Comparaison numerique-numerise
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    Essayons tout d'abord de dégager en quelques lignes les avantages des deux procédés : la numérisation de clichés aériens, l'acquisition directe en vol d'images numériques.

    Les deux avantages de la numérisation des clichés par rapport à une caméra numérique sont d'une part de pouvoir continuer à utiliser nos chambres de prises de vues traditionnelles, d'autre part une grande simplification du plan de vol et un coût moindre de ceux-ci grâce à une fauchée plus importante. Les avantages du numérique se situent au niveau du contrôle en temps réel des images à bord de l'avion, de l'absence de chimie source de coûts et de délais, de l'absence de phase de numérisation source de bruit et de déformations géométriques, de la rapide disponibilité des images après atterrissage, de la possible correction des perturbations dues à l'atmosphère et surtout de la qualité radiométrique qui ne souffre aucune comparaison. Nous allons maintenant detailler ce dernier point.

    Cette page est à consulter en même temps que la page sur les caractéristiques des images tant la comparaison entre cliché numérisé et image numérique est étroitement liée aux notions de dynamique et rapport Signal/Bruit. On peut par exemple comparer 2000 niveaux de gris de dynamique pour le numérique avec 300 niveaux dans le meilleur des cas pour les clichés numérisés. De même que pour égaler le Rapport Signal/Bruit de nos images qui est de 300 à pleine illumination, il faudrait numériser les clichés avec un pas d'1 mm pour obtenir une valeur équivalente, ce qui est énorme. Avec les pas de scannage plus généralement utilisés on arrive à un rapport Signal/Bruit aux environs de 30. La règle est simple de toute façon : plus le pas de numérisation est petit plus le bruit est grand.

    Du point de vue de la dynamique nous illustrerons la différence entre numérique et numérisé par la comparaison ci-dessous. L'extrait numérique est issu de la mission aérienne de la première caméra du LOEMI sur Lyon en Juillet 1996. Nous avons numérisé un cliché argentique acquis sur la même zone de Lyon de manière à avoir le plus grand nombre de niveaux de gris dans les parties sombres et donc dans les ombres. Le résultat peut donc paraître saturé dans les parties claires mais nous ne nous intéressons là qu'aux informations dans l'ombre du bâtiment. Les pixels sol sont équivalents : 40 cm pour le numérique et 42 cm pour le numérisé (cliché au 1:20000 numérisé à 21 µm).

ombre_num
ombre_scan
zoom_omb_num
zoom_omb_scan
Comparaison numérique (à gauche) numérisé (à droite) en réétalant l'histogramme des extraits d'images pour obtenir des informations sur ce qui se trouve à l'ombre du bâtiment (zone encadrée en rouge).

    On remarquera que l'extrait numérisé paraît plus net que l'extrait numérique. Si l'on y regarde de plus près, il n'y a pas plus d'informations visibles que dans le numérique voire plutôt moins : cette impression de netteté est uniquement induite par le bruit de l'extrait numérisé qui fait penser à l'observateur qu'il a accès à de l'information très haute résolution spatiale. Ce qu'il faut par contre retenir des extraits ci-dessus : à gauche on voit apparaître les voitures garées le long du trottoir, le trottoir lui-même ou du moins sa limite avec la chaussée et le marquage au sol indiquant une interdiction de stationner ; à droite une voiture et du bruit...

    Une autre comparaison numérique-numérisé datant de la première mission sur Amiens en Janvier 1996 n'a rien perdu de sa fraîcheur figure ci-dessous. On y voit des lignes à haute tension sur fond d'eau sur les hortillons dans les environs d'Amiens. Il y a deux tailles de câbles, les plus petits étant munis de boules pour avertir visuellement les avions de leur présence. L'image numérique est au pixel sol de 75 cm, l'image numérisée a un pixel sol équivalent. Si on se concentre sur 1/20 de la dynamique de l'image numérique en réétalant l'histogramme on voit apparaître les 2 types de câbles alors que les plus petits sont noyés dans le bruit dans l'extrait scanné (seules les boules aparaissent) :

ligneht_num
lignesht_scan
lht_num2
lht_scan2
Nouvelle comparaison numérique (à gauche) numérisé (à droite) : illustration de l'apport d'une bonne dynamique et d'un bon rapport Signal/Bruit

    Une autre approche de la comparaison numérique-numérisé concerne le réalisme des couleurs et surtout sa reproductibilité d'un cliché à l'autre au sein d'une même mission et entre les clichés de différentes missions. La caméra numérique est un radiomètre convertissant des photons incidents en électrons. Ces électrons sont canalisés au travers de notre électronique pour former une image. On voit de suite que si l'électronique est stable, si la caméra est correctement étalonnée, une source donnée sera toutjours être imagée de manière identique si la caméra ne change pas, à l'état de l'atmosphère et à la position du soleil près. En ce qui concerne le cliché numérisé, l'émulsion, le bruit de celle-ci, les bains de développement ou plus généralement la chimie qui intervient à la descente de l'avion, l'étalonnage du scanner, le bruit de celui-ci ; tout ceci fait qu'il est très délicat d'affirmer que l'information présente dans le cliché scanné était bien sous l'avion et surtout que si l'on revole à la même heure un jour identique d'un point de vue nébulosité, on obtiendra le même résultat. Or tous ces points sont très importants lorsque l'on pense que les clichés sont susceptibles d'être mosaïqués pour la réalisation d'une orthophotographie... Il est fortement conseillé à ce stade de se référer aux exemples d'extraits de mosaïques d'images numériques sur la page caractéristiques des images. Voici quelques exemples supplémentaires pour illustrer mes propos :

corons_num
corons_scan
La même zone du Pas-de-Calais numérique à gauche, numérisée à droite. A noter la forte dominante verdâtre de l'extrait numérisée qui nous pousse à croire que l'image numérique est rougeâtre (ce qui n'est pas le cas ! ).

    Dans le cas de la bi-caméra couleur gauche-droite utilisée en Septembre 2000 sur Orléans, voici le résultat d'une acquisition des têtes de caméras utilisées avec le même temps de pose et ayant subi les mêmes pré-traitements radiométriques :

2imgbrutes_orléans
zone_de_recouvt
image_papillon
En haut : deux images gauche et droite sous-échantillonnées avec environ 150 pixels de recouvrement. Au milieu : un extrait de la zone de recouvrement. En bas : un autre exemple de couple gauche-droite orthorectifié, toujours dans le cas de deux images ayant subi exactement les mêmes traitements.
   
En conclusion,  la supériorité qualitative de l'imagerie directement numérique n'est plus vraiment discutée. Elle reste à être bien exploitée en pratique dans les outils de production. Elle justifie à elle seule le surcoût lié à la relativement faible taille des images de nos capteurs.


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