EP2567538A1 - Imaging method - Google Patents

Imaging method

Info

Publication number
EP2567538A1
EP2567538A1 EP11723534A EP11723534A EP2567538A1 EP 2567538 A1 EP2567538 A1 EP 2567538A1 EP 11723534 A EP11723534 A EP 11723534A EP 11723534 A EP11723534 A EP 11723534A EP 2567538 A1 EP2567538 A1 EP 2567538A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
photodetectors
matrix
intensity values
photodetector
final image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP11723534A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Laurent Brouard
Cyrille Tourneur
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space SAS
Original Assignee
Astrium SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Astrium SAS filed Critical Astrium SAS
Publication of EP2567538A1 publication Critical patent/EP2567538A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • H04N25/44Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array
    • H04N25/445Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array by skipping some contiguous pixels within the read portion of the array
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules
    • H04N23/69Control of means for changing angle of the field of view, e.g. optical zoom objectives or electronic zooming
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/711Time delay and integration [TDI] registers; TDI shift registers

Definitions

  • the present invention relates to an imaging method that is intended to be implemented from an aircraft or a spacecraft, as well as an imaging system that is adapted to implement such a method.
  • the final image that is provided to the user is typically constructed by assigning in English) directly the intensity values that have been captured at the pixels of an image matrix that reproduces the matrix of photodetectors. All the photodetectors then correspond one by one to the pixels of the image matrix, and intensity values that have been captured by two adjacent photodetectors are assigned to two pixels that are also adjacent in the matrix of the final image.
  • image capture mode in English
  • the intensity values that are entered are assigned to the pixels of the matrix of the final image in a way that is adapted at each input mode.
  • the final image is reconstructed by assigning pixels of different segments of the final image matrix, intensity values that have been captured at different times of the image.
  • scene scanning by the camera system Such a push-broom acquisition mode is used in a scanner or a photocopier, for example.
  • the push-broom mode is also used to photograph portions of the earth's surface from a satellite. In this case, the scanning of a portion of the terrestrial surface is achieved by scrolling the pointing direction of the optics.
  • pixels adjacent to the final image still reproduce elementary areas of the photographed scene that are separated by the size of a photodetector, divided by the magnification of the optical image. shooting for conditions shots used.
  • this separation distance between two elementary areas of the Earth's surface that are reproduced on neighboring pixels in the final image array is referred to as the ground-based resolution or sampling distance, and designated by GSD for "Ground Sampling Distance" in English.
  • modulation transfer function commonly referred to as FTM. It is equal to the quotient of the contrast of a periodic modulation in the final image, by the real contrast of this modulation in the photographed scene.
  • the value of the modulation transfer function decreases as the spatial frequency of the modulation increases.
  • the value of the modulation transfer function is limited by several effects, among which an effect of the viewing optics and the effects of the photodetectors which are used. In particular, an increase in the diameter of the pupil of the shooting optics makes it possible to increase the modulation transfer function. Conversely, nonzero individual dimensions of photodetectors and possible crosstalk that occurs between neighboring photodetectors contribute to reducing the modulation transfer function.
  • An object of the present invention is then to increase the modulation transfer function, with regard to the effects of photodetectors on the values of this function.
  • Another object of the invention is to reduce the dimensions of the image optics, with constant values of the resolution and the modulation transfer function. Such a reduction in the dimensions of the optics is intended to reduce the cost of this optics, its size and mass. Consequently, it is also a question of reducing the dimensions of an aircraft or a spacecraft on which this optics is installed, as well as the costs of launching such a spacecraft.
  • aims of the invention relate both to an acquisition mode in which an array of photodetectors is used to acquire the two-dimensional image information in a single exposure, an acquisition mode in which image lines are captured one by one, or a push-broom mode of acquisition.
  • the final image that is provided by a method according to the invention is composed of intensity values which are respectively assigned to pixels of a matrix of this final image, this image matrix consisting of columns. adjacent and adjacent lines of pixels.
  • the invention proposes an imaging method which comprises the following steps:
  • this instrument comprising a shooting optics and at least one photodetector matrix which is arranged in a focal plane of the optical pickup views, this matrix of photodetectors being itself constituted of adjacent columns and adjacent lines of photodetectors;
  • 121 construct the final image by assigning some of the intensity values that were captured in step 121 to the pixels of the final image array.
  • the intensity values which are input at step 121 are restricted to a selection of one photodetector out of two along the columns and along the lines of the photodetector matrix, so as to constitute a surface selection of a four out of four photodetectors in this matrix of photodetectors;
  • step / 3 / the pixels of the matrix of the final image to which the intensity values which have been input by the Selected photodetectors are adjacent to each other along the columns and lines of the final image matrix.
  • two photodetectors that are used to capture intensity values rendered in the final image are separated by at least one other intermediate photodetector in the photodetector array.
  • no crosstalk occurs between photodetectors whose intensity values are used for the final image.
  • the limitation of the modulation transfer function due to the crosstalk between neighboring photodetectors is thus eliminated.
  • the resolution in the focal plane of the shooting optics resulting from the size of each photodetector is twice as small as the resolution associated with each pixel in the image. final image.
  • the matrix of photodetectors can be chosen with a step of photodetectors which is twice as small as in a method which does not use the invention.
  • each photodetector individually, resulting from its non-zero dimensions, is then reduced.
  • the collector surface of each photodetector causes a convolution operation by a window function that is narrower.
  • the decrease in the individual size of the photodetectors also contributes to increasing the value of the modulation transfer function, at a constant value of the resolution of the final image. More precisely, the modulation transfer function is increased by a multiplying factor of approximately 0.90 / 0.64, for the spatial frequency which corresponds to the resolution of the final image.
  • Step 121 of a method according to the invention may therefore consist in first selecting the photodetectors whose intensity values will be read, then read only these intensity values of the selected photodetectors.
  • the intensity values that are captured by all the photodetectors can be read first as a whole, then only those that have been captured by those photodetectors that belong to the selection are used or stored. In other words, the selection of the photodetectors according to the invention can take place before or after the reading of the intensity values entered.
  • the invention proposes an imaging method that comprises the following steps:
  • the recording instrument on board the aircraft or the spacecraft, the instrument comprising the optics and at least one photodetector line which is arranged in the focal plane of the camera.
  • this imaging optics, the line of photodetectors being itself constituted by photodetectors which are adjacent and aligned in a longitudinal direction;
  • the intensity values that have been entered are restricted to a selection of one photodetector out of two along the longitudinal direction of the photodetector line, and the exposures are carried out so that the view of the scene is displaced in the focal plane by twice the width of the photodetectors measured perpendicularly to the longitudinal direction, between two exposures; and in step / 3 /, the pixels of the matrix of the final image to which the intensity values which have been inputted during the successive exposures by the selected photodetectors are assigned are adjacent to one another according to the columns and the lines of the final image matrix.
  • the camera may comprise at least one mat of photodetectors having several lines of photodetectors which are adjacent parallel to the longitudinal direction, in the focal plane of the optics of shooting.
  • These photodetector lines may belong to at least one matrix which is adapted to capture the radiation intensity values in step 121 according to a TDI type acquisition mode, for "time delay integration" in English.
  • the image acquisition is carried out line by line, during a succession of exposure sequences of the matrix and simultaneous reading of the intensity values entered, these sequences being carried out each time the view of the scene is displaced in the focal plane by a distance equal to the individual width of the photodetector lines measured perpendicular to the longitudinal direction of the lines.
  • the intensity values that are assigned to the pixels of the final image are restricted to one out of two photodetector selection in each row of the array, and to a sequence of matrix exposure and read intensity values entered in TDI mode every two sequences.
  • the imaging methods according to the invention are particularly suitable for terrestrial imaging applications.
  • the camera is embarked on board an aircraft or a satellite orbiting the Earth, and the scene is constituted by a surface portion of the Earth.
  • the improvements in the modulation transfer function that result from the invention for the contribution of the photodetector crosstalk and that of the photodetector dimensions, can be used to reduce the size of the imaging optics.
  • the camera can have a footprint and a mass that are reduced. Manufacturing savings from this instrument result, as well as reductions in the cost of an aircraft or satellite on board the instrument.
  • the invention furthermore proposes imaging systems which are adapted to implement the methods characterized above, respectively for a mode of acquisition in a single exposure of the two-dimensional image information and for a mode of imaging. acquisition line by line, the latter possibly being of the TDI type.
  • FIG. 1 is a perspective view of an imaging system that is adapted to implement a method according to the invention with a mode of acquisition in a single exposure of the two-dimensional image information;
  • FIG. 2 schematically shows a correspondence between photodetectors and final image pixels
  • FIG. 3 illustrates a variant of the implementation of FIG. 1
  • FIG. 4 illustrates an application of the invention to an acquisition mode of the push-broom type
  • FIGS. 5a and 5b illustrate an implementation of the invention with an acquisition mode of the TDI type
  • FIG. 6 is a diagram comparing a sizing of a shooting optics using the invention and without using it.
  • Figures 1 to 5a and 5b are diagrams of optical principles, so that the dimensions of the elements that are shown correspond neither to real dimensions nor to real size ratios.
  • identical references which are indicated in different figures designate identical elements or which have identical functions.
  • the numbers of columns and lines that are shown for the arrangement of photodetectors in the focal plane, as well as the numbers of columns and rows of the final image matrix do not correspond to actual implementations. of the invention but have been limited for clarity of the figures.
  • FIG. 1 shows schematically a satellite S in orbit above the Earth, denoted T.
  • the satellite S may be of the geostationary type, but not necessarily.
  • a recording instrument 10 is embarked aboard the satellite S, to capture at least one image of a portion F of the surface of the Earth, which constitutes the photographed scene.
  • the image data is transmitted by a transmitter 40 which is also embarked on board the satellite S, towards a terrestrial station U of a user of the captured image.
  • the user station U comprises a receiver 50 of the data transmitted by the transmitter 40.
  • the transmission mode of these image data between the transmitter 40 and the receiver 50 may be arbitrary, for example of the wave type. radio or laser signals.
  • the camera 10 comprises, in a first mode of implementation of the invention:
  • the shooting optics 1 may be a telescope of a type known before the invention. It is represented symbolically in the form of a convergent lens, without limitation with respect to its actual structure.
  • the photodetector array 20 consists of adjacent columns and adjacent lines of the photodetectors 2, and each photodetector 2 is adapted to capture the intensity value of the radiation that it receives from an elementary zone ZE of the surface portion.
  • This elementary zone ZE of the portion F is thus optically conjugated by the optics 1 with the corresponding photodetector 2.
  • a steerable mirror 3 may be arranged on board the satellite S in front of the input of the optical camera 1, to orient the pointing direction DP of the optical lens 1 towards the terrestrial surface portion F.
  • the steerable mirror 3 is not essential for the invention, and the pointing of the shooting optics 1 can be achieved alternately by using a steerable support for this optics on board the satellite S.
  • This score can still be achieved suitably varying the attitude of the satellite S as a whole, in a manner known to those skilled in the art.
  • the shooting optics 1 can be supported on board the satellite S with an orientation which is fixed with respect to the platform of the satellite.
  • the control unit 30 controls in particular the reset, accumulation and reading operations of each photodetector 2 to obtain the value of the intensity of the radiation which is received by this photodetector at each exposure.
  • An image reconstruction unit 60 assigns, or assigns, the intensity values that are captured by the photodetectors 2 to the pixels of a matrix of the final image that is provided to the user. This assignment is performed according to the coordinates of each photodetector 2 in the matrix 20, and the coordinates of each pixel in the matrix of the final image. In the usual way, the pixels to which the intensity values that have been input are assigned are adjacent to each other according to columns and lines of the final image matrix.
  • the reconstruction unit 60 can be embarked on board the satellite S, in which case the data of the final image is transmitted by the transmitter 40 to the receiver 50. Alternatively and in accordance with Figure 1, the reconstruction unit 60 may be located on Earth. In this case, the data that is transmitted between the satellite S and the earth station U may be the intensity values that are captured by the photodetectors 2.
  • control unit 30 is adapted to select a single photodetector 2 out of two along the columns and along the lines of the photodetector matrix 20, so as to constitute a surface selection of one photodetector out of four in the matrix of photodetectors 20. After exposure of the matrix 20 to the radiation that comes from the terrestrial surface portion F, the unit 30 controls a reading of the intensity values that have been captured by those of the photodetectors 2 which are selected .
  • the operation of the image reconstruction unit 60 is then restricted to the intensity values that have been captured by the selected photodetectors, while affecting those intensity values inputted only by the selected photodetectors to pixels that are adjacent between them in the final image matrix.
  • the camera 10 and the reconstruction unit 60 which is adapted for such operation together form the imaging system of the invention.
  • FIG. 2 illustrates the assignment according to the invention of intensity values to the pixels of the final image.
  • FIG. 2 represents the photodetector matrix 20.
  • CDET collectively denotes the columns of this matrix of photodetectors 20, and L D AND denotes the lines thereof.
  • the crosses indicate which photodetectors 2 of the matrix 20 are selected according to the invention.
  • the right part of Figure 2 represents the pixel matrix of the final image that is provided to the user.
  • This image matrix is designated globally by the reference IF, and PI denotes the individual pixels of the image matrix IF.
  • CIF denotes the columns of pixels of the image matrix IF, and LIF denotes the rows of pixels of the same image matrix.
  • the arrows show the assignment to the pixels PI of the image matrix IF, intensity values that are captured by the photodetectors 2 selected. Intensity values are thus assigned to all the pixels PI, these being adjacent to each other according to the columns C
  • the selection ratio of the photodetectors 2 is one in two in each column CDE T and in each line LDET of the matrix 20, so as to obtain a surface selection ratio of one in four over the entire matrix 20.
  • the matrix 20 of the photodetectors has twice as many columns and rows as the matrix of the final image IF. For this reason, the image that is formed in the focal plane PF is said to be oversampled with respect to the final image IF.
  • the photodetector matrix 20 must comprise 1280 columns CDET of photodetectors and 960 lines LDE T of photodetectors.
  • the invention consists in tightening the rows and columns of the matrix 20, removing one out of two in both directions.
  • the resolution R of the final image IF that is to say the distance to the ground in the portion of terrestrial surface F which corresponds to the passage of a column or a line of pixels PI in the final image at the next column or pixel line is twice the resolution of the view which is formed in the focal plane PF on the photodetector matrix 20.
  • x denotes the distances that correspond to this resolution R, on the matrix of photodetectors 20 and in the final image IF.
  • the dimension of the sides of the elementary zone ZE is therefore R / 2.
  • the intensity values that are used according to the invention for constructing the final image IF come from photodetectors 2 which are never adjacent to each other in the matrix 20, no crosstalk intervenes which could disturb these values.
  • the size of the photodetectors 2 of the matrix 20 which is used to implement the invention is half that which would be used without the invention to obtain an identical resolution R of the final image IF with a correspondence one for one between the photodetectors of the matrix 20 and the pixels PI of the final image IF.
  • This dimension of the photodetectors, which is reduced by the invention, improves the modulation transfer function, in a further way with respect to the suppression of inter-photodetector crosstalk.
  • the intensity values that are captured by those of the photodetectors 2 that are not selected are not transmitted by the transmitter 40.
  • the control unit 30 can be programmed so that these intensity values of the Non-selected photodetectors are not read at the end of each exposure of the matrix 20.
  • FIG. 3 illustrates a variant of the invention when the matrix of photodetectors 20 is replaced by at least one, for example one, line of photodetectors 2 which are adjacent and aligned in a longitudinal direction denoted DL.
  • a line of photodetectors may be constituted by an autonomous strip 21 of photodetectors.
  • V designates the ground track of the satellite S as it moves on its orbit.
  • the shooting optics 1 forms, on the strip 21, the image of a band of the terrestrial surface portion F.
  • the references B ⁇ to B 3 denote bands which correspond to at three different times. They are shifted parallel to the trace V.
  • the image of the terrestrial surface portion F is taken line by line, bringing together the images of the bands of the portion F which are captured during successive exposures.
  • a photodetector 2 out of two is selected by the control unit 30 for all the exposures, along the direction DL, and the unit 30 further synchronizes the successive exposures of the bar 21 with the scrolling of the satellite S on the trace V. This synchronization is to trigger each exposure so that the ground strips Bi, B 2 , B 3l ... are successively offset parallel to the trace V by twice the individual width R / 2 of these bands.
  • the image of the portion F in the focal plane PF is displaced perpendicularly to the direction DL by twice the width of the photodetectors 2 between two successive exposures, the width of the photodetectors 2 to be considered being also measured perpendicular to the direction DL
  • the selection of one line in two in the photodetector matrix 20 of the embodiment of FIG. 1 is replaced by an appropriate frequency of the exposures with respect to the scrolling of the satellite S.
  • the image reconstruction unit 60 then assigns to the pixels PI of the final image matrix IF these intensity values that have been entered during the successive exposures by the selected photodetectors 2.
  • the pixels PI to which the intensity values that have been input by the selected photodetectors of the strip 21 are still located are still adjacent to one another according to the columns C [ F and the lines L
  • two of the bands Bi,, B 3 , ... of the portion F which are acquired during different exposures are shifted by a distance to the ground which is equal to 2 n times the resolution R / 2 of the image.
  • final IF, n being an integer, while each band has an individual width which is equal to R / 2.
  • FIGS. 1 to 3 may be combined with a push-broom image acquisition mode.
  • a push-broom image acquisition mode Such a mode of acquisition is supposed to be known, so that it is not necessary to recall the principle in detail.
  • the main push-broom mode parameters are illustrated in Figure 4:
  • V again designates the ground track of the displacement of the satellite S in its orbit, around the Earth denoted T;
  • B is either the land surface portion F of Figure 1 or one of the bands B2, B3, ⁇ ⁇ ⁇ of Figure 3;
  • w is the elementary swath size, corresponding to each exposure and to the length of the matrix 20 or of the bar 21, in the longitudinal direction DL;
  • AC is the accessible corridor for shooting on the surface of the Earth T, which is obtained by varying the pointing direction DP perpendicular to the ground track V.
  • the pointing direction DP can be varied between two successive exposures by changing the orientation of the mirror 3, or by switching the satellite S along its axis of rotation. But any other mode of variation of the pointing direction DP can be used alternately.
  • Figures 5a and 5b illustrate an adaptation of the invention to the particular type of acquisition which is designated by TDI.
  • the lower part of Figure 5a is an enlarged and schematic view of the TDI detector that is used. Items that have already been described and are not changed are not repeated.
  • the matrix of photodetectors 20 is of the CCD-TDI type, for example with four adjacent lines of photodetectors 2, referenced 20a to 20d, and a transfer register, referenced 20z. Z denotes the reading output of the matrix 20.
  • each line 20a-20d of the matrix 20 itself comprises 1280 photodetectors 2 which are adjacent in the longitudinal direction DL.
  • the selection of the photodetectors 2 in the lines 20a-20d, identical for all the exposures, is the same as that described with reference to the left part of FIG. 2, but the reading of the intensity values which are captured by these selected photodetectors is carried out in accordance with the TDI acquisition mode.
  • the intensity values that are assigned to the pixels PI of the final image matrix IF are sums of elementary intensity values that are captured during successive exposures by photodetectors offset perpendicularly to the direction DL.
  • FIG. 5b shows how each intensity value is acquired perpendicularly to the direction DL, that is to say in the direction of the columns of the matrix 20.
  • the positions of the matrix 20 with respect to the image of the portion of surface F in the focal plane PF are represented at successive instants T 0 + j tj, T 0 being an initial moment, t, being the integration time TDI and j being an integer successively equal to 1, 2, 3 , ...
  • the image of the ground strip Bi is formed on the line 20d of photodetectors at the instant T 0 + tj, then on the line 20c at the instant T 0 + 2-tj, then on the line 20b at the instant T 0 + 3-tj, and finally on the line 20a at the instant T 0 +4 tj.
  • the view of the scene F has moved in the focal plane PF perpendicular to the longitudinal direction DL by one time the individual width of the photodetector lines 20a-20d, also measured. perpendicular to the DL direction.
  • the intensity values which are thus transferred to the transfer register 20z at times T 0 + 5 tj, T 0 + 7 tj, etc., that is to say at one integration time out of two, are then only retained and assigned to adjacent LIF lines in the final IF image. Furthermore, within each of these lines L iF , the intensity values that are assigned to the successive pixels PI result from a selection of one of two values that are delivered by the transfer register 20z to each sequence TDI playback.
  • the shooting optics 1 may have a focal length that is greater than a focal length that would also produce the resolution R of the final image IF if this final image was composed of intensity values captured by adjacent photodetectors 2 in the focal plane PF, at constant size of the photodetectors.
  • the focal length of the optics 1 can be increased compared to an imaging method as known before the invention.
  • the input pupil of the optical optics can be sized for the resolution value which corresponds to twice the pitch of the photodetectors in the matrix 20 or the strip 21, instead of a single one. times the value of this photodetector step as is usually applied.
  • the components of this optics must have dimensions that are compatible with the resolution of the final image IF , and with the desired values for the modulation transfer function.
  • a diameter of each mirror of this optic is selected so that the entrance pupil causes a diffraction which does not reduce the resolution of the final image IF, nor the modulation transfer function.
  • the dimensions of the optics 1 can be reduced, for example by a factor of 2.
  • the price of the instrument Shooting is reduced accordingly, and its installation on board the aircraft or spacecraft is facilitated.
  • the weight of the optics is also reduced, which is an important advantage for an instrument that is onboard a satellite, compared to the constraints that are related to the launch of the satellite.
  • the invention makes it possible to reduce the spectrum aliasing effect, which is known as aliasing in English. This effect results from the sampling of the image by the photodetectors, and intervenes in the spatial frequency decomposition of this image.
  • the diffraction that is produced by the optics of shooting causes low-pass filtering of the images.
  • spatial frequencies This diffraction reduces the amplitudes of the spatial frequencies which are folded, to a greater extent than the non-folded frequencies.
  • the invention further decreases the amplitudes of folded spatial frequencies, so that the effect of spectrum folding is even less important.
  • Figure 6 is a diagram that compares the values of the function of modulation transfer, with identical resolution of the final image, for a final image that is acquired and reconstructed according to the invention (curve in solid lines) and without the invention (curve in dashed lines).
  • Obtaining the final image without the invention corresponds to the reading of all the adjacent photodetectors which are located in the focal plane of the optics, and the assignment one by one of all the values of intensity read at the pixels of the final image.
  • the diameter of the input pupil of the imaging optics is indicated on the abscissa, and the values of the modulation transfer function are indicated on the ordinate. This diagram shows in particular that for the value of 20% of the modulation transfer function, the diameter of the entrance pupil can be reduced from about 1700 mm to about 1050 mm.
  • the invention makes it possible to reduce in a large proportion the size of the entrance pupil of the optical optics, at the same time as its focal length can be increased.
  • This optic therefore has an opening which is greatly reduced, and the optical aberrations which are related to this opening, such as spherical aberration, coma and astigmatism, are reduced accordingly.
  • this reduction of the opening facilitates the realization of the dioptric and catadioptric surfaces which constitute the camera, by reducing the necessary radii of curvature.
  • the invention can be reproduced by adapting these modes of implementation in various ways, depending on each application of the imaging system.
  • the invention can be implemented as well from any spacecraft, of the satellite or space probe type, or from any aircraft, of the type of exploration aircraft or unmanned aircraft, in particular .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Image Input (AREA)

Abstract

The invention relates to an imaging method, including reconstructing a final image (IF) from intensity values inputted by a limited selection of photodetectors (2). One out of every two photodetectors is selected along columns (CDET) and rows (LDET). The final image has a resolution that is double that of a picture within the plane of the photodetectors. With identical resolution, the modulation transfer function is improved relative to an image that would be inputted while using all the photodetectors. Additionally, an image-sensing optical system that is used for an imaging method according to the invention can be of reduced size and weight, having constant resolution and constant modulation transfer functions.

Description

PROCEDE D'IMAGERIE  IMAGING METHOD
La présente invention concerne un procédé d'imagerie qui est destiné à être mis en œuvre à partir d'un aéronef ou d'un engin spatial, ainsi qu'un système d'imagerie qui est adapté pour mettre en œuvre un tel procédé. The present invention relates to an imaging method that is intended to be implemented from an aircraft or a spacecraft, as well as an imaging system that is adapted to implement such a method.
Lorsqu'une matrice de photodétecteurs est utilisée pour saisir des valeurs d'intensité d'une vue qui est formée par une optique de prise de vues, l'image finale qui est fournie à l'utilisateur est généralement construite en affectant («assigning» en anglais) directement les valeurs d'intensité qui ont été saisies aux pixels d'une matrice d'image qui reproduit la matrice des photodétecteurs. Tous les photodétecteurs correspondent alors un à un aux pixels de la matrice d'image, et des valeurs d'intensité qui ont été saisies par deux photodétecteurs adjacents sont affectées à deux pixels qui sont aussi adjacents dans la matrice de l'image finale.  When a photodetector array is used to capture intensity values of a view that is formed by a shooting optics, the final image that is provided to the user is typically constructed by assigning in English) directly the intensity values that have been captured at the pixels of an image matrix that reproduces the matrix of photodetectors. All the photodetectors then correspond one by one to the pixels of the image matrix, and intensity values that have been captured by two adjacent photodetectors are assigned to two pixels that are also adjacent in the matrix of the final image.
Mais il existe d'autres modes de saisie d'image («image capture mode» en anglais), et les valeurs d'intensité qui sont saisies sont affectées aux pixels de la matrice de l'image finale d'une façon qui est adaptée à chaque mode de saisie. En particulier, lorsqu'une scène est saisie en mode push- broom, l'image finale est reconstruite en affectant aux pixels de segments différents de la matrice d'image finale, des valeurs d'intensité qui ont été saisies à des instants différents du balayage de la scène par le système de prise de vues. Un tel mode d'acquisition push-broom est utilisé dans un scanner ou une photocopieuse, par exemple. De façon connue, le mode push- broom est aussi utilisé pour photographier des portions de la surface terrestre depuis un satellite. Dans ce cas, le balayage d'une portion de la surface terrestre est réalisé par le défilement de la direction de pointage de l'optique de prise de vues.  But there are other modes of image capture ("image capture mode" in English), and the intensity values that are entered are assigned to the pixels of the matrix of the final image in a way that is adapted at each input mode. In particular, when a scene is captured in push-broom mode, the final image is reconstructed by assigning pixels of different segments of the final image matrix, intensity values that have been captured at different times of the image. scene scanning by the camera system. Such a push-broom acquisition mode is used in a scanner or a photocopier, for example. In known manner, the push-broom mode is also used to photograph portions of the earth's surface from a satellite. In this case, the scanning of a portion of the terrestrial surface is achieved by scrolling the pointing direction of the optics.
Toutefois, dans un tel mode d'acquisition push-broom, des pixels adjacents de l'image finale reproduisent encore des zones élémentaires de la scène photographiée qui sont séparées par la dimension d'un photodétecteur, divisée par le grossissement de l'optique de prise de vues pour les conditions de prise de vues utilisées. Pour l'application d'imagerie terrestre, cette distance de séparation entre deux zones élémentaires de la surface terrestre qui sont reproduites sur des pixels voisins dans la matrice d'image finale est appelée résolution ou distance d'échantillonnage au sol, et désignée par GSD pour «Ground Sampling Distance» en anglais. However, in such a push-broom acquisition mode, pixels adjacent to the final image still reproduce elementary areas of the photographed scene that are separated by the size of a photodetector, divided by the magnification of the optical image. shooting for conditions shots used. For the terrestrial imaging application, this separation distance between two elementary areas of the Earth's surface that are reproduced on neighboring pixels in the final image array is referred to as the ground-based resolution or sampling distance, and designated by GSD for "Ground Sampling Distance" in English.
Une autre caractéristique d'un procédé d'imagerie est la fonction de transfert de modulation, couramment désignée par FTM. Elle est égale au quotient du contraste d'une modulation périodique dans l'image finale, par le contraste réel de cette modulation dans la scène photographiée. La valeur de la fonction de transfert de modulation diminue lorsque la fréquence spatiale de la modulation augmente. La valeur de la fonction de transfert de modulation est limitée par plusieurs effets, parmi lesquels un effet de l'optique de prise de vues et des effets des photodétecteurs qui sont utilisés. En particulier, une augmentation du diamètre de la pupille de l'optique de prise de vues permet d'augmenter la fonction de transfert de modulation. A l'inverse, des dimensions individuelles non nulles des photodétecteurs et une éventuelle diaphonie («crosstalk» en anglais) qui se produit entre des photodétecteurs voisins contribuent à réduire la fonction de transfert de modulation.  Another feature of an imaging method is the modulation transfer function, commonly referred to as FTM. It is equal to the quotient of the contrast of a periodic modulation in the final image, by the real contrast of this modulation in the photographed scene. The value of the modulation transfer function decreases as the spatial frequency of the modulation increases. The value of the modulation transfer function is limited by several effects, among which an effect of the viewing optics and the effects of the photodetectors which are used. In particular, an increase in the diameter of the pupil of the shooting optics makes it possible to increase the modulation transfer function. Conversely, nonzero individual dimensions of photodetectors and possible crosstalk that occurs between neighboring photodetectors contribute to reducing the modulation transfer function.
Or l'obtention d'une fonction de transfert de modulation qui présente des valeurs élevées est recherchée, notamment pour les applications d'imagerie terrestre.  However obtaining a modulation transfer function which has high values is sought, especially for terrestrial imaging applications.
Un but de la présente invention consiste alors à augmenter la fonction de transfert de modulation, pour ce qui concerne les effets des photodétecteurs sur les valeurs de cette fonction.  An object of the present invention is then to increase the modulation transfer function, with regard to the effects of photodetectors on the values of this function.
Un autre but de l'invention consiste à réduire les dimensions de l'optique de prise de vues, à valeurs constantes de la résolution et de la fonction de transfert de modulation. Une telle réduction des dimensions de l'optique de prise de vues est destinée à réduire le coût de cette optique, son encombrement et sa masse. Par suite, il s'agit aussi de réduire les dimensions d'un aéronef ou d'un engin spatial à bord duquel cette optique est installée, de même que les coûts de lancement d'un tel engin spatial.  Another object of the invention is to reduce the dimensions of the image optics, with constant values of the resolution and the modulation transfer function. Such a reduction in the dimensions of the optics is intended to reduce the cost of this optics, its size and mass. Consequently, it is also a question of reducing the dimensions of an aircraft or a spacecraft on which this optics is installed, as well as the costs of launching such a spacecraft.
Ces buts de l'invention concernent aussi bien un mode d'acquisition d'image dans lequel une matrice de photodétecteurs est utilisée pour acquérir l'information bidimensionnelle d'image lors d'une seule exposition, qu'un mode d'acquisition dans lequel des lignes d'image sont saisies une à une, ou qu'un mode d'acquisition de type push-broom. These aims of the invention relate both to an acquisition mode in which an array of photodetectors is used to acquire the two-dimensional image information in a single exposure, an acquisition mode in which image lines are captured one by one, or a push-broom mode of acquisition.
De façon générale, l'image finale qui est fournie par un procédé selon l'invention est composée de valeurs d'intensité qui sont affectées respectivement à des pixels d'une matrice de cette image finale, cette matrice d'image étant constituée de colonnes adjacentes et de lignes adjacentes de pixels.  In general, the final image that is provided by a method according to the invention is composed of intensity values which are respectively assigned to pixels of a matrix of this final image, this image matrix consisting of columns. adjacent and adjacent lines of pixels.
Pour un mode d'acquisition en une seule exposition de l'information bidimensionnelle d'image, l'invention propose un procédé d'imagerie qui comprend les étapes suivantes :  For a mode of acquisition in a single exposure of the two-dimensional image information, the invention proposes an imaging method which comprises the following steps:
IM embarquer un instrument de prise de vues à bord d'un aéronef ou d'un engin spatial, cet instrument comprenant une optique de prise de vues et au moins une matrice de photodétecteurs qui est disposée dans un plan focal de l'optique de prise de vues, cette matrice de photodétecteurs étant elle-même constituée de colonnes adjacentes et de lignes adjacentes de photodétecteurs ; IM embark a camera on an aircraft or spacecraft, this instrument comprising a shooting optics and at least one photodetector matrix which is arranged in a focal plane of the optical pickup views, this matrix of photodetectors being itself constituted of adjacent columns and adjacent lines of photodetectors;
121 en utilisant l'instrument de prise de vues, saisir des valeurs d'intensité de rayonnement en provenance de zones élémentaires d'une scène ; puis 121 using the camera, enter radiation intensity values from elementary areas of a scene; then
121 construire l'image finale en affectant certaines des valeurs d'intensité qui ont été saisies à l'étape 121 aux pixels de la matrice d'image finale. 121 construct the final image by assigning some of the intensity values that were captured in step 121 to the pixels of the final image array.
Le procédé de l'invention est caractérisé en ce que : The method of the invention is characterized in that:
- les valeurs d'intensité qui sont saisies à l'étape 121 sont restreintes à une sélection d'un photodétecteur sur deux le long des colonnes et le long des lignes de la matrice de photodétecteurs, de façon à constituer une sélection surfacique d'un photodétecteur sur quatre dans cette matrice de photodétecteurs ; et the intensity values which are input at step 121 are restricted to a selection of one photodetector out of two along the columns and along the lines of the photodetector matrix, so as to constitute a surface selection of a four out of four photodetectors in this matrix of photodetectors; and
- à l'étape /3/, les pixels de la matrice de l'image finale auxquels sont affectées les valeurs d'intensité qui ont été saisies par les photodétecteurs sélectionnés sont adjacents entre eux selon les colonnes et les lignes de la matrice d'image finale. in step / 3 /, the pixels of the matrix of the final image to which the intensity values which have been input by the Selected photodetectors are adjacent to each other along the columns and lines of the final image matrix.
Ainsi, deux photodétecteurs qui sont utilisés pour saisir des valeurs d'intensité restituées dans l'image finale sont séparés par au moins un autre photodétecteur intermédiaire dans la matrice de photodétecteurs. De cette façon, aucune diaphonie ne se produit entre les photodétecteurs dont les valeurs d'intensité sont utilisées pour l'image finale. La limitation de la fonction de transfert de modulation qui est due à la diaphonie entre des photodétecteurs voisins est ainsi supprimée. En outre, dans un procédé selon l'invention, la résolution dans le plan focal de l'optique de prise de vues qui résulte de la dimension de chaque photodétecteur est deux fois plus petite que la résolution qui est associée à chaque pixel dans l'image finale. Alors, pour obtenir une résolution constante de l'image finale, la matrice des photodétecteurs peut être choisie avec un pas des photodétecteurs qui est deux fois plus petit que dans un procédé qui n'utilise pas l'invention. L'effet de moyenne de l'intensité lumineuse qui est saisie par chaque photodétecteur individuellement, résultant de ses dimensions non nulles, est alors réduit. En termes mathématiques, la surface collectrice de chaque photodétecteur provoque une opération de convolution par une fonction de fenêtre qui est moins large. Ainsi, la diminution de la dimension individuelle des photodétecteurs contribue aussi à augmenter la valeur de la fonction de transfert de modulation, à valeur constante de la résolution de l'image finale. Plus précisément, la fonction de transfert de modulation est augmentée d'un facteur multiplicatif de 0,90/0,64 environ, pour la fréquence spatiale qui correspond à la résolution de l'image finale.  Thus, two photodetectors that are used to capture intensity values rendered in the final image are separated by at least one other intermediate photodetector in the photodetector array. In this way, no crosstalk occurs between photodetectors whose intensity values are used for the final image. The limitation of the modulation transfer function due to the crosstalk between neighboring photodetectors is thus eliminated. Furthermore, in a method according to the invention, the resolution in the focal plane of the shooting optics resulting from the size of each photodetector is twice as small as the resolution associated with each pixel in the image. final image. Then, to obtain a constant resolution of the final image, the matrix of photodetectors can be chosen with a step of photodetectors which is twice as small as in a method which does not use the invention. The average effect of the light intensity which is captured by each photodetector individually, resulting from its non-zero dimensions, is then reduced. In mathematical terms, the collector surface of each photodetector causes a convolution operation by a window function that is narrower. Thus, the decrease in the individual size of the photodetectors also contributes to increasing the value of the modulation transfer function, at a constant value of the resolution of the final image. More precisely, the modulation transfer function is increased by a multiplying factor of approximately 0.90 / 0.64, for the spatial frequency which corresponds to the resolution of the final image.
Enfin, les valeurs d'intensité qui ne sont pas utilisées pour construire l'image finale, c'est-à-dire celles qui ont été saisies par ceux des photodétecteurs qui ne sont pas sélectionnés selon l'invention, peuvent ne pas être lues. L'étape de lecture des valeurs d'intensité après chaque exposition de la matrice des photodétecteurs est alors plus courte, si bien que des images peuvent être saisies à une fréquence supérieure. L'étape 121 d'un procédé selon l'invention peut donc consister à sélectionner d'abord les photodétecteurs dont les valeurs d'intensité vont être lues, puis à ne lire que ces valeurs d'intensité des photodétecteurs sélectionnés. Alternativement, les valeurs d'intensité qui sont saisies par tous les photodétecteurs peuvent être lues d'abord dans leur ensemble, puis seules celles qui ont été saisies par ceux des photodétecteurs qui appartiennent à la sélection sont utilisées ou mémorisées. Autrement dit, la sélection des photodétecteurs selon l'invention peut intervenir avant ou après la lecture des valeurs d'intensité saisies. Finally, the intensity values which are not used to construct the final image, that is to say those which have been captured by those of the photodetectors which are not selected according to the invention, may not be read. . The step of reading the intensity values after each exposure of the photodetector matrix is then shorter, so that images can be captured at a higher frequency. Step 121 of a method according to the invention may therefore consist in first selecting the photodetectors whose intensity values will be read, then read only these intensity values of the selected photodetectors. Alternatively, the intensity values that are captured by all the photodetectors can be read first as a whole, then only those that have been captured by those photodetectors that belong to the selection are used or stored. In other words, the selection of the photodetectors according to the invention can take place before or after the reading of the intensity values entered.
Pour un mode d'acquisition ligne par ligne, l'invention propose un procédé d'imagerie qui comprend les étapes suivantes :  For a line-by-line acquisition mode, the invention proposes an imaging method that comprises the following steps:
IM embarquer de même l'instrument de prise de vues à bord de l'aéronef ou de l'engin spatial, l'instrument comprenant l'optique de prise de vues et au moins une ligne de photodétecteurs qui est disposée dans le plan focal de cette optique de prise de vues, la ligne de photodétecteurs étant elle-même constituée de photodétecteurs qui sont adjacents et alignés selon une direction longitudinale ;  IM also board the recording instrument on board the aircraft or the spacecraft, the instrument comprising the optics and at least one photodetector line which is arranged in the focal plane of the camera. this imaging optics, the line of photodetectors being itself constituted by photodetectors which are adjacent and aligned in a longitudinal direction;
121 en utilisant l'instrument de prise de vues, saisir des valeurs d'intensité de rayonnement en provenance de zones élémentaires de la scène, lors d'expositions successives qui sont réalisées de sorte qu'une vue de la scène soit déplacée dans le plan focal perpendiculairement à la direction longitudinale de la ligne de photodétecteurs ; puis 121 using the camera, enter radiation intensity values from elementary areas of the scene, during successive exposures that are performed so that a view of the scene is moved in the plane focal perpendicular to the longitudinal direction of the line of photodetectors; then
/3/ construire l'image finale en affectant certaines des valeurs d'intensité qui ont été saisies à l'étape 121 aux pixels de la matrice d'image finale. / 3 / constructing the final image by assigning some of the intensity values that were captured in step 121 to the pixels of the final image array.
Un tel procédé selon l'invention est caractérisé en ce que : Such a method according to the invention is characterized in that:
- à l'étape 121, les valeurs d'intensité qui ont été saisies sont restreintes à une sélection d'un photodétecteur sur deux le long de la direction longitudinale de la ligne de photodétecteurs, et les expositions sont réalisées de sorte que la vue de la scène soit déplacée dans le plan focal de deux fois une largeur des photodétecteurs mesurée perpendiculairement à la direction longitudinale, entre deux expositions ; et - à l'étape /3/, les pixels de la matrice de l'image finale auxquels sont affectées les valeurs d'intensité qui ont été saisies lors des expositions successives par les photodétecteurs sélectionnés sont adjacents entre eux selon les colonnes et les lignes de la matrice d'image finale. in step 121, the intensity values that have been entered are restricted to a selection of one photodetector out of two along the longitudinal direction of the photodetector line, and the exposures are carried out so that the view of the scene is displaced in the focal plane by twice the width of the photodetectors measured perpendicularly to the longitudinal direction, between two exposures; and in step / 3 /, the pixels of the matrix of the final image to which the intensity values which have been inputted during the successive exposures by the selected photodetectors are assigned are adjacent to one another according to the columns and the lines of the final image matrix.
Les avantages de l'invention qui ont été énumérés plus haut pour un mode d'acquisition en une seule exposition de l'information bidimensionnelle d'image sont identiques pour un tel mode d'acquisition ligne par ligne.  The advantages of the invention which have been enumerated above for a mode of acquisition in a single exposure of the two-dimensional image information are identical for such a line-by-line acquisition mode.
En outre, ces deux modes de mise en œuvre de l'invention peuvent être combinés avec un mode de balayage du type push-broom. Selon un perfectionnement de l'invention pour le mode d'acquisition ligne par ligne, l'instrument de prise de vues peut comprendre au moins une matnce de photodétecteurs ayant plusieurs lignes de photodétecteurs qui sont adjacentes parallèles à la direction longitudinale, dans le plan focal de l'optique de prise de vues. Ces lignes de photodétecteurs peuvent appartenir à au moins une matrice qui est adaptée pour saisir les valeurs d'intensité de rayonnement à l'étape 121 selon un mode d'acquisition de type TDI, pour «time delay intégration» en anglais. Selon le mode TDI, l'acquisition d'image est effectuée ligne par ligne, lors d'une succession de séquences d'exposition de la matrice et de lecture simultanée des valeurs d'intensité saisies, ces séquences étant réalisées chaque fois que la vue de la scène est déplacée dans le plan focal d'une distance égale à la largeur individuelle des lignes de photodétecteurs mesurée perpendiculairement à la direction longitudinale des lignes. Dans une mise en uvre de l'invention combinée avec le mode TDI, les valeurs d'intensité qui sont affectées aux pixels de l'image finale sont restreintes à une sélection d'un photodétecteur sur deux dans chaque ligne de la matrice, et à une séquence d'exposition de la matrice et de lecture des valeurs d'intensité saisies en mode TDI toutes les deux séquences. In addition, these two embodiments of the invention can be combined with a push-broom scanning mode. According to an improvement of the invention for the row-by-line acquisition mode, the camera may comprise at least one mat of photodetectors having several lines of photodetectors which are adjacent parallel to the longitudinal direction, in the focal plane of the optics of shooting. These photodetector lines may belong to at least one matrix which is adapted to capture the radiation intensity values in step 121 according to a TDI type acquisition mode, for "time delay integration" in English. According to the TDI mode, the image acquisition is carried out line by line, during a succession of exposure sequences of the matrix and simultaneous reading of the intensity values entered, these sequences being carried out each time the view of the scene is displaced in the focal plane by a distance equal to the individual width of the photodetector lines measured perpendicular to the longitudinal direction of the lines. In an implementation of the invention combined with the TDI mode, the intensity values that are assigned to the pixels of the final image are restricted to one out of two photodetector selection in each row of the array, and to a sequence of matrix exposure and read intensity values entered in TDI mode every two sequences.
Les procédés d'imagerie selon l'invention sont particulièrement adaptés aux applications d'imagerie terrestre. Pour de telles applications, l'instrument de prise de vues est embarqué à bord d'un aéronef ou d'un satellite mis en orbite autour de la Terre, et la scène est constituée par une portion de surface de la Terre. Les améliorations de la fonction de transfert de modulation qui résultent de l'invention, pour la contribution de la diaphonie des photodétecteurs et celle des dimensions des photodétecteurs, peuvent être utilisées pour réduire la dimension de l'optique de prise de vues. Ainsi, à valeurs égales de la résolution de l'image finale et de la fonction de transfert de modulation pour la fréquence spatiale qui correspond à cette résolution, l'instrument de prise de vue peut posséder un encombrement et une masse qui sont réduits. Des économies de fabrication de cet instrument en résultent, de même que des réductions des coûts d'un aéronef ou d'un satellite à bord duquel l'instrument est embarqué. The imaging methods according to the invention are particularly suitable for terrestrial imaging applications. For such applications, the camera is embarked on board an aircraft or a satellite orbiting the Earth, and the scene is constituted by a surface portion of the Earth. The improvements in the modulation transfer function that result from the invention, for the contribution of the photodetector crosstalk and that of the photodetector dimensions, can be used to reduce the size of the imaging optics. Thus, at equal values of the resolution of the final image and the modulation transfer function for the spatial frequency that corresponds to this resolution, the camera can have a footprint and a mass that are reduced. Manufacturing savings from this instrument result, as well as reductions in the cost of an aircraft or satellite on board the instrument.
L'invention propose en outre des systèmes d'imagerie qui sont adaptés pour mettre en uvre les procédés caractérisés ci-dessus, respectivement pour un mode d'acquisition en une seule exposition de l'information bidimensionnelle d'image et pour un mode d'acquisition ligne par ligne, ce dernier pouvant éventuellement être du type TDI.  The invention furthermore proposes imaging systems which are adapted to implement the methods characterized above, respectively for a mode of acquisition in a single exposure of the two-dimensional image information and for a mode of imaging. acquisition line by line, the latter possibly being of the TDI type.
D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après d'exemples de mise en œuvre non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :  Other features and advantages of the present invention will emerge in the following description of nonlimiting exemplary embodiments, with reference to the appended drawings, in which:
- la figure 1 est une vue en perspective d'un système d'imagerie qui est adapté pour mettre en œuvre un procédé selon l'invention avec un mode d'acquisition en une seule exposition de l'information bidimensionnelle d'image ;  FIG. 1 is a perspective view of an imaging system that is adapted to implement a method according to the invention with a mode of acquisition in a single exposure of the two-dimensional image information;
- la figure 2 montre schématiquement une correspondance entre des photodétecteurs et des pixels d'image finale ;  FIG. 2 schematically shows a correspondence between photodetectors and final image pixels;
- la figure 3 illustre une variante de la mise en œuvre de la figure 1 ;  FIG. 3 illustrates a variant of the implementation of FIG. 1;
- la figure 4 illustre une application de l'invention à un mode d'acquisition du type push-broom ;  FIG. 4 illustrates an application of the invention to an acquisition mode of the push-broom type;
- les figures 5a et 5b illustrent une mise en œuvre de l'invention avec un mode d'acquisition du type TDI ;  FIGS. 5a and 5b illustrate an implementation of the invention with an acquisition mode of the TDI type;
- la figure 6 est un diagramme comparant un dimensionnement d'une optique de prise de vues en utilisant l'invention et sans l'utiliser. Les figures 1 à 5a et 5b sont des schémas de principes optiques, si bien que les dimensions des éléments qui sont représentés ne correspondent ni à des dimensions réelles ni à des rapports de dimensions réels. En outre, des références identiques qui sont indiquées dans des figures différentes désignent des éléments identiques ou qui ont des fonctions identiques. De même, les nombres de colonnes et de lignes qui sont représentés pour l'agencement des photodétecteurs dans le plan focal, ainsi que les nombres de colonnes et de lignes de la matrice d'image finale, ne correspondent pas à des mises en œuvre réelles de l'invention mais ont été limités pour la clarté des figures. - Figure 6 is a diagram comparing a sizing of a shooting optics using the invention and without using it. Figures 1 to 5a and 5b are diagrams of optical principles, so that the dimensions of the elements that are shown correspond neither to real dimensions nor to real size ratios. In addition, identical references which are indicated in different figures designate identical elements or which have identical functions. Likewise, the numbers of columns and lines that are shown for the arrangement of photodetectors in the focal plane, as well as the numbers of columns and rows of the final image matrix, do not correspond to actual implementations. of the invention but have been limited for clarity of the figures.
La figure 1 montre schématiquement un satellite S en orbite au dessus de la Terre, notée T. Le satellite S peut être du type géostationnaire, mais pas nécessairement. Un instrument de prise de vues 10 est embarqué à bord du satellite S, pour saisir au moins une image d'une portion F de la surface de la Terre, qui constitue la scène photographiée. Les données d'image sont transmises par un émetteur 40 qui est aussi embarqué à bord du satellite S, en direction d'une station terrestre U d'un utilisateur de l'image saisie. La station d'utilisateur U comprend un récepteur 50 des données qui sont transmises par l'émetteur 40. Le mode de transmission de ces données d'image entre l'émetteur 40 et le récepteur 50 peut être quelconque, par exemple du type à ondes radio ou par signaux laser.  Figure 1 shows schematically a satellite S in orbit above the Earth, denoted T. The satellite S may be of the geostationary type, but not necessarily. A recording instrument 10 is embarked aboard the satellite S, to capture at least one image of a portion F of the surface of the Earth, which constitutes the photographed scene. The image data is transmitted by a transmitter 40 which is also embarked on board the satellite S, towards a terrestrial station U of a user of the captured image. The user station U comprises a receiver 50 of the data transmitted by the transmitter 40. The transmission mode of these image data between the transmitter 40 and the receiver 50 may be arbitrary, for example of the wave type. radio or laser signals.
L'instrument de prise de vues 10 comprend, dans un premier mode de mise en œuvre de l'invention :  The camera 10 comprises, in a first mode of implementation of the invention:
- une optique de prise de vues 1 , qui est adaptée pour former une vue de la portion de surface terrestre F dans un plan focal noté PF ;  - Shooting optics 1, which is adapted to form a view of the land surface portion F in a focal plane denoted PF;
- au moins une matrice de photodétecteurs 20, qui est disposée dans le plan focal PF, et dont chaque photodétecteur est référencé individuellement 2 ; et  at least one matrix of photodetectors 20, which is arranged in the focal plane PF, and of which each photodetector is individually referenced 2; and
- une unité de commande 30, qui est adaptée pour contrôler une saisie de valeur d'intensité de rayonnement par chacun des photodétecteurs 2. L'optique de prise de vues 1 peut être un télescope d'un type connu avant l'invention. Elle est représentée symboliquement sous forme d'une lentille convergente, sans limitation par rapport à sa structure réelle. a control unit 30, which is adapted to control a radiation intensity value input by each of the photodetectors 2. The shooting optics 1 may be a telescope of a type known before the invention. It is represented symbolically in the form of a convergent lens, without limitation with respect to its actual structure.
La matrice de photodétecteurs 20 est constituée de colonnes adjacentes et de lignes adjacentes des photodétecteurs 2, et chaque photodétecteur 2 est adapté pour saisir la valeur d'intensité du rayonnement qu'il reçoit en provenance d'une zone élémentaire ZE de la portion de surface terrestre F. Cette zone élémentaire ZE de la portion F est donc conjuguée optiquement par l'optique 1 avec le photodétecteur 2 correspondant. Eventuellement, un miroir orientable 3 peut être disposé à bord du satellite S devant l'entrée de l'optique de prise de vues 1 , pour orienter la direction de pointage DP de l'optique 1 vers la portion de surface terrestre F. Toutefois, le miroir orientable 3 n'est pas indispensable pour l'invention, et le pointage de l'optique de prise de vues 1 peut être réalisé alternativement en utilisant un support orientable pour cette optique à bord du satellite S. Ce pointage peut encore être réalisé en variant convenablement l'attitude du satellite S dans son ensemble, d'une façon qui est connue de l'Homme du métier. Dans ce dernier cas, l'optique de prise de vues 1 peut être supportée à bord du satellite S avec une orientation qui est fixe par rapport à la plate-forme du satellite.  The photodetector array 20 consists of adjacent columns and adjacent lines of the photodetectors 2, and each photodetector 2 is adapted to capture the intensity value of the radiation that it receives from an elementary zone ZE of the surface portion. This elementary zone ZE of the portion F is thus optically conjugated by the optics 1 with the corresponding photodetector 2. Optionally, a steerable mirror 3 may be arranged on board the satellite S in front of the input of the optical camera 1, to orient the pointing direction DP of the optical lens 1 towards the terrestrial surface portion F. However, the steerable mirror 3 is not essential for the invention, and the pointing of the shooting optics 1 can be achieved alternately by using a steerable support for this optics on board the satellite S. This score can still be achieved suitably varying the attitude of the satellite S as a whole, in a manner known to those skilled in the art. In the latter case, the shooting optics 1 can be supported on board the satellite S with an orientation which is fixed with respect to the platform of the satellite.
L'unité de commande 30 contrôle en particulier les opérations de réinitialisation, d'accumulation et de lecture de chaque photodétecteur 2, pour obtenir la valeur de l'intensité du rayonnement qui est reçu par ce photodétecteur à chaque exposition.  The control unit 30 controls in particular the reset, accumulation and reading operations of each photodetector 2 to obtain the value of the intensity of the radiation which is received by this photodetector at each exposure.
Une unité de reconstruction d'image 60 affecte, ou attribue, les valeurs d'intensité qui sont saisies par les photodétecteurs 2 aux pixels d'une matrice de l'image finale qui est fournie à l'utilisateur. Cette affectation est réalisée en fonction des coordonnées de chaque photodétecteur 2 dans la matrice 20, et des coordonnées de chaque pixel dans la matrice de l'image finale. De façon usuelle, les pixels auxquels sont affectées les valeurs d'intensité qui ont été saisies sont adjacents entre eux selon des colonnes et des lignes de la matrice d'image finale. L'unité de reconstruction 60 peut être embarquée à bord du satellite S, auquel cas les données de l'image finale sont transmises par l'émetteur 40 au récepteur 50. Alternativement et conformément à la figure 1 , l'unité de reconstruction 60 peut être située sur Terre. Dans ce cas, les données qui sont transmises entre le satellite S et la station terrestre U peuvent être les valeurs d'intensité qui sont saisies par les photodétecteurs 2. An image reconstruction unit 60 assigns, or assigns, the intensity values that are captured by the photodetectors 2 to the pixels of a matrix of the final image that is provided to the user. This assignment is performed according to the coordinates of each photodetector 2 in the matrix 20, and the coordinates of each pixel in the matrix of the final image. In the usual way, the pixels to which the intensity values that have been input are assigned are adjacent to each other according to columns and lines of the final image matrix. The reconstruction unit 60 can be embarked on board the satellite S, in which case the data of the final image is transmitted by the transmitter 40 to the receiver 50. Alternatively and in accordance with Figure 1, the reconstruction unit 60 may be located on Earth. In this case, the data that is transmitted between the satellite S and the earth station U may be the intensity values that are captured by the photodetectors 2.
Selon l'invention, l'unité de commande 30 est adaptée pour sélectionner un seul photodétecteur 2 sur deux le long des colonnes et le long des lignes de la matrice de photodétecteurs 20, de façon à constituer une sélection surfacique d'un photodétecteur sur quatre dans la matrice de photodétecteurs 20. Après une exposition de la matrice 20 au rayonnement qui provient de la portion de surface terrestre F, l'unité 30 commande une lecture des valeurs d'intensité qui ont été saisies par ceux des photodétecteurs 2 qui sont sélectionnés.  According to the invention, the control unit 30 is adapted to select a single photodetector 2 out of two along the columns and along the lines of the photodetector matrix 20, so as to constitute a surface selection of one photodetector out of four in the matrix of photodetectors 20. After exposure of the matrix 20 to the radiation that comes from the terrestrial surface portion F, the unit 30 controls a reading of the intensity values that have been captured by those of the photodetectors 2 which are selected .
Le fonctionnement de l'unité de reconstruction d'image 60 est alors restreint aux valeurs d'intensité qui ont été saisies par les photodétecteurs sélectionnés, tout en affectant ces valeurs d'intensité saisies uniquement par les photodétecteurs sélectionnés à des pixels qui sont adjacents entre eux dans la matrice d'image finale.  The operation of the image reconstruction unit 60 is then restricted to the intensity values that have been captured by the selected photodetectors, while affecting those intensity values inputted only by the selected photodetectors to pixels that are adjacent between them in the final image matrix.
L'instrument de prise de vues 10 et l'unité de reconstruction 60 qui est adaptée pour un tel fonctionnement forment ensemble le système d'imagerie de l'invention.  The camera 10 and the reconstruction unit 60 which is adapted for such operation together form the imaging system of the invention.
La figure 2 illustre l'affectation selon l'invention des valeurs d'intensité aux pixels de l'image finale.  FIG. 2 illustrates the assignment according to the invention of intensity values to the pixels of the final image.
La partie gauche de la figure 2 représente la matrice de photodétecteurs 20. CDET désigne collectivement les colonnes de cette matrice de photodétecteurs 20, et LDET en désigne les lignes. Les croix indiquent ceux des photodétecteurs 2 de la matrice 20 qui sont sélectionnés selon l'invention. The left-hand part of FIG. 2 represents the photodetector matrix 20. CDET collectively denotes the columns of this matrix of photodetectors 20, and L D AND denotes the lines thereof. The crosses indicate which photodetectors 2 of the matrix 20 are selected according to the invention.
La partie droite de la figure 2 représente la matrice de pixels de l'image finale qui est fournie à l'utilisateur. Cette matrice d'image est désignée globalement par la référence IF, et PI désigne les pixels individuels de la matrice d'image IF. CIF désigne les colonnes de pixels de la matrice d'image IF, et LIF désigne les lignes de pixels de cette même matrice d'image. Les flèches montrent l'affectation aux pixels PI de la matrice d'image IF, des valeurs d'intensité qui sont saisies par les photodétecteurs 2 sélectionnés. Des valeurs d'intensité saisies sont ainsi affectées à tous les pixels PI, ceux-ci étant adjacents entre eux selon les colonnes C|F et les lignes LIF. Mais ces valeurs d'intensité affectées ont été saisies par les photodétecteurs sélectionnés qui ne sont pas adjacents entre eux selon les colonnes CDET et les lignes LDET, mais qui sont séparés par des lignes et des colonnes intermédiaires de photodétecteurs non-sélectionnés. Toutefois, l'affectation des valeurs d'intensité saisies aux pixels n'introduit aucune inversion dans l'ordre des pixels par rapport à celui des photodétecteurs, en suivant des directions quelconques dans le plan focal PF. The right part of Figure 2 represents the pixel matrix of the final image that is provided to the user. This image matrix is designated globally by the reference IF, and PI denotes the individual pixels of the image matrix IF. CIF denotes the columns of pixels of the image matrix IF, and LIF denotes the rows of pixels of the same image matrix. The arrows show the assignment to the pixels PI of the image matrix IF, intensity values that are captured by the photodetectors 2 selected. Intensity values are thus assigned to all the pixels PI, these being adjacent to each other according to the columns C | F and the lines L IF . But these affected intensity values have been captured by the selected photodetectors which are not adjacent to each other along the columns C D ET and lines L D E T , but which are separated by lines and intermediate columns of non-photodetectors. selected. However, the assignment of the intensity values entered to the pixels introduces no inversion in the order of the pixels relative to that of the photodetectors, following any directions in the focal plane PF.
Le rapport de sélection des photodétecteurs 2 est de un sur deux dans chaque colonne CDET et dans chaque ligne LDET de la matrice 20, de façon à obtenir un rapport de sélection surfacique de un sur quatre sur l'ensemble de la matrice 20. Par conséquent, la matrice 20 des photodétecteurs possède deux fois plus de colonnes et de lignes que la matrice de l'image finale IF. Pour cette raison, l'image qui est formée dans le plan focal PF est dite sur-échantillonnée par rapport à l'image finale IF. Par exemple, pour obtenir une image finale IF avec 640 colonnes C|F de pixels et 480 lignes L|F de pixels, la matrice de photodétecteurs 20 doit comporter 1280 colonnes CDET de photodétecteurs et 960 lignes LDET de photodétecteurs. The selection ratio of the photodetectors 2 is one in two in each column CDE T and in each line LDET of the matrix 20, so as to obtain a surface selection ratio of one in four over the entire matrix 20. By Therefore, the matrix 20 of the photodetectors has twice as many columns and rows as the matrix of the final image IF. For this reason, the image that is formed in the focal plane PF is said to be oversampled with respect to the final image IF. For example, to obtain an IF final image with 640 columns C | F of pixels and 480 lines L | F of pixels, the photodetector matrix 20 must comprise 1280 columns CDET of photodetectors and 960 lines LDE T of photodetectors.
Autrement dit, l'invention consiste à resserrer les lignes et les colonnes de la matrice 20, en en supprimant une sur deux dans les deux directions. La résolution R de l'image finale IF, c'est-à-dire la distance au sol dans la portion de surface terrestre F qui correspond au passage d'une colonne ou d'une ligne de pixels PI dans l'image finale à la colonne ou la ligne de pixels suivante, est le double de la résolution de la vue qui est formée dans le plan focal PF sur la matrice des photodétecteurs 20. Dans la figure 2, x désigne les distances qui correspondent à cette résolution R, sur la matrice de photodétecteurs 20 et dans l'image finale IF. Dans la figure 1 , la dimension des côtés de la zone élémentaire ZE est donc R/2.  In other words, the invention consists in tightening the rows and columns of the matrix 20, removing one out of two in both directions. The resolution R of the final image IF, that is to say the distance to the ground in the portion of terrestrial surface F which corresponds to the passage of a column or a line of pixels PI in the final image at the next column or pixel line is twice the resolution of the view which is formed in the focal plane PF on the photodetector matrix 20. In Fig. 2, x denotes the distances that correspond to this resolution R, on the matrix of photodetectors 20 and in the final image IF. In FIG. 1, the dimension of the sides of the elementary zone ZE is therefore R / 2.
Etant donné que les valeurs d'intensité qui sont utilisées selon l'invention pour construire l'image finale IF proviennent de photodétecteurs 2 qui ne sont jamais adjacents les uns aux autres dans la matrice 20, aucune diaphonie n'intervient qui pourrait perturber ces valeurs. Since the intensity values that are used according to the invention for constructing the final image IF come from photodetectors 2 which are never adjacent to each other in the matrix 20, no crosstalk intervenes which could disturb these values.
En outre, la dimension des photodétecteurs 2 de la matrice 20 qui est utilisée pour mettre en uvre l'invention, est la moitié de celle qui serait utilisée sans l'invention pour obtenir une résolution R identique de l'image finale IF avec une correspondance un pour un entre les photodétecteurs de la matrice 20 et les pixels PI de l'image finale IF. Cette dimension des photodétecteurs qui est réduite par l'invention améliore la fonction de transfert de modulation, d'une façon supplémentaire par rapport à la suppression de la diaphonie inter- photodétecteur.  In addition, the size of the photodetectors 2 of the matrix 20 which is used to implement the invention is half that which would be used without the invention to obtain an identical resolution R of the final image IF with a correspondence one for one between the photodetectors of the matrix 20 and the pixels PI of the final image IF. This dimension of the photodetectors, which is reduced by the invention, improves the modulation transfer function, in a further way with respect to the suppression of inter-photodetector crosstalk.
Préférablement, les valeurs d'intensité qui sont saisies par ceux des photodétecteurs 2 qui ne sont pas sélectionnés ne sont pas transmises par l'émetteur 40. Avantageusement, l'unité de commande 30 peut être programmée de façon que ces valeurs d'intensité des photodétecteurs non- sélectionnés ne soient pas lues à l'issue de chaque exposition de la matrice 20.  Preferably, the intensity values that are captured by those of the photodetectors 2 that are not selected are not transmitted by the transmitter 40. Advantageously, the control unit 30 can be programmed so that these intensity values of the Non-selected photodetectors are not read at the end of each exposure of the matrix 20.
La figure 3 illustre une variante de l'invention lorsque la matrice de photodétecteurs 20 est remplacée par au moins une, par exemple une seule, ligne de photodétecteurs 2 qui sont adjacents et alignés selon une direction longitudinale notée DL. Une telle ligne de photodétecteurs peut être constituée par une barrette autonome 21 de photodétecteurs. Sur cette figure, V désigne la trace au sol du satellite S lorsqu'il se déplace sur son orbite. A chaque instant du défilement du satellite S, l'optique de prise de vues 1 forme, sur la barrette 21 , l'image d'une bande de la portion de surface terrestre F. Les références B† à B3 désignent des bandes qui correspondent à trois instants différents. Elles sont décalées parallèlement à la trace V. Dans ce cas, l'image de la portion de surface terrestre F est saisie ligne par ligne, en réunissant les images des bandes de la portion F qui sont saisies lors d'expositions successives. Pour cette variante de mise en uvre de l'invention, un photodétecteur 2 sur deux est sélectionné par l'unité de commande 30 pour toutes les expositions, le long de la direction DL, et l'unité 30 synchronise en outre les expositions successives de la barrette 21 avec le défilement du satellite S sur la trace V. Cette synchronisation consiste à déclencher chaque exposition de sorte que les bandes au sol Bi , B2, B3l ... soient successivement décalées parallèlement à la trace V de deux fois la largeur individuelle R/2 de ces bandes. Dans ces conditions, l'image de la portion F dans le plan focal PF est déplacée perpendiculairement à la direction DL de deux fois la largeur des photodétecteurs 2 entre deux expositions successives, la largeur des photodétecteurs 2 à considérer étant aussi mesurée perpendiculairement à la direction DL Ainsi, la sélection d'une ligne sur deux dans la matrice de photodétecteurs 20 du mode de mise en œuvre de la figure 1 , est remplacée par une fréquence appropriée des expositions par rapport au défilement du satellite S. FIG. 3 illustrates a variant of the invention when the matrix of photodetectors 20 is replaced by at least one, for example one, line of photodetectors 2 which are adjacent and aligned in a longitudinal direction denoted DL. Such a line of photodetectors may be constituted by an autonomous strip 21 of photodetectors. In this figure, V designates the ground track of the satellite S as it moves on its orbit. At each instant of the scrolling of the satellite S, the shooting optics 1 forms, on the strip 21, the image of a band of the terrestrial surface portion F. The references B † to B 3 denote bands which correspond to at three different times. They are shifted parallel to the trace V. In this case, the image of the terrestrial surface portion F is taken line by line, bringing together the images of the bands of the portion F which are captured during successive exposures. For this variant embodiment of the invention, a photodetector 2 out of two is selected by the control unit 30 for all the exposures, along the direction DL, and the unit 30 further synchronizes the successive exposures of the bar 21 with the scrolling of the satellite S on the trace V. This synchronization is to trigger each exposure so that the ground strips Bi, B 2 , B 3l ... are successively offset parallel to the trace V by twice the individual width R / 2 of these bands. Under these conditions, the image of the portion F in the focal plane PF is displaced perpendicularly to the direction DL by twice the width of the photodetectors 2 between two successive exposures, the width of the photodetectors 2 to be considered being also measured perpendicular to the direction DL Thus, the selection of one line in two in the photodetector matrix 20 of the embodiment of FIG. 1 is replaced by an appropriate frequency of the exposures with respect to the scrolling of the satellite S.
L'unité de reconstruction d'image 60 affecte alors aux pixels PI de la matrice d'image finale IF ces valeurs d'intensité qui ont été saisies lors des expositions successives par les photodétecteurs 2 sélectionnés. Comme précédemment, les pixels PI auxquels sont affectées les valeurs d'intensité qui ont été saisies par les photodétecteurs sélectionnés de la barrette 21 sont encore adjacents entre eux selon les colonnes C[F et les lignes L|F de la matrice d'image finale IF. Néanmoins, deux des bandes B-i , , B3, ... de la portion F qui sont acquises lors d'expositions différentes sont décalées d'une distance au sol qui est égale à 2 n fois la résolution R/2 de l'image finale IF, n étant un nombre entier, alors que chaque bande a une largeur individuelle qui est égale à R/2. The image reconstruction unit 60 then assigns to the pixels PI of the final image matrix IF these intensity values that have been entered during the successive exposures by the selected photodetectors 2. As previously, the pixels PI to which the intensity values that have been input by the selected photodetectors of the strip 21 are still located are still adjacent to one another according to the columns C [ F and the lines L | F of the final image matrix IF. Nevertheless, two of the bands Bi,, B 3 , ... of the portion F which are acquired during different exposures are shifted by a distance to the ground which is equal to 2 n times the resolution R / 2 of the image. final IF, n being an integer, while each band has an individual width which is equal to R / 2.
Les modes de mise en œuvre de l'invention décrits en référence aux figures 1 à 3 peuvent être combinés avec un mode d'acquisition d'image de type push-broom. Un tel mode d'acquisition est supposé connu, si bien qu'il n'est pas nécessaire d'en rappeler le principe en détail. Les principaux paramètres du mode push-broom sont illustrés par la figure 4 : The embodiments of the invention described with reference to FIGS. 1 to 3 may be combined with a push-broom image acquisition mode. Such a mode of acquisition is supposed to be known, so that it is not necessary to recall the principle in detail. The main push-broom mode parameters are illustrated in Figure 4:
V désigne encore la trace au sol du déplacement du satellite S sur son orbite, autour de la Terre notée T ; V again designates the ground track of the displacement of the satellite S in its orbit, around the Earth denoted T;
B est soit la portion de surface terrestre F de la figure 1 , soit l'une des bandes B2, B3, ·■· de la figure 3 ; B is either the land surface portion F of Figure 1 or one of the bands B2, B3, · ■ · of Figure 3;
w est la dimension de fauchée élémentaire, correspondant à chaque exposition et à la longueur de la matrice 20 ou de la barrette 21 , selon la direction longitudinale DL ; et w is the elementary swath size, corresponding to each exposure and to the length of the matrix 20 or of the bar 21, in the longitudinal direction DL; and
AC est le couloir accessible pour les prises de vues sur la surface de la Terre T, qui est obtenu en variant la direction de pointage DP perpendiculairement à la trace au sol V. AC is the accessible corridor for shooting on the surface of the Earth T, which is obtained by varying the pointing direction DP perpendicular to the ground track V.
La direction de pointage DP peut être variée entre deux expositions successives en modifiant l'orientation du miroir 3, ou en basculant le satellite S selon son axe de roulement. Mais tout autre mode de variation de la direction de pointage DP peut être utilisé alternativement.  The pointing direction DP can be varied between two successive exposures by changing the orientation of the mirror 3, or by switching the satellite S along its axis of rotation. But any other mode of variation of the pointing direction DP can be used alternately.
Les figures 5a et 5b illustrent une adaptation de l'invention au type particulier d'acquisition qui est désigné par TDI. La partie inférieure de la figure 5a est une vue grossie et schématique du détecteur TDI qui est utilisé. Les éléments qui ont déjà été décrits et qui ne sont pas modifiés ne sont pas répétés. La matrice de photodétecteurs 20 est du type CCD-TDI, par exemple avec quatre lignes adjacentes de photodétecteurs 2, référencées 20a à 20d, et un registre de transfert, référencé 20z. Z désigne la sortie de lecture de la matrice 20. Par exemple, chaque ligne 20a-20d de la matrice 20 comprend elle-même 1280 photodétecteurs 2 qui sont adjacents selon la direction longitudinale DL. La sélection des photodétecteurs 2 dans les lignes 20a-20d, identique pour toutes les expositions, est la même que celle qui a été décrite en référence à la partie gauche de la figure 2, mais la lecture des valeurs d'intensité qui sont saisies par ces photodétecteurs sélectionnés est réalisée conformément au mode d'acquisition TDI. Ainsi, les valeurs d'intensité qui sont affectées aux pixels PI de la matrice d'image finale IF sont des sommes de valeurs d'intensité élémentaires qui sont saisies lors d'expositions successives par des photodétecteurs décalés perpendiculairement à la direction DL. La figure 5b montre comment chaque valeur d'intensité est acquise perpendiculairement à la direction DL, c'est-à-dire selon la direction des colonnes de la matrice 20. Les positions de la matrice 20 par rapport à l'image de la portion de surface F dans le plan focal PF sont représentées à des instants successifs T0+j tj, T0 étant un instant initial, t, étant le temps d'intégration TDI et j étant un nombre entier successivement égal à 1 , 2, 3, ... L'image de la bande au sol Bi est formée sur la ligne 20d de photodétecteurs à l'instant T0+tj, puis sur la ligne 20c à l'instant T0+2-tj, ensuite sur la ligne 20b à l'instant T0+3-tj, et enfin sur la ligne 20a à l'instant T0+4 tj. Une exposition de la matrice 20 est déclenchée pendant chaque temps d'intégration, puis les signaux résultant sont transférés au registre de transfert 20z à l'instant T0+5 tj. Simultanément, la bande au sol B2 est saisie par la ligne 20d de photodétecteurs pendant l'exposition qui est effectuée à l'instant T0+3 ti, puis par la ligne 20c pendant l'exposition de l'instant ΤΌ+4-tj, ensuite par la ligne 20b à l'instant Τ0+5·¾, enfin par la ligne 20a à l'instant Το+δ ί,, et est transférée au registre 20z à l'instant T0+7 tj. Ainsi, entre chaque exposition du mode d'acquisition TDI, la vue de la scène F s'est déplacée dans le plan focal PF perpendiculairement à la direction longitudinale DL d'une fois la largeur individuelle des lignes de photodétecteurs 20a-20d, aussi mesurée perpendiculairement à la direction DL. Les valeurs d'intensité qui sont ainsi transférées au registre de transfert 20z aux instants T0+5 tj, T0+7 tj, etc.... , c'est-à-dire à un temps d'intégration sur deux, sont alors seulement conservées et affectées aux lignes LIF adjacentes dans l'image finale IF. En outre, à l'intérieur de chacune de ces lignes LiF, les valeurs d'intensité qui sont affectées aux pixels PI successifs résultent d'une sélection de une sur deux des valeurs qui sont délivrées par le registre de transfert 20z à chaque séquence de lecture TDI. Figures 5a and 5b illustrate an adaptation of the invention to the particular type of acquisition which is designated by TDI. The lower part of Figure 5a is an enlarged and schematic view of the TDI detector that is used. Items that have already been described and are not changed are not repeated. The matrix of photodetectors 20 is of the CCD-TDI type, for example with four adjacent lines of photodetectors 2, referenced 20a to 20d, and a transfer register, referenced 20z. Z denotes the reading output of the matrix 20. For example, each line 20a-20d of the matrix 20 itself comprises 1280 photodetectors 2 which are adjacent in the longitudinal direction DL. The selection of the photodetectors 2 in the lines 20a-20d, identical for all the exposures, is the same as that described with reference to the left part of FIG. 2, but the reading of the intensity values which are captured by these selected photodetectors is carried out in accordance with the TDI acquisition mode. Thus, the intensity values that are assigned to the pixels PI of the final image matrix IF are sums of elementary intensity values that are captured during successive exposures by photodetectors offset perpendicularly to the direction DL. FIG. 5b shows how each intensity value is acquired perpendicularly to the direction DL, that is to say in the direction of the columns of the matrix 20. The positions of the matrix 20 with respect to the image of the portion of surface F in the focal plane PF are represented at successive instants T 0 + j tj, T 0 being an initial moment, t, being the integration time TDI and j being an integer successively equal to 1, 2, 3 , ... The image of the ground strip Bi is formed on the line 20d of photodetectors at the instant T 0 + tj, then on the line 20c at the instant T 0 + 2-tj, then on the line 20b at the instant T 0 + 3-tj, and finally on the line 20a at the instant T 0 +4 tj. An exposure of the matrix 20 is triggered during each integration time, and then the resulting signals are transferred to the transfer register 20z at time T 0 + 5 tj. Simultaneously, the ground band B 2 is captured by the line 20d of photodetectors during the exposure which is carried out at the instant T 0 + 3 ti, then by the line 20c during the exposure of the instant ΤΌ + 4- tj, then by line 20b at time Τ 0 + 5 · ¾, finally by line 20a at instant Το + δ ί ,, and is transferred to register 20z at time T 0 + 7 tj. Thus, between each exposure of the TDI acquisition mode, the view of the scene F has moved in the focal plane PF perpendicular to the longitudinal direction DL by one time the individual width of the photodetector lines 20a-20d, also measured. perpendicular to the DL direction. The intensity values which are thus transferred to the transfer register 20z at times T 0 + 5 tj, T 0 + 7 tj, etc., that is to say at one integration time out of two, are then only retained and assigned to adjacent LIF lines in the final IF image. Furthermore, within each of these lines L iF , the intensity values that are assigned to the successive pixels PI result from a selection of one of two values that are delivered by the transfer register 20z to each sequence TDI playback.
D'une façon générale pour tous les modes de mise en œuvre de l'invention, l'optique de prise de vues 1 peut avoir une longueur focale qui est supérieure à une longueur focale qui produirait aussi la résolution R de l'image finale IF si cette image finale était composée de valeurs d'intensité saisies par des photodétecteurs 2 adjacents dans le plan focal PF, à dimension constante des photodétecteurs. Autrement dit, pour la même résolution R de l'image finale IF et pour la même valeur de la fonction de transfert de modulation qui correspond à cette résolution, la distance focale de l'optique de prise de vues 1 peut être augmentée par rapport à un procédé d'imagerie tel que connu avant l'invention.  In general, for all the modes of implementation of the invention, the shooting optics 1 may have a focal length that is greater than a focal length that would also produce the resolution R of the final image IF if this final image was composed of intensity values captured by adjacent photodetectors 2 in the focal plane PF, at constant size of the photodetectors. In other words, for the same resolution R of the final image IF and for the same value of the modulation transfer function that corresponds to this resolution, the focal length of the optics 1 can be increased compared to an imaging method as known before the invention.
En outre, la pupille d'entrée de l'optique de prise de vues peut être dimensionnée pour la valeur de résolution qui correspond à deux fois le pas des photodétecteurs dans la matrice 20 ou la barrette 21 , au lieu de une seule fois la valeur de ce pas de photodétecteurs comme cela est appliqué usuellement. In addition, the input pupil of the optical optics can be sized for the resolution value which corresponds to twice the pitch of the photodetectors in the matrix 20 or the strip 21, instead of a single one. times the value of this photodetector step as is usually applied.
Un autre avantage de l'invention intervient lors du dimensionnement de l'optique de prise de vues 1. De façon connue, les composants de cette optique de prise de vues doivent avoir des dimensions qui sont compatibles avec la résolution de l'image finale IF, et avec les valeurs recherchées pour la fonction de transfert de modulation. En particulier, un diamètre de chaque miroir de cette optique est sélectionné de sorte que la pupille d'entrée provoque une diffraction qui ne réduit pas la résolution de l'image finale IF, ni la fonction de transfert de modulation. Grâce aux améliorations des contributions des photodétecteurs à la fonction de transfert de modulation, procurées par l'invention, les dimensions de l'optique de prise de vues 1 peuvent être réduites, par exemple d'un facteur 2. Le prix de l'instrument de prise de vues est réduit en conséquence, et son installation à bord de l'aéronef ou de l'engin spatial est facilitée. En outre, le poids de l'optique de prise de vues est aussi réduit, ce qui constitue un avantage important pour un instrument qui est embarqué à bord d'un satellite, par rapport aux contraintes qui sont liées au lancement du satellite.  Another advantage of the invention arises when sizing optics 1. In known manner, the components of this optics must have dimensions that are compatible with the resolution of the final image IF , and with the desired values for the modulation transfer function. In particular, a diameter of each mirror of this optic is selected so that the entrance pupil causes a diffraction which does not reduce the resolution of the final image IF, nor the modulation transfer function. Thanks to the improvements in the contributions of photodetectors to the modulation transfer function, provided by the invention, the dimensions of the optics 1 can be reduced, for example by a factor of 2. The price of the instrument Shooting is reduced accordingly, and its installation on board the aircraft or spacecraft is facilitated. In addition, the weight of the optics is also reduced, which is an important advantage for an instrument that is onboard a satellite, compared to the constraints that are related to the launch of the satellite.
De plus, l'invention permet de réduire l'effet de repliement de spectre, qui est connu sous le nom d'aliasing en anglais. Cet effet résulte de l'échantillonnage de l'image par les photodétecteurs, et intervient dans la décomposition en fréquences spatiales de cette image. De façon générale pour le domaine de l'imagerie spatiale, c'est-à-dire pour des conditions optiques de haute résolution qui sont recherchées, la diffraction qui est produite par l'optique de prise de vues provoque un filtrage passe-bas des fréquences spatiales. Cette diffraction réduit les amplitudes des fréquences spatiales qui sont repliées, dans une mesure supérieure par rapport aux fréquences non- repliées. En permettant une réduction de la dimension de la pupille de l'optique de prise de vues, l'invention diminue encore plus les amplitudes des fréquences spatiales repliées, de sorte que l'effet du repliement de spectre est encore moins important.  In addition, the invention makes it possible to reduce the spectrum aliasing effect, which is known as aliasing in English. This effect results from the sampling of the image by the photodetectors, and intervenes in the spatial frequency decomposition of this image. In general, for the field of spatial imaging, ie for high resolution optical conditions that are desired, the diffraction that is produced by the optics of shooting causes low-pass filtering of the images. spatial frequencies. This diffraction reduces the amplitudes of the spatial frequencies which are folded, to a greater extent than the non-folded frequencies. By allowing a reduction of the pupil size of the imaging optics, the invention further decreases the amplitudes of folded spatial frequencies, so that the effect of spectrum folding is even less important.
La figure 6 est un diagramme qui compare les valeurs de la fonction de transfert de modulation, à résolution identique de l'image finale, pour une image finale qui est acquise et reconstruite selon l'invention (courbe en trait plein) et sans l'invention (courbe en traits interrompus). L'obtention de l'image finale sans l'invention correspond à la lecture de tous les photodétecteurs adjacents qui sont situés dans le plan focal de l'optique de prise de vues, et l'affectation une à une de toutes les valeurs d'intensité lues aux pixels de l'image finale. Le diamètre de la pupille d'entrée de l'optique de prise en vues est indiqué en abscisse, et les valeurs de la fonction de transfert de modulation sont indiquées en ordonnée. Ce diagramme montre notamment que pour la valeur de 20% de la fonction de transfert de modulation, le diamètre de la pupille d'entrée peut être réduit de 1700 mm environ à 1050 mm environ. Figure 6 is a diagram that compares the values of the function of modulation transfer, with identical resolution of the final image, for a final image that is acquired and reconstructed according to the invention (curve in solid lines) and without the invention (curve in dashed lines). Obtaining the final image without the invention corresponds to the reading of all the adjacent photodetectors which are located in the focal plane of the optics, and the assignment one by one of all the values of intensity read at the pixels of the final image. The diameter of the input pupil of the imaging optics is indicated on the abscissa, and the values of the modulation transfer function are indicated on the ordinate. This diagram shows in particular that for the value of 20% of the modulation transfer function, the diameter of the entrance pupil can be reduced from about 1700 mm to about 1050 mm.
Ainsi, pour des valeurs identiques de la résolution et de la fonction de transfert de modulation, l'invention permet de réduire dans une proportion importante la taille de la pupille d'entrée de l'optique de prise de vues, en même temps que sa distance focale peut être augmentée. Cette optique possède donc une ouverture qui est fortement réduite, et les aberrations optiques qui sont liées à cette ouverture, telles que l'aberration sphérique, la coma et l'astigmatisme, sont réduites en conséquence. De plus, cette réduction de l'ouverture facilite la réalisation des surfaces dioptriques et catadioptriques qui constituent l'instrument de prise de vues, grâce à la diminution des rayons de courbure qui sont nécessaires.  Thus, for identical values of the resolution and of the modulation transfer function, the invention makes it possible to reduce in a large proportion the size of the entrance pupil of the optical optics, at the same time as its focal length can be increased. This optic therefore has an opening which is greatly reduced, and the optical aberrations which are related to this opening, such as spherical aberration, coma and astigmatism, are reduced accordingly. In addition, this reduction of the opening facilitates the realization of the dioptric and catadioptric surfaces which constitute the camera, by reducing the necessary radii of curvature.
Il apparaîtra à l'Homme du métier compétent en imagerie que les différents modes de mise en œuvre de l'invention qui ont été décrits en détail sont équivalents en réalité par rapport au principe de l'invention illustré par la figure 2.  It will be apparent to the skilled person skilled in imaging that the various embodiments of the invention which have been described in detail are in fact equivalent to the principle of the invention illustrated in FIG. 2.
Il est entendu que l'invention peut être reproduite en adaptant ces modes de mise en oeuvre de diverses façons, en fonction de chaque application du système d'imagerie. Notamment, l'invention peut être mise en œuvre aussi bien à partir d'un engin spatial quelconque, du type satellite ou sonde spatiale, qu'à partir d'un aéronef quelconque, du type avion d'exploration ou avion sans pilote, notamment.  It is understood that the invention can be reproduced by adapting these modes of implementation in various ways, depending on each application of the imaging system. In particular, the invention can be implemented as well from any spacecraft, of the satellite or space probe type, or from any aircraft, of the type of exploration aircraft or unmanned aircraft, in particular .

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1 . Procédé d'imagerie comprenant les étapes suivantes pour fournir une image finale (IF) composée de valeurs d'intensité affectées respectivement à des pixels (PI) d'une matrice de l'image finale constituée de colonnes adjacentes (CIF) et de lignes adjacentes (LIF) de pixels : 1. An imaging method comprising the following steps for providing a final image (IF) composed of intensity values respectively assigned to pixels (PI) of a matrix of the final image consisting of adjacent columns (CIF) and adjacent lines (LIF) of pixels:
/1/ embarquer un instrument de prise de vues (10) à bord d'un aéronef ou d'un engin spatial (S), ledit instrument de prise de vues comprenant une optique de prise de vues (1 ) et au moins une matrice de photodétecteurs (20) disposée dans un plan focal (PF) de l'optique de prise de vues, ladite matrice de photodétecteurs étant constituée de colonnes adjacentes (CDET) et de lignes adjacentes (LDET) de photodétecteurs (2) ;  / 1 / embedding a camera (10) on board an aircraft or a spacecraft (S), said camera comprising a shooting optics (1) and at least one matrix photodetector arrangement (20) disposed in a focal plane (PF) of the imaging optics, said photodetector array consisting of adjacent columns (CDET) and adjacent lines (LDET) of photodetectors (2);
/2/ en utilisant l'instrument de prise de vues (10), saisir des valeurs d'intensité de rayonnement en provenance de zones élémentaires (ZE) d'une scène (F) ; puis / 2 / using the camera (10), enter radiation intensity values from elementary areas (ZE) of a scene (F); then
/3/ construire l'image finale (IF) en affectant certaines des valeurs d'intensité saisies à l'étape 121 aux pixels (PI) de la matrice d'image finale, le procédé étant caractérisé en ce que : / 3 / constructing the final image (IF) by assigning some of the intensity values captured at step 121 to the pixels (PI) of the final image matrix, the method being characterized in that:
- à l'étape 121, les valeurs d'intensité saisies sont restreintes à une sélection d'un photodétecteur (2) sur deux le long des colonnes (CDET) et le long des lignes (LDET) de la matrice de photodétecteurs (20), de façon à constituer une sélection surfacique d'un photodétecteur sur quatre dans ladite matrice de photodétecteurs ; et in step 121, the intensity values entered are restricted to a selection of one photodetector (2) out of two along the columns (C D AND) and along the lines (LDET) of the photodetector matrix ( 20), so as to constitute a surface selection of one photodetector out of four in said photodetector matrix; and
- à l'étape 131, les pixels (PI) de la matrice de l'image finale (IF) auxquels sont affectées les valeurs d'intensité saisies par les photodétecteurs sélectionnés sont adjacents entre eux selon les colonnes (CIF) et les lignes (LIF) de ladite matrice d'image finale. in step 131, the pixels (PI) of the matrix of the final image (IF) to which the intensity values captured by the selected photodetectors are assigned are adjacent to one another according to the columns (CIF) and the lines ( LIF) of said final image matrix.
2. Procédé d'imagerie comprenant les étapes suivantes pour fournir une image finale (IF) composée de valeurs d'intensité affectées respectivement à des pixels (PI) d'une matrice de l'image finale constituée de colonnes adjacentes (C|F) et de lignes adjacentes (LIF) de pixels : An imaging method comprising the following steps for providing a final image (IF) composed of intensity values respectively assigned to pixels (PI) of a matrix of the final image consisting of adjacent columns (C | F ). and adjacent lines (LIF) of pixels:
IM embarquer un instrument de prise de vues (10) à bord d'un aéronef ou d'un engin spatial (S), ledit instrument de prise de vues comprenant une optique de prise de vues (1 ) et au moins une ligne de photodétecteurs (21 ) disposée dans un plan focal (PF) de l'optique de prise de vues, ladite ligne de photodétecteurs étant constituée de photodétecteurs adjacents (2) alignés selon une direction longitudinale (DL) ;  IM boarding an instrument (10) on board an aircraft or a spacecraft (S), said camera comprising a shooting optics (1) and at least one line of photodetectors (21) disposed in a focal plane (PF) of the imaging optics, said line of photodetectors consisting of adjacent photodetectors (2) aligned along a longitudinal direction (DL);
/2/ en utilisant l'instrument de prise de vues (10), saisir des valeurs d'intensité de rayonnement en provenance de zones élémentaires (ZE) d'une scène (F), lors d'expositions successives réalisées de sorte qu'une vue de la scène soit déplacée dans le plan focal (PF) perpendiculairement à la direction longitudinale (DL) de la ligne de photodétecteurs (21 ) ; puis  / 2 / by using the camera (10), to enter radiation intensity values from elementary zones (ZE) of a scene (F), during successive exposures carried out so that a view of the scene is moved in the focal plane (PF) perpendicular to the longitudinal direction (DL) of the photodetector line (21); then
131 construire l'image finale (IF) en affectant certaines des valeurs d'intensité saisies à l'étape 121 aux pixels (PI) de la matrice d'image finale, le procédé étant caractérisé en ce que : 131 constructing the final image (IF) by assigning some of the intensity values captured at step 121 to the pixels (PI) of the final image matrix, the method being characterized in that:
- à l'étape 121, les valeurs d'intensité saisies sont restreintes à une sélection d'un photodétecteur (2) sur deux le long de la direction longitudinale (DL) de la ligne de photodétecteurs (21 ), et les expositions sont réalisées de sorte que la vue de la scène (F) soit déplacée dans le plan focal (PF) de deux fois une largeur des photodétecteurs (2) mesurée perpendiculairement à ladite direction longitudinale, entre deux des expositions ; et in step 121, the seized intensity values are restricted to a selection of one photodetector (2) out of two along the longitudinal direction (DL) of the photodetector line (21), and the exposures are realized so that the view of the scene (F) is displaced in the focal plane (PF) by twice a width of the photodetectors (2) measured perpendicularly to said longitudinal direction, between two of the exposures; and
- à l'étape 131, les pixels (PI) de la matrice de l'image finale (IF) auxquels sont affectées les valeurs d'intensité saisies lors des expositions successives par les photodétecteurs sélectionnés sont adjacents entre eux selon les colonnes (C|F) et les lignes (LtF) de ladite matrice d'image finale. in step 131, the pixels (PI) of the matrix of the final image (IF) to which the intensity values entered during the successive exposures by the selected photodetectors are assigned are adjacent between they according to the columns (C | F ) and lines (L tF ) of said final image matrix.
3. Procédé selon la revendication 2, suivant lequel l'instrument de prise de vues (10) comprend plusieurs lignes (20a-20d) de photodétecteurs (2) adjacentes et parallèles à la direction longitudinale (DL) dans le plan focal (PF), les dites lignes formant au moins une matrice (20), et suivant lequel les valeurs d'intensité de rayonnement sont saisies à l'étape 121 selon un mode d'acquisition de type TDI, les valeurs d'intensité qui sont affectées aux pixels (PI) de l'image finale (IF) étant restreintes à une sélection d'un photodétecteur sur deux dans chaque ligne de la matrice, et restreintes à une séquence d'exposition de la matrice et de lecture des valeurs d'intensité saisies en mode TDI toutes les deux séquences, les séquences d'exposition et de lecture en mode TDI étant réalisées chaque fois que la vue de la scène (F) est déplacée dans ledit plan focal d'une distance égale à la largeur individuelle des lignes de photodétecteurs mesurée perpendiculairement à ladite direction longitudinale. 3. Method according to claim 2, wherein the camera (10) comprises several lines (20a-20d) of photodetectors (2) adjacent and parallel to the longitudinal direction (DL) in the focal plane (PF). , said lines forming at least one matrix (20), and according to which the radiation intensity values are entered at step 121 according to a TDI type of acquisition mode, the intensity values which are assigned to the pixels (PI) of the final image (IF) being restricted to a selection of one photodetector out of two in each row of the matrix, and restricted to a sequence of exposure of the matrix and reading the intensity values entered in TDI mode every two sequences, the TDI mode exposure and playback sequences being performed each time the scene view (F) is moved in said focal plane by a distance equal to the individual width of the photodetector lines measured perpendicularly at said longitudinal direction.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, suivant lequel une longueur focale de l'optique de prise de vues (1 ) est supérieure à une longueur focale produisant une résolution identique de l'image finale (IF) si ladite image finale était composée de valeurs d'intensité saisies par des photodétecteurs (2) adjacents dans le plan focal (PF), à dimension constante des dits photodétecteurs. The method of any one of claims 1 to 3, wherein a focal length of the imaging optics (1) is greater than a focal length producing an identical resolution of the final image (IF) if said final image was composed of intensity values captured by photodetectors (2) adjacent in the focal plane (PF), constant dimension of said photodetectors.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, suivant lequel l'instrument de prise de vues (10) est embarqué à bord d'un aéronef ou d'un satellite terrestre (S), et suivant lequel la scène (F) est une portion de surface de la Terre. 5. Method according to any one of the preceding claims, wherein the camera (10) is on board an aircraft or a terrestrial satellite (S), and wherein the scene (F) is a surface portion of the Earth.
6. Système d'imagerie comprenant un instrument de prise de vues (10) destiné à être embarqué à bord d'un aéronef ou d'un engin spatial (S), ledit instrument de prise de vues comprenant : An imaging system comprising a camera (10) for embarkation on board an aircraft or spacecraft (S), said camera comprising:
- une optique de prise de vues (1 ) adaptée pour former une vue d'une scène (F) dans un plan focal (PF) ; - au moins une matrice de photodétecteurs (20) disposée dans le plan focal (PF), ladite matrice de photodétecteurs étant constituée de colonnes adjacentes (CDET) et de lignes adjacentes (LDET) de photodétecteurs (2), et chaque photodétecteur étant adapté pour saisir une valeur d'intensité de rayonnement en provenance d'une zone élémentaire (ZE) de la scène (F) ; et - Shooting optics (1) adapted to form a view of a scene (F) in a focal plane (PF); at least one photodetector array (20) disposed in the focal plane (PF), said photodetector array consisting of adjacent columns (CDET) and adjacent lines (LDET) of photodetectors (2), and each photodetector being adapted to entering a radiation intensity value from an elementary zone (EZ) of the scene (F); and
- une unité de commande (30), adaptée pour sélectionner un photodétecteur (2) sur deux le long des colonnes (CDET) et le long des lignes (LDET) de la matrice de photodétecteurs (20), de façon à constituer une sélection surfacique d'un photodétecteur sur quatre dans ladite matrice de photodétecteurs, et pour commander une lecture des valeurs d'intensité saisies par les photodétecteurs sélectionnés après une même exposition, a control unit (30), adapted to select one photodetector (2) out of two along the columns (CDET) and along the lines (L D AND) of the photodetector matrix (20), so as to constitute a surface selection of one photodetector out of four in said matrix of photodetectors, and for controlling a reading of the intensity values entered by the photodetectors selected after the same exposure,
le système d'imagerie comprenant en outre une unité de reconstruction d'image (60) adaptée pour affecter les valeurs d'intensité saisies par les photodétecteurs sélectionnés à des pixels (PI) d'une matrice d'image (IF), les dits pixels auxquels sont affectées les valeurs d'intensité saisies par les photodétecteurs sélectionnés étant adjacents entre eux selon des colonnes (CIF) et des lignes (LIF) de la matrice d'image finale. the imaging system further comprising an image reconstruction unit (60) adapted to assign the intensity values captured by the selected photodetectors to pixels (PI) of an image matrix (IF), said pixels to which the intensity values captured by the selected photodetectors are located adjacent to each other according to columns (CIF) and lines (LIF) of the final image matrix.
7. Système d'imagerie comprenant un instrument de prise de vues (10) destiné à être embarqué à bord d'un aéronef ou d'un engin spatial (S), ledit instrument de prise de vues comprenant : An imaging system comprising a camera (10) for embarkation on board an aircraft or spacecraft (S), said camera comprising:
- une optique de prise de vues (1 ) adaptée pour former une vue d'une scène (F) dans un plan focal (PF) ;  - Shooting optics (1) adapted to form a view of a scene (F) in a focal plane (PF);
- au moins une ligne de photodétecteurs (21 ) disposée dans le plan focal at least one line of photodetectors (21) arranged in the focal plane
(PF), ladite ligne de photodétecteurs étant constituée de photodétecteurs adjacents (2) alignés selon une direction longitudinale (DL), et chaque photodétecteur étant adapté pour saisir une valeur d'intensité de rayonnement en provenance d'une zone élémentaire (ZE) de la scène (F) ; et - une unité de commande (30), adaptée pour sélectionner un photodétecteur (2) sur deux le long de la direction longitudinale (DL) de la ligne de photodétecteurs (21 ), et pour commander une lecture des valeurs d'intensité saisies lors d'une même exposition par les photodétecteurs sélectionnés, puis lors d'expositions successives commandées lorsque la vue de la scène (F) est déplacée dans le plan focal (PF) perpendiculairement à la direction longitudinale de la ligne de photodétecteurs (21) de deux fois une largeur des dits photodétecteurs (2) mesurée perpendiculairement à ladite direction longitudinale, entre deux des expositions, (PF), said line of photodetectors consisting of adjacent photodetectors (2) aligned in a longitudinal direction (DL), and each photodetector being adapted to capture a radiation intensity value from an elementary zone (ZE) of the scene (F); and a control unit (30), adapted to select one photodetector (2) out of two along the longitudinal direction (DL) of the line of photodetectors (21), and to control a reading of the intensity values entered during a same exposure by the selected photodetectors, then at successive exposures controlled when the view of the scene (F) is moved in the focal plane (PF) perpendicularly to the longitudinal direction of the photodetector line (21) twice a width of said photodetectors (2) measured perpendicularly to said longitudinal direction, between two exposures,
le système d'imagerie comprenant en outre une unité de reconstruction d'image (60) adaptée pour affecter à des pixels (PI) d'une matrice d'image (IF) les dites valeurs d'intensité saisies lors des expositions successives par les photodétecteurs sélectionnés, les dits pixels auxquels sont affectées les dites valeurs d'intensité saisies par les photodétecteurs sélectionnés étant adjacents entre eux selon des colonnes (CIF) et des lignes (LIF) de la matrice d'image finale. the imaging system further comprising an image reconstruction unit (60) adapted to assign to pixels (PI) of an image matrix (IF) said intensity values captured during successive exposures by the selected photodetectors, said pixels being assigned said intensity values captured by the selected photodetectors being adjacent to each other according to columns (CIF) and lines (LIF) of the final image matrix.
8. Système selon la revendication 7, dans lequel l'instrument de prise de vues (10) comprend plusieurs lignes (20a-20d) de photodétecteurs (2) adjacentes et parallèles à la direction longitudinale (DL) dans le plan focal (PF), les dites lignes appartenant à une matrice (20) adaptée pour saisir les valeurs d'intensité de rayonnement selon un mode d'acquisition de type TDI, l'unité de commande (30) étant adaptée pour sélectionner un photodétecteur sur deux dans chaque ligne de la matrice, et pour sélectionner celles des dites valeurs d'intensité qui sont saisies en mode TDI lors d'une séquence d'exposition de la matnce et de lecture des dites valeurs d'intensité saisies réalisée toutes les deux séquences d'exposition et de lecture, les dites séquences d'exposition et de lecture étant commandées chaque fois que la vue de la scène (F) est déplacée dans ledit plan focal d'une distance égale à la largeur individuelle des lignes de photodétecteurs mesurée perpendiculairement à ladite direction longitudinale. 8. System according to claim 7, wherein the camera (10) comprises several lines (20a-20d) of photodetectors (2) adjacent and parallel to the longitudinal direction (DL) in the focal plane (PF). , said lines belonging to a matrix (20) adapted to capture the radiation intensity values according to a TDI type acquisition mode, the control unit (30) being adapted to select one out of every two photodetectors in each line of the matrix, and to select those of said intensity values which are entered in TDI mode during a sequence of exposure of the matnce and reading said entered intensity values performed both exposure sequences and for reading, said exposure and read sequences being controlled whenever the view of the scene (F) is moved in said focal plane by a distance equal to the individual width of the photodetector lines measured perpendicularly. culairement to said longitudinal direction.
9. Système selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel une longueur focale de l'optique de prise de vues (1) est supérieure à une longueur focale produisant une résolution identique de l'image finale (IF) si ladite image finale était composée de valeurs d'intensité saisies par des photodétecteurs (2) adjacents dans le plan focal (PF), à dimension constante des dits photodétecteurs. The system of any one of claims 6 to 8, wherein a focal length of the imaging optics (1) is greater than a focal length producing an identical resolution of the final image (IF) if said final image was composed of intensity values captured by photodetectors (2) adjacent in the focal plane (PF), constant dimension of said photodetectors.
EP11723534A 2010-05-04 2011-04-28 Imaging method Ceased EP2567538A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1053443A FR2959904B1 (en) 2010-05-04 2010-05-04 IMAGING METHOD
PCT/FR2011/050978 WO2011138542A1 (en) 2010-05-04 2011-04-28 Imaging method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2567538A1 true EP2567538A1 (en) 2013-03-13

Family

ID=43242182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP11723534A Ceased EP2567538A1 (en) 2010-05-04 2011-04-28 Imaging method

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9413990B2 (en)
EP (1) EP2567538A1 (en)
FR (1) FR2959904B1 (en)
WO (1) WO2011138542A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3005226B1 (en) * 2013-04-25 2015-04-10 Astrium Sas IMAGE ENTRY WITH ADDITION OF ACCUMULATION SIGNALS FOR ADJACENT PHOTODETECTORS
CN108898565B (en) * 2018-07-10 2021-09-24 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Inverse transformation method for geometrical distortion reduction of TDI CCD camera swing scanning imaging image
FR3090134B1 (en) * 2018-12-18 2020-11-20 Thales Sa High precision dating system for the passage of an object, especially a satellite

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4541010A (en) * 1983-06-17 1985-09-10 Polaroid Corporation Electronic imaging camera
US6130705A (en) * 1998-07-10 2000-10-10 Recon/Optical, Inc. Autonomous electro-optical framing camera system with constant ground resolution, unmanned airborne vehicle therefor, and methods of use
JP4503878B2 (en) * 2001-04-27 2010-07-14 オリンパス株式会社 Imaging apparatus and imaging method
JP4658401B2 (en) * 2001-07-27 2011-03-23 オリンパス株式会社 Imaging device
US7446812B2 (en) * 2004-01-13 2008-11-04 Micron Technology, Inc. Wide dynamic range operations for imaging
US7538807B2 (en) * 2004-11-23 2009-05-26 Dalsa Corporation Method and apparatus for in a multi-pixel pick-up element reducing a pixel-based resolution and/or effecting anti-aliasing through selectively combining selective primary pixel outputs to combined secondary pixel outputs

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2011138542A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20130050494A1 (en) 2013-02-28
FR2959904A1 (en) 2011-11-11
US9413990B2 (en) 2016-08-09
FR2959904B1 (en) 2012-07-27
WO2011138542A1 (en) 2011-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2567537B1 (en) Polychromatic imaging method
EP0738074B1 (en) Detection method with distributed integration and read-out cycles for a scanning camera, and detector array therefor
EP2735901B1 (en) Imaging apparatus with a plurality of detection units arranged in a focal plane
WO2013182779A1 (en) Stabilization of a line of sight of an imaging system embedded onboard a satellite
EP0920677B1 (en) Method and device for air-ground recognition for optoelectronic equipment
EP2567538A1 (en) Imaging method
EP4078083B1 (en) Method for acquiring images of a terrestrial region using a spacecraft
CA2290673C (en) Improvement to image acquisition by push-broom scanning
EP0537048A1 (en) Infrared detector with high sensitivity and infrared camera using the same
WO2012120214A2 (en) High-resolution imaging system
EP0782695B1 (en) Image acquisition method using push-broom scanning
FR3024782A1 (en) SYSTEM AND METHOD FOR INFRARED IMAGING
EP3839814B1 (en) On-board optical observation instrument with variable spatial and spectral resolution
EP2093602A1 (en) Imaging device with deflectors
WO2023046551A1 (en) Method for acquiring multispectral images and panchromatic thumbnail images
EP3777129B1 (en) Airborne image sensor taking matrix pictures by temporal shifting and multi-spectral summation
WO2012076784A1 (en) Method of using an image sensor
WO2014174195A1 (en) Image capture with addition of accumulation signals for adjacent photodetectors
FR3073295A1 (en) SPATIAL TELESCOPE GENERATING COLOR IMAGES WITH TWO GREAT FIELD AND HIGH RESOLUTION FORMATS
EP2169441A1 (en) Korsch-type telescope with bounce mirrors
FR2547426A1 (en) Device for taking aerial photographs at low altitude
FR3066268A1 (en) IMAGE SENSOR
EP2012526A1 (en) Observation method and device

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20121019

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ASTRIUM SAS

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20140331

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: AIRBUS DEFENCE AND SPACE SAS

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

APBK Appeal reference recorded

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNREFNE

APBN Date of receipt of notice of appeal recorded

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNNOA2E

APBR Date of receipt of statement of grounds of appeal recorded

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNNOA3E

APAF Appeal reference modified

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSCREFNE

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R003

APBT Appeal procedure closed

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNNOA9E

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN REFUSED

18R Application refused

Effective date: 20210217