu'avec l'exp?rience et les configurations vari?es utilis?es, nous avons d?tect? certaines carences de notre ancienne m?thode en particulier pour les courtes focales.

    Le principe de cette ancienne m?thode est le suivant : on acquiert plusieurs images d'un polygone d'?talonnage compos? de 86 cibles circulaires concentriques dont les coordonn?es X,Y,Z sont mesur?es pr?cis?ment, on pointe ensuite les cibles dans les images et un logiciel calcule les coordonn?es pixellaires du PPA (Point Principal d'Autocollimation), du PPS (Point Principal de Sym?trie, en fait le centre du mod?le de distorsion radial) et les coefficients en R3, R5 et R7 du polyn?me de distorsion radiale.

polygone
cible
Figure3. Notre polygone de calibration mat?rialis? sur un b?timent du site de l'IGN ? Saint-Mand?
Figure4. Aper?u d'une cible dans une image panchromatique

    Cette m?thode d'?talonnage standard marche bien pour les moyennes focales,  mais quelques probl?mes apparaissent pour les grands angles (courtes focales). Pour ces derniers un manque de donn?es dans les bords de l'image nuit ? la pr?cision de l'?talonnage dans ces zones et peut mener ? des d?fauts de superposition g?nants.

    On a alors dress? une liste des limites de ce processus de calibration standard et qui sont : des point?s dans les images impr?cis, un polygone lui-m?me impr?cis car variable dans le temps, une distorsion ayant une composante non radiale et la difficult? ? avoir de nombreuses mesures dans tout le champ de la cam?ra (il y a toujours plus de cibles point?es en centre de champ que loin du centre l? o? paradoxalement on aura besoin de bien mod?liser la distorsion). Fort de cet inventaire des limites du proc?d?, nous avons d?termin? une m?thode qui utilise des mesures image tr?s pr?cises par une mise en correspondance automatique subpixellaire, qui soit capable de mod?liser tout type de distorsion par un mod?le grille et qui n'utilise pas de mesure externe, une auto-calibration par cons?quent.

    Cette m?thode d'auto-calibration se fait sur une sc?ne plane (un mur d'un de nos b?timents) et fortement textur?e. Elle r?soud parfaitement les probl?mes de superposition mais n'est pas encore suffisante pour l'a?rotriangulation. On a alors proc?d? ? la mise au point d'une m?thode standard, donc sur le polygone, am?lior?e avec point? automatique des cibles,  et mod?le de distorsion avec "d?centrement" qui am?liore nettement les r?sultats de l'a?rotriangulation. La solution id?ale semblant donc ?tre dans le cas de cam?ras ? courte focale le passage par l'auto-calibration pour mod?liser toutes les aberrations non radiales puis le passage par le polygone en tenant compte des r?sultats de la pr?c?dente auto-calibration.


 

|< précédent
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
suivante >|
Site internet de la recherche à l'IGN