FR3037660A1

FR3037660A1 - Procede de colorisation d'images sar

Info

Publication number: FR3037660A1
Application number: FR1501260A
Authority: FR
Inventors: Patrick Garrec; Vincent Corretja; Julien Petitjean; Richard Montigny
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2015-06-17
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2016-12-23
Anticipated expiration: 2035-06-17
Also published as: EP3311187A1; WO2016202662A1; FR3037660B1; US20180210078A1

Abstract

Le procédé comporte au moins les étapes suivantes : - une étape d'acquisition de données par ledit radar pour obtenir ladite image SAR (1) couvrant un domaine géographie donné ; - une étape d'acquisition d'au moins une image secondaire (2, 3) couvrant ledit domaine produite par une source (4, 5) externe au radar, la dite image fournissant des informations de couleurs des éléments composant ladite image SAR ; - une étape de superposition de ladite image SAR et de ladite image secondaire ; - une étape d'affectation de couleurs auxdits éléments en fonction de leur position dans ladite image secondaire superposée.

Description

1 PROCEDE DE COLORISATION D'IMAGES SAR. La présente invention concerne un procédé de colorisation d'images SAR. Elle s'applique par exemple pour les radars aéroportés multifonctions 5 réalisant des images SAR. Les images produites par les radars à synthèse d'ouverture, encore appelées images SAR selon la terminologie anglo-saxonne, permettent notamment d'obtenir des vues par tous temps, de jour comme de nuit, peuvent même 10 pénétrer certaines surfaces ou certains milieux, comme par exemple la végétation, rendant ces surfaces ou milieux transparents. Elles présentent donc un avantage par rapport à des images optiques. Un inconvénient de ces images SAR est leur manque de colorisation réaliste. Elles permettent en effet de distinguer des formes et des ombres, mais avec des couleurs 15 arbitraires. Leur exploitation ou leur analyse n'est donc pas simple, l'interprétation des éléments de ces images nécessitant un entraînement ou un apprentissage. Des solutions de colorisation sont connues mais les couleurs attribuées aux composantes de l'image SAR sont arbitraires, l'image étant en fausses 20 couleurs. Dans ces solutions, les canaux HH sont par exemple en rouge, les canaux HV en vert et les canaux VV en bleu, H correspondant à la polarisation horizontale et V à la polarisation verticale. Ces couleurs n'ont pas un but de réalisme, elles sont simplement utilisées pour faciliter l'analyse technique par un spécialiste. En aucun, ces couleurs sont destinées à 25 faciliter l'interprétation par un simple opérateur, non spécialiste. Les images SAR actuelles nécessitent donc une importante formation des opérateurs pour les interpréter et les analyser. L'interprétation d'une image SAR est en effet très différente de celle d'une image acquise par un capteur optique. Elles sont en fait sans couleur. Elles 30 donnent des informations relatives à la rugosité de la surface captée. Un opérateur habitué à voir de la vidéo classique est décontenancé par la représentation produite par une image SAR. Un but de l'invention est de pallier cet inconvénient, en permettant 35 notamment une colorisation exploitable d'une image SAR, c'est-à-dire 3037660 compréhensible par un opérateur quelconque. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de colorisation d'images SAR produites par un radar, pour la colorisation d'une image SAR, ledit procédé comportant au moins les étapes suivantes : - une étape d'acquisition de données par ledit radar pour obtenir ladite image SAR couvrant un domaine géographie donné ; - une étape d'acquisition d'au moins une image secondaire couvrant ledit domaine produite par une source externe au radar, la dite image fournissant des informations de couleurs des éléments composant ladite image SAR ; - une étape de superposition de ladite image SAR et de ladite image secondaire ; une étape d'affectation de couleurs auxdits éléments en fonction de leur position dans ladite image secondaire superposée.

Dans un mode de mise en oeuvre possible, ladite source externe est un fichier d'images préenregistrées, les images préenregistrées étant par exemple fournies par un moteur de recherche. Ladite source externe est par exemple un modèle numérique de terrain, ladite image secondaire étant une représentation dudit domaine dans ledit 20 modèle. Ladite source externe peut aussi être par exemple un capteur optique embarqué sur le porteur dudit radar. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de 25 la description qui suit, faite en regard de dessins annexés qui représentent : La figure 1, une illustration du principe de l'invention ; - La figure 2, une présentation d'étapes possibles pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ; Les figures 3a à 3d, un exemple d'application du procédé selon 30 l'invention. 3037660 3 La figure 1 illustre le principe du procédé selon l'invention. Avantageusement, pour produire les images l'invention exploite des images secondaires 2, 3 issues d'autres sources que la captation radar, et couple ces images aux données 1 acquises par le radar, les couleurs étant 5 obtenues au moyen des ces données 2, 3. Pour obtenir l'image SAR classique sans couleur, appelée par la suite image SAR de base ou image brute, le procédé utilise les moyens classiques d'obtention des images SAR bien connus par ailleurs. Dans l'exemple de mise en oeuvre illustré par la figure 1, le procédé utilise 10 deux sources d'images extérieures : des données 2 issues d'un modèle numérique de terrain, appelé MNT, donnant une représentation particulière des domaines couverts par les images SAR ; des images 3 fournies par un moteur de recherche 5, qui pourront 15 également être appelées par la suite images externes. Ces représentations sont par exemple connues a priori. Les sources de données MNT ou le moteur de recherche sont d'une certaine manière des entités fournissant des connaissances a priori des lieux imagés par le radar, ces connaissances a priori étant destinées à être couplées avec les images SAR produites en temps réel. Les données MNT sont par exemple stockées dans un fichier 4, les autres données 3 étant accessibles par le moteur de recherche 5, soit également en temps réel, soit par stockage par les moyens de traitement radar.

Les moyens de traitement radar 6 exploitent les données 1 acquises par le radar, les données MNT et les données issues du moteur de recherche. Les données radar permettent d'obtenir l'image SAR de base de façon connue. Les données MNT permettent notamment d'obtenir une représentation basée sur l'altitude des éléments composant l'image SAR. Les images fournies par le moteur de recherche permettent notamment d'obtenir la texture de ces éléments. Les données acquises par le radar sont utilisées pour localiser la scène ou le domaine géographique imagé. En particulier, les coordonnées 3037660 4 géographiques de l'image SAR sont obtenues par le système de géoréférencement de la plateforme portant le radar. A partir de cette localisation géographique du domaine, on peut donc acquérir les images secondaires couvrant ce domaine dans le modèle MNT 5 et auprès du moteur de recherche. Les entités fournisseurs délivrent alors des caractéristiques de texture, pour le moteur de recherche, et d'altitude pour le fichier MNT 4, l'ensemble de ces informations permettant d'affecter des couleurs aux différents éléments composant l'image SAR. Les images secondaires, formées des représentations MNT et des images 10 externes issues du moteur de recherche, sont des données d'entrée du traitement radar 6. La colorisation d'une image SAR est obtenue par la superposition de cette image avec les représentations MNT et l'image externe. L'accès aux données MNT se fait au moyen d'une interface adaptée entre le fichier 4 et les moyens de traitement 6. L'accès aux données du 15 moteur de recherche se fait soit par une communication internet adaptée soit par une interface adaptée à un fichier mémorisant ces données ou des données équivalentes. Le principe de l'invention ayant été illustré par la figure 1, la figure 2 présente les différentes étapes possibles du procédé selon l'invention.

20 La figure 2 illustre donc les étapes possibles pour la colorisation d'une image SAR couvrant un domaine géographique donné. Il s'applique de la même manière pour toutes les images SAR.

25 Dans une première étape 21, le radar acquiert les données pour obtenir l'image SAR de base, couvrant le domaine géographique. Cette première étape 21 est suivie d'une étape d'acquisition d'au moins une image secondaire fournie par une source externe au radar. On entend par 30 source externe au radar, une source qui fournit des données d'images ne faisant pas intervenir la détection radar. Cette image secondaire donne des informations de couleurs pour les éléments composant l'image SAR de base. Comme indiqué précédemment, ces informations peuvent être des informations de texture si la source externe est un moteur de recherche ou des informations d'altitude si la source externe est un modèle numérique de 3037660 5 terrain MNT. Comme dans l'exemple de la figure 1, il est possible de prévoir deux sources externes, voire plus. Une autre source externe peut être par exemple un capteur optique embarqué sur le porteur du radar, les données reçues par le capteur étant alors transférées aux moyens de traitement du 5 radar. Dans une étape suivante 23, les moyens de traitement effectuent la superposition de l'image SAR de base avec l'image secondaire produite par la source externe. Si plusieurs sources externes sont utilisées, la 10 superposition concerne l'ensemble des images secondaires avec l'image SAR. Dans ce cas, chaque image secondaire peut être superposée avec l'image SAR. Ainsi s'il y a deux images secondaires, on effectue deux superpositions. La superposition consiste à mettre en regard les données numériques 15 constituant une image du domaine. Des méthodes de superposition seront décrites par la suite. Dans une étape suivante 24, des couleurs sont affectées aux différents éléments de l'image SAR en regard du résultat de la superposition des 20 images. Par exemple, si la représentation MNT indique qu'une zone de l'image correspond à une surface d'eau, la mer notamment, la zone peut être coloriée en bleu. L'image fournie par le moteur de recherche donne par exemple des informations plus nuancées sur la texture des éléments. Les couleurs attribuées en final peuvent être arbitraires ou non, et sont 25 notamment destinées à rendre plus compréhensibles l'image SAR. Plusieurs solutions peuvent être utilisées pour superposer la ou les images secondaires avec l'image SAR. Pour effectuer la superposition de toutes ces représentations, image SAR, image MNT et image externe, il faut les recaler 30 géographiquement et les mettre toutes à une même échelle. Dans une première solution, les différentes images peuvent être référencées par rapport à un point singulier présent dans l'image SAR et dans les images secondaires. Les moyens de traitement radar peuvent utiliser des informations GPS pour référencer les différentes images par rapport à ce 35 point singulier. En particulier, on utilise les coordonnées GPS du point 3037660 6 singulier, ces coordonnées étant les coordonnées de référence pour toutes les images superposées. Les images SAR sont par exemple recalées par rapport aux images secondaires, MNT et autres, par corrélation dans l'image. Comme indiqué 5 précédemment, les coordonnées géographiques d'une image SAR sont par exemple obtenues par le système de géo-référencement du porteur. Une découpe, en zones, des images secondaires, MNT et autres, est effectuée grâce à ces coordonnées géographiques pour réaliser la superposition des images, les zones correspondantes entre images étant 10 superposées. Un recalage est effectué par adaptation de la taille des images secondaires par étirement des données des images secondaires correspondant au géoréférencement des données de l'image SAR, l'étirement correspondant à un changement d'échelle. Les données des images sont notamment les pixels 15 ou les données d'altitude pour la représentation MNT. L'étirement joue sur les positions des pixels ou des points de mesures d'altitude dans l'image. Une fois cette découpe effectuée, il peut être nécessaire de faire une superposition fine des deux images. Cette superposition se fait par exemple sur des points remarquables. Les images étant numériques, la superposition 20 peut également se faire par une corrélation numérique des deux images, l'image SAR et l'image secondaire, permettant de mesurer les déplacements entre les deux images. A cet effet on peut par exemple transformer une image secondaire type vidéo, issue d'un moteur de recherche ou d'un capteur optique notamment, en niveaux de gris pour plus de facilités, puis en 25 effectuant un étirement. On utilise par ailleurs un opérateur Laplacien d'ordre 1 pour déterminer plus précisément les contours des objets ou éléments des images selon des techniques connues, par rapport à un seuil moyen. Une fois les dimensions ajustées, et donc la superposition réalisée dans 30 l'étape correspondante 23, l'affectation des couleurs sur les éléments de l'image SAR peut se faire dans l'étape suivante 24 par une corrélation point à point, en faisant correspondre les informations de teinte (rouge, vert et bleu du codage numériques) récupérées de l'image secondaire. L'intensité est appliquée en utilisant par exemple directement l'information issue de 35 l'image SAR.

3037660 7 Un traitement classique de contours est par exemple effectué afin d'éviter que les couleurs débordent des contours. Une utilisation de gradient d'intensité de couleurs est par exemple effectuée en étiquetant les zones de l'image SAR par unicité de couleur, la couleur 5 étant uniforme sur toute une zone. Pour une cible mobile présente sur une image SAR, on ne connaît pas a priori sa couleur, du moins dans le cas général. En effet, cette cible n'est pas présente dans les images secondaires qui sont préenregistrées, en 10 particulier pour les images issues de moteurs de recherches ou de modèles MNT. Dans un traitement en présence de cibles mobiles, celles-ci sont recalées dynamiquement sur l'image SAR et une couleur arbitraire peut leur attribuée, cette couleur devant être différente du fond pour aider à leur visualisation.

15 Dans le cas où l'image secondaire est produite par un capteur optique en temps réel, les cibles mobiles peuvent être étiquetées avec des couleurs en relation avec les couleurs de la cible réelle. Dans une variante de colorisation, pour optimiser la couleur, on utilise par 20 exemple les couleurs issues du fichier du moteur de recherche et on règle l'intensité de la couleur proportionnellement à l'intensité du signal rétrodiffusé dans l'image SAR. Tous ces traitements de colorisation des images SAR à l'aide de sources 25 d'images externes, peuvent être effectués par les moyens 6 de traitement radar sans aménagement particulier. Seules quelques interfaces de communications supplémentaires sont à prévoir, éventuellement. Les figures 3a à 3d illustrent à titre d'exemple la coloration d'une image SAR 30 selon l'invention, à l'aide de fichiers d'images secondaires, plus particulièrement à l'aide d'un fichier MNT ou à l'aide d'une image préenregistrée fournie par un moteur de recherche. La figure 3a présente l'image SAR 30 de base en sortie de traitement radar. L'image optique de la zone imagée est donnée par la figure 3b. La figure 3c 35 présente l'image fournie par le moteur de recherche. Le fichier MNT 3037660 8 correspondant à la zone imagée 31 est par ailleurs disponible. En distinguant la terre 32 de la mer 33 grâce au fichier MNT, on aboutit à l'image colorisée présentée par la figure 3d. Dans cet exemple de colorisation, la mer est représentée en bleu et la terre en rouge. L'invention permet avantageusement de banaliser et de simplifier la formation des opérateurs qui pourront ainsi plus se concentrer sur leur mission grâce à un moindre effort d'interprétation des images. 5 10

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de colorisation d'images SAR produites par un radar, caractérisé en ce que pour la colorisation d'une image SAR, ledit procédé comporte au moins les étapes suivantes : une étape (21) d'acquisition de données par ledit radar pour obtenir ladite image SAR (1, 30) couvrant un domaine géographie donné (31) ; - une étape (22) d'acquisition d'au moins une image secondaire (2, 3) couvrant ledit domaine produite par une source (4, 5) externe au radar, la dite image fournissant des informations de couleurs des éléments composant ladite image SAR ; une étape (23) de superposition de ladite image SAR et de ladite image secondaire ; - une étape (24) d'affectation de couleurs auxdits éléments en fonction de leur position dans ladite image secondaire superposée.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite source externe est un fichier d'images préenregistrées (5).
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les images 20 préenregistrées sont fournies par un moteur de recherche.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite source externe est un modèle numérique de terrain (4), ladite image secondaire étant une représentation (2) dudit domaine dans ledit modèle. 25
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite source externe est un capteur optique embarqué sur le porteur dudit radar. 30