FR2926639A1

FR2926639A1 - PROCEDE DE TRAITEMENT D'UNE IMAGE RADAR, ISSUE EN PARTICULIER D'UN RADAR AEROPORTE, AVEC EVALUATION DE L'ALTITUDE DE L'ISOTHERME 0 degresC

Info

Publication number: FR2926639A1
Application number: FR0800349A
Authority: FR
Inventors: Nicolas Bon; Jean Paul Artis; Nicolas Raguenes
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2008-01-23
Filing date: 2008-01-23
Publication date: 2009-07-24
Anticipated expiration: 2028-01-23
Also published as: US20090243917A1; FR2926639B1; US8212712B2

Abstract

L'invention vise un procédé de traitement d'une image radar issue d'un radarII comprend une évaluation automatique de l'altitude de l'isotherme à zéro degré Celsius, dite isotherme zéro, à l'aide d'un traitement des informations de réflectivité (rf(px)) véhiculées par des pixels (px) formant tout ou partie de l'image radar.

Description

PROCEDE DE TRAITEMENT D'UNE IMAGE RADAR, ISSUE EN PARTICULIER D'UN RADAR AEROPORTE, AVEC EVALUATION DE L'ALTITUDE DE L'ISOTHERME 0°C.

L'invention concerne la détection de l'altitude de l'isotherme zéro degré Celsius ou isotherme zéro, en particulier à bord d'un porteur (par exemple un avion), dans le but notamment d'en informer le pilote ou toute autre personne navigant à bord du porteur. L'altitude de l'isotherme zéro correspond à la frontière entre la phase liquide et la phase solide de l'eau atmosphérique. Lorsqu'un hydrométéore glacé (c'est-à-dire une particule d'eau, ici glacée) traverse cette frontière, il se met à fondre progressivement. Il est particulièrement important pour un pilote de savoir où est localisée l'isotherme zéro. En effet, les risques doivent être appréhendés différemment selon que l'on se trouve en phase liquide ou glacée, car les risques encourus ne sont pas les même. De plus, les traitements effectués sur les données sont également fonction de la phase. On note qu'au-delà de l'isotherme zéro, les propriétés diélectriques de l'hydrométéore, sont modifiées, de même que sa réflectivité. On rappelle que pour un point donné, la réflectivité correspond au rapport de l'énergie réfléchie par ce point à l'énergie incidente totale. Cette hausse de la réflectivité se traduit par l'apparition d'une bande brillante sur des images radar de haute résolution. Cependant, les radars embarqués à bord des porteurs ont une résolution trop faible pour que l'on puisse systématiquement visualiser cette bande brillante. Une solution connue pour déterminer l'isotherme zéro est l'utilisation de capteurs de température, embarqués à bord du porteur (US 6,741,203 et US 6,201,494) associés à un modèle de décroissance de température et d'une mesure de l'altitude du porteur. Toutefois, l'utilisation d'une indication de température donne des résultats peu précis. Par exemple, les mesures peuvent être très sensibles au degré d'humidité de l'atmosphère.

Par ailleurs, cette solution est applicable uniquement dans les régions de latitude relativement faible pour lesquels l'altitude du porteur se situe sous la tropopause. En effet, on observe une inversion de l'évolution de la température au delà de cette frontière : le modèle utilisé n'est donc plus valable. D'autres méthodes consistent à utiliser des données transmises par des sources extérieures au porteur : par exemple des bulletins météo transmis par des stations au sol ou autres (US 6,424,288). Cependant, la transmission des informations n'est pas toujours possibles vers les avions de ligne. L'invention vise notamment à apporter une solution à ces problèmes. Un but de l'invention est de proposer un procédé permettant une évaluation précise de l'altitude de l'isotherme à zéro degré Celsius. Un autre but de l'invention est de permettre que cette évaluation soit effectuée à bord d'un porteur en vol. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé permettant une évaluation robuste de l'altitude de l'isotherme à zéro degré Celsius. A cet effet, selon un premier aspect, il est proposé un procédé de traitement d'une image radar, en particulier issue d'un radar aéroporté.

Selon une caractéristique générale, ledit procédé comprend une évaluation automatique de l'altitude de l'isotherme à zéro degré Celsius, dite isotherme zéro, à l'aide d'un traitement des informations de réflectivité véhiculées par des pixels formant tout ou partie de l'image radar. En d'autres termes, on utilise l'information de réflectivité de l'image radar ou d'une partie de l'image radar pour déterminer l'altitude de l'isotherme zéro. La détection de l'altitude de l'isotherme zéro résulte donc d'un traitement d'information et non d'une simple observation d'une bande brillante.

Ainsi, même si la bande brillante indicative de l'altitude de l'isotherme zéro n'est pas visible, l'altitude de l'isotherme zéro peut être évaluée grâce au traitement des informations de réflectivité. Par ailleurs, l'évaluation se fait automatiquement, par exemple à chaque nouvelle acquisition d'une image radar. Selon un mode de mise en oeuvre, ledit traitement peut comprendre une élaboration d'au moins deux valeurs intermédiaires de l'altitude de l'isotherme zéro, à partir des variations de l'information de réflectivité au sein de l'image radar, la valeur de l'altitude de l'isotherme zéro étant fonction desdites valeurs intermédiaires. Chaque image radar est composée de N coupes verticales, et ledit traitement des informations peut être effectué sur chaque coupe verticale, l'une après l'autre. Plus précisément, le traitement des informations est effectué en continu sur une suite de coupes verticales, sans distinction. On note que l'on entend par image radar le volume scanné par le faisceau de l'antenne du radar, à chaque acquisition, les N coupes verticales formant ce volume. Selon un mode de mise en oeuvre, le traitement des informations peut comprendre : - pour chaque coupe verticale de l'image radar, l'application d'au moins deux méthodes distinctes de façon à obtenir au moins deux valeurs intermédiaires de l'altitude de l'isotherme zéro, - une élaboration pour chaque méthode et pour l'ensemble des coupes verticales, d'au moins une valeur intermédiaire principale de l'altitude de l'isotherme zéro, à partir d'un ensemble choisi de valeurs intermédiaires de l'altitude de l'isotherme zéro, ladite valeur de l'altitude de l'isotherme zéro étant évaluée à partie des valeurs intermédiaires principales de l'altitude de l'isotherme zéro. De préférence, on détermine au moins trois valeurs intermédiaires principales de l'altitude de l'isotherme zéro, on effectue une combinaison d'au moins deux valeurs intermédiaires principales sur l'ensemble des

valeurs intermédiaires principales, on calcule l'écart-type de chaque combinaison, on choisit la combinaison ayant l'écart-type le plus faible, et si l'écart type de la combinaison choisie est inférieur à un seuil donné, on détermine l'altitude de l'isotherme zéro en effectuant une moyenne des valeurs intermédiaires principales de la combinaison choisie. De préférence, ledit procédé peut comprendre en outre pour chaque coupe verticale de l'image radar, une recherche de zones dite zones d'intérêt formées de pixels véhiculant des informations de réflectivité dont la valeur est supérieure à un seuil donné, ledit traitement des informations étant réalisée sur les zones d'intérêt des coupes verticales. Par exemple, une première méthode peut comprendre pour chaque coupe verticale : - une étape de calcul de l'altitude moyenne de chaque frontière supérieure de chaque zone d'intérêt de la coupe verticale considérée, - une élaboration d'une première valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro, en effectuant une moyenne pondérée des altitudes moyennes calculées, ladite pondération étant fonction de l'éloignement de la zone d'intérêt considérée par rapport au radar. Par exemple, une deuxième méthode peut comprendre pour chaque coupe verticale : - une détermination d'un histogramme représentant le nombre de pixels de la coupe verticale considérée par valeur de réflectivité, - une détermination de deux pics correspondant à deux maximas de nombre de pixels pour deux valeurs de réflectivité distinctes, - une localisation d'un minimum de pixel entre les deux pics déterminés, - une binarisation de l'information de réflectivité des pixels de la coupe verticale, en fonction de la valeur du minimum localisé, - une mémorisation des pixels appartenant à la frontière entre les 30 deux zones de la coupe verticale considérée,

-une suppression des pixels mémorisés trop éloignés des zones d'intérêt, -une détermination des plages de pixels formées d'un nombre de pixels consécutifs supérieur à un seuil donné, - une élaboration d'une deuxième valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro, correspondant à une moyenne de l'altitude des pixels des plages déterminées tout en appliquant une pondération linéaire sur les altitudes des pixels, en fonction de l'éloignement du pixel considéré par rapport au radar, et -une validation de la deuxième valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro, si le nombre de pixels total sur l'ensemble des plages est supérieur à un seuil donné. Par exemple, une troisième méthode peut comprendre pour chaque coupe verticale : -une suppression des pixels dont la valeur de réflectivité appartient à un intervalle choisi, les autres pixels étant considérés comme valides, - une suppression des colonnes de pixels ayant un nombre de pixels valides inférieur à un seuil donné, - une détermination d'un profil de réflectivité moyen de la coupe verticale considérée, ledit profil représentant pour chaque ligne de pixels valides une moyenne des valeurs de réflectivité des pixels de la ligne, - une recherche d'une troisième valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro, correspondant à l'altitude du pixel localisé sur un pic de réflectivité, -une autre recherche d'une autre valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro, dite troisième valeur intermédiaire bis, correspondant à l'altitude du pixel situé à l'endroit du plus fort gradient de réflectivité. Par exemple, une quatrième méthode peut comprendre pour chaque coupe verticale : -une sélection des pixels dont la valeur de l'information de réflectivité appartient à un intervalle choisi, - pour chaque colonne de la coupe verticale considérée, une recherche de l'altitude d'un gradient de réflectivité maximal et une mémorisation des pixels situés à ladite altitude du gradient - une suppression des pixels mémorisés trop éloignés des zones d'intérêt, - une détermination de plages de pixels, chaque plage étant formée d'un nombre de pixels consécutifs supérieur à un seuil donné, - un calcul d'une quatrième valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro, correspondant à une moyenne de l'altitude des pixels des plages déterminées en effectuant une pondération linéaire sur les altitudes des pixels, en fonction de l'éloignement du pixel considéré par rapport au radar, et - une validation de la valeur de la quatrième valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro, si le nombre de pixels total sur l'ensemble des plages est supérieur à un seuil donnée. Par exemple, une cinquième méthode peut comprendre pour chaque coupe verticale : - une suppression des pixels trop éloignés des zones d'intérêt, - une suppression des pixels dont la valeur de réflectivité n'appartient pas à un intervalle choisi, - pour chaque pixel restant, un calcul de la variance de la valeur de réflectivité associée, - une conservation des valeurs de variance qui sont supérieures à un seuil donné, - un calcul d'une cinquième valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro, correspondant à une moyenne de l'altitude des pixels sélectionnés, en appliquant une pondération linéaire sur les altitudes des pixels, en fonction de l'éloignement du pixel considéré par rapport au radar, et

-une validation de la valeur de la cinquième valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro, si le nombre de pixels sélectionnés total est supérieur à un seuil donné. L'application de plusieurs méthodes pour déterminer un certain nombre de valeurs intermédiaires de l'altitude zéro, valeurs à partir desquelles est déterminée l'altitude zéro elle-même, rend la détection de l'altitude de l'isotherme zéro relativement robuste. Selon un autre aspect, il est proposé un système de traitement d'une image issue d'un radar, apte à mettre en oeuvre un procédé tel que décrit ci- avant. Par exemple, ledit radar peut être aéroporté. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 illustre un porteur muni d'un radar au sein duquel est mis en oeuvre un procédé selon l'invention ; la figure 2 représente plus en détail le faisceau d'un radar ; la figure 3 représente un exemple de coupe verticale d'une image radar ; la figure 4 illustre un mode de mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention ; la figure 5 illustre plus précisément un exemple de mise en oeuvre d'une étape de recherche de zones d'intérêt ; la figure 6 illustre un exemple de mise en oeuvre d'une première méthode d'obtention de valeurs intermédiaires de l'altitude de l'isotherme zéro ; les figures 7 et 8 illustrent un exemple de mise en oeuvre d'une deuxième méthode d'obtention de valeurs intermédiaires de l'altitude de l'isotherme zéro ;

les figures 9 et 10 illustrent un exemple de mise en oeuvre d'une troisième méthode d'obtention de valeurs intermédiaires de l'altitude de l'isotherme zéro les figures 11 et 12 illustrent un exemple de mise en oeuvre d'une quatrième méthode d'obtention de valeurs intermédiaires de l'altitude de l'isotherme zéro la figure 13 illustre un exemple de mise en oeuvre d'une cinquième méthode d'obtention de valeurs intermédiaires de l'altitude de l'isotherme zéro la figure 14 illustre un exemple de mise en oeuvre d'une étape de sélection d'une valeur intermédiaire principale ; la figure 15 illustre un exemple de mise en oeuvre d'une étape de calcul d'un résultat final. On se réfère à la figure 1 qui illustre de façon schématique un avion AV muni d'un radar RD. On considère dans cet exemple un radar aéroporté, cependant, l'invention peut s'appliquer à tout type de radar : aéroporté ou au sol. Le radar RD émet un signal sous forme d'un faisceau FS, de façon à déterminer la position est la qualité des hydrométéores visés par le faisceau radar FS. La figure 2 représente plus en détail le faisceau FS vu du dessus. Celui-ci est formé de N coupes verticales référencées CPO...CPi...CPN. Un exemple de coupe verticale CPi (ou vue radar) est représenté sur la figure 3. Plus précisément, une vue radar consiste à représenter la réflectivité de chaque zone visée par le faisceau radar FS en fonction des coordonnées spatiales, l'altitude et la distance par rapport au radar. La valeur de la réflectivité (ou information de réflectivité) correspond à l'amplitude associée au pixel. Plus l'amplitude est élevée, plus la valeur de la réflectivité est importante et vice versa. Autrement dit, les zones les plus foncée de la vue radar signalent les zones ayant une valeur de réflectivité élevée. En réalité, les vue radar sont colorées : les zones gris-foncé sont

rouges, les zones gris-moyen sont jaune-orangé et les zones gris-clair sont vertes. On se réfère à présent à la figure 4. L'organigramme qui y est représenté reprend les différentes étapes d'un mode de mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention. De préférence, ce mode de mise en oeuvre est implémenté de façon logicielle. Dans cet exemple, les étapes 1 à 8 décrites ci-dessous sont appliquées à chaque coupe verticale CPi d'une image radar. Lors d'une première étape 1, on lit les données transmises par le radar 10 RD embarqué à bord du porteur AV considéré, ces données étant ensuite directement converties en coordonnées cartésiennes. De façon à améliorer le processus, on procède ensuite à une détection de zones d'intérêt, étape 2. Celles-ci correspondent à des parties de l'image radar où il est a priori plus facile d'évaluer l'altitude de l'isotherme zéro. Cette 15 étape permet de raccourcir le temps de calcul, et d'obtenir un résultat plus précis. On exécute ensuite le traitement de l'information de réflectivité de la coupe verticale considérée. Ce traitement comprend dans cet exemple l'application de cinq méthodes distinctes étapes 3, 4, 5, 6 et 7 sur chacune 20 des coupes verticales. Pour chaque coupe verticale, on obtient au moins une valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme à zéro degré Celsius, appelé par la suite isotherme zéro. Dans cet exemple, les méthodes 1, 2, 4 et 5 délivrent une valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro, tandis que la 25 méthode 3 en délivre deux en se basant sur deux critères distincts, comme expliqué plus en détail ci-après. Le nombre de méthodes ainsi que la méthode utilisée n'est absolument pas limitative. L'homme du métier saura utiliser le nombre de méthodes adéquat, en fonction de la précision recherchée et de la rapidité de calcul 30 souhaitée.

Chacune de ces méthodes est apte à exploiter les informations de réflectivité de la coupe verticale traitée de façon à en déduire une valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro. Ces valeurs intermédiaires de l'altitude zéro sont alors mémorisées, étape 8. Une fois que les étapes 1 à 8 ont été effectuées pour les N coupes verticales, on procède à la sélection d'une valeur intermédiaire principale par méthode, étape 9, voire de deux valeurs intermédiaires principales pour l'une des méthodes. Puis, à partir des valeurs intermédiaires principales de l'altitude de l'isotherme zéro, on évalue finalement la valeur de l'altitude de l'isotherme zéro, étape 10. La figure 5 illustre plus en détail l'étape 2, c'est-à-dire l'étape de recherche des zones d'intérêt. Celle-ci comprend tout d'abord une étape 21 de sélection des zones de maxima ZM, c'est-à-dire les pixels px tels quel leur valeur de réflectivité rf(px) appartient aux 20% supérieur de la dynamique de réflectivité Dyr. On entend par dynamique de réflectivité la plage des valeurs de réflectivité prises par les pixels de la coupe verticale traitée. Cette plage est délimitée par la valeur minimale et la valeur maximale de réflectivité que l'on trouve au sein de la coupe verticale traitée. Un exemple A de coupe verticale CPi est représenté. Sur cette coupe, les zones grises représentent des zones de maxima ZM1, ZM2, ZM3 et ZM4 sélectionnées sur la coupe, selon le critère précité. Puis on supprime les zones de maxima ayant une taille dite taille(ZM), inférieure à un seuil donné, étape 22. Ici, le seuil est de un centième du nombre total de pixels de la coupe verticale considérée. L'exemple B illustre la suppression de la zone ZM4 dont la taille est inférieure au seuil fixé. A partir des zones de maxima ZMi restantes, on sélectionne une zone de maxima dite zone de maxima basse, ZMbs, étape 23. Cette zone est celle dont l'altitude moyenne (c'est-à-dire la moyenne des altitudes des pixels

formant la zone considérée) est la plus basse. Dans l'exemple C, la zone de maxima basse ZMbs est la zone ZM3. Cette zone ZMbs sert de référence par la suite. En parallèle, toujours à l'issue de la suppression des zones de maxima ayant une taille trop petite, étape 22, on exclut les zones de maxima ZM dont l'altitude de la limite inférieure alt[inf(ZM)] est supérieure à un seuil donnée, ici 4km, étape 24. En d'autres termes, on supprime les zones de maxima situées à trop haute altitude. En effet, l'altitude de l'isotherme zéro est localisée dans une bande d'altitude proche du sol, entre 0 et 4km.

L'application de ce critère entraîne la suppression de la zone ZM2, exemple D. Enfin, on supprime les zones de maxima ZM telles que leur altitude moyenne altmoy (c'est-à-dire la moyenne des altitudes des pixels formant la zone considérée) est supérieure à un certain seuil fonction de l'altitude de la zone de maxima basse, ZMbs et dont la limite supérieure est supérieure à celle de la zone de maxima basse ZMbs, étape 25. Dans cet exemple, on supprime les zones de maxima dont l'altitude moyenne est supérieure à celle de la zone de maxima basse ZMbs à laquelle on a ajouté 1000m. Comme illustré sur l'exemple E, cela entraine ici la suppression de la zone de maxima ZM1. Les zones de maxima restantes forment alors les zones d'intérêt ZI. Dans cet exemple, seule la zone ZM3 est une zone d'intérêt, comme représenté sur l'exemple F. Les zones d'intérêt ZI correspondent soit à des zones de précipitations, soit à une bande brillante signalant la localisation de l'isotherme zéro. Les figures 6 à 13 décrivent différentes méthodes de détermination de valeurs intermédiaires de l'altitude de l'isotherme zéro. Comme indiqué ci-avant, le choix du nombre et du type de méthodes peut être adapté par l'homme du métier en fonction de l'application choisie.

La méthode illustrée sur la figure 6, méthode 1, comprend deux étapes. Une première étape 31 comprend une recherche de la limite supérieure de

chaque zone d'intérêt ZI déterminée lors de l'étape précédente, en d'autres termes des pixels les plus hauts de l'ensemble des zones d'intérêt conservées. En effet, généralement la limite supérieure des zones d'intérêt ZI indique une séparation entre les températures positives et négatives.

Puis un calcul d'une moyenne pondérée des altitudes trouvées est effectué, étape 32. La pondération est fonction de la distance du pixel par rapport au radar. Celle-ci permet d'atténuer l'effet de flou dû à la diminution de la résolution du fait de la distance au radar. A l'issue de la méthode 1, on obtient une première valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro, altitude 1. La figure 7 illustre les étapes d'une d'autre méthode, référencée méthode 2 sur la figure 4. Cette méthode est basée sur l'analyse de l'histogramme de réflectivité de la coupe verticale considérée. L'histogramme en question est construit au cours d'une étape 41. Un exemple d'histogramme est représenté sur la figure 8. L'histogramme de réflectivité indique le nombre de pixels de la coupe verticale par valeur de réflectivité. Un but de cette méthode est de détecter une valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro en délimitant sur la coupe verticale considérée deux régions : la zone de glace au dessus de l'isotherme zéro et la zone de pluie en dessous. L'isotherme zéro constitue la frontière entre les deux. L'histogramme comprend deux pics de réflectivité, référencés Pic1 et Pic2. Entre ces deux pics se trouve un minimum de réflectivité Min. Au cours d'une étape 42 (figure 7), on détermine la position des deux pics Pic1 et Pic2: ces pics sont les deux plus grands maxima globaux du dernier tiers de la coupe verticale considérée, c'est-à-dire la partie de la coupe verticale qui comprend les plus fortes valeurs de réflectivité. Ces deux pics sont effectivement pris en compte s'ils sont suffisamment éloignés l'un de l'autre, par exemple d'1/10ème du nombre de valeurs de réflectivité de l'histogramme.

Le minimum local Min séparant le mieux les deux pics déterminés Pic1 et Pic2 est localisé, étape 43. La valeur de réflectivité associée à ce minimum Min correspond au seuil de segmentation, Seuil.

La coupe verticale CPi est alors binarisée par rapport au seuil de segmentation, étape 44. Autrement dit : 1 si CPi(x, y) > Seuil CPi(x, y) _ 0 sinon Où x et y sont les coordonnées cartésiennes des pixels au sein de la coupe verticale considérée.

Les pixels appartenant à la frontière entre les deux zones sont localisés 10 et mémorisés, étape 45.

Les pixels situés au dessus de l'altitude moyenne la plus basse des zones de maxima ZM rejetées (lors de la sélection des zones d'intérêt, étape 2), sont supprimés de même que les pixels voisins des zones de maxima rejetées, étape 46.

15 On détermine alors des plages de pixels, c'est-à-dire une suite de points régulière et la plus horizontale possible, étape 47. Chaque plage doit être suffisamment longue pour être prise en compte (par exemple avoir un nombre de pixels supérieur à un certain seuil). Par ailleurs, les plages dont l'altitude moyenne (moyenne des pixels les constituant) est dispersée de plus 20 de 1500m, ne sont pas conservées. Dans cet exemple, une plage de pixels est définie par une suite de pixels consécutifs dont la dispersion en altitude est inférieure à 500m.

Une fois les plages de points déterminées, l'altitude moyenne des pixels conservés est calculée tout en appliquant une pondération en fonction de la 25 distance du pixel par rapport au radar, étape 48.

Le résultat est validé si le nombre de pixels est suffisant, étape 49.

A l'issue de l'étape 49, on obtient une deuxième valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro, référencée altitude 2.

La figure 9 illustre une autre méthode, référencée méthode 3, de 30 détermination d'une valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro.

Cette méthode est notamment basée sur l'analyse du profil vertical moyen de réflectivité de la coupe verticale considérée. Plus précisément, au cours d'une première étape 51, on supprime les pixels de la coupe verticale considérée associés à une valeur de réflectivité appartenant à la moitié inférieure de la dynamique de réflectivité. Ensuite les colonnes ayant trop peu de pixels valides (ici moins de 1/10ème du nombre de pixels possibles par colonne) sont supprimées, étape 52. Le profil vertical moyen de réflectivité de la coupe verticale considérée est alors déterminé, étape 53. Un exemple de ce type de profil est représenté sur la figure 10. Le profil est construit en effectuant pour chaque valeur d'altitude une moyenne des valeurs de réflectivité associées aux pixels se trouvant à cette altitude. La réflectivité moyenne est exprimée en dBZ. A deux valeurs d'altitude très proches, se trouvent un gradient maximal Grd et un pic de réflectivité PicR. Ce sont les altitudes correspondant à ces deux évènements Grd et PicR que l'on cherche à déterminer à l'aide de la méthode référencée méthode 3. On se réfère à nouveau à la figure 9. Une fois le profil vertical moyen de réflectivité établi, on cherche l'altitude du pic de réflectivité du profil établi, étape 54. Cette altitude constitue une nouvelle valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro, référencée altitude 3. Enfin, on recherche l'altitude du plus fort gradient du profil, juste au dessus de l'altitude du pic de réflectivité, étape 55. Celle-ci constitue une autre valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro, référencée altitude 3bis. On se réfère à présent à la figure 11. Celle-ci illustre une nouvelle méthode dite méthode 4, basée sur la recherche des plus grands gradients verticaux de réflectivité au sein de la coupe verticale considérée. En effet, le brusque changement des valeurs de réflectivité, provoqué par l'isotherme zéro, est caractérisé par l'apparition d'un fort gradient de réflectivité. On effectue donc pour cette méthode, méthode 4, une recherche de fort

gradient, colonne après colonne. Pour éviter de détecter les forts gradients présents dans les zones de faible réflectivité, la recherche doit être limitée à un certain intervalle de valeurs. Les mauvaises détections autour des zones de forte réflectivité précédemment détectée (étape 2) sont évitées par la fixation d'une altitude maximale pour la recherche. Plus précisément, au cours d'une première étape, étape 61, on sélectionne uniquement les pixels dont la valeur de réflectivité appartient au dernier tiers de la dynamique de réflectivité Dyr de la coupe verticale considérée, et cela pour les pixels px, tel que leur altitude soit supérieure à l'altitude de la zone de maxima basse ZMbS sélectionnées au cours de l'étape 2. Puis pour chaque colonne col et tant qu'on l'on n'a pas traité la dernière colonne colmax, on recherche l'altitude du plus fort gradient de la colonne. La figure 12 illustre un exemple de colonne col d'une coupe de verticale. Le nombre de pixels représentés au sein de la colonne col n'est pas du tout significatif : il est ici limité à 13 à des fins de simplifications. Les pixels 1 à 9, référencés pxl à px9 sont associés à une valeur de réflectivité assez faible tandis que les pixels 10 à 13 référencés px10 à px13 ont une valeur de réflectivité beaucoup plus forte.

La forte variation de réflectivité entre les pixels px9 et pxl 0 témoigne de l'apparition d'un gradient de réflectivité Grad1. On se réfère à nouveau à la figure 11. Une fois les altitudes des gradients les plus forts trouvées pour l'ensemble des colonnes, on supprime ceux étant trop proches des zones de maxima rejetées lors de l'étape 2, étape 63. Puis on détermine la (les) plages de pixels la plus régulière, de la même manière que pour la méthode 2, étape 64. On calcule alors l'altitude moyenne des pixels de la (les) plage(s) déterminée lors de l'étape précédente, étape 65, ce calcul étant pondéré en fonction de la distance des pixels au radar.

Enfin on valide le résultat, si le nombre de pixels qui a été pris en compte est suffisant, étape 66. La valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro délivrée est référencée altitude 4. La dernière méthode, méthode 5, utilisée dans ce mode de mise en oeuvre, est représentée sur la figure 13. Celle-ci est basée sur la recherche des endroits où la variance des valeurs de réflectivité est maximale, pour déterminer la zone où les valeurs de réflectivité sont les moins homogènes. En effet, l'isotherme zéro sépare deux zones dont les valeurs moyennes de réflectivité sont très différentes.

L'homogénéité est donc très faible à l'endroit de la séparation, impliquant une forte variance. Plus précisément, au cours d'une première étape 71, on supprime les pixels n'appartenant pas à la zone où doit se trouver l'isotherme zéro. Cette zone est ici définie par l'altitude moyenne de la zone de maxima rejetée la plus basse ZMrejbs et l'altitude moyenne de la zone de maxima sélectionnée la plus basse, le tout lors de l'étape 2. Puis on supprime les pixels dont la valeur de réflectivité n'appartient pas au tiers supérieur de la dynamique de réflectivité Dyr de la coupe verticale considérée, étape 72.

Les données restantes sont alors fenêtrées, par exemple à l'aide d'une fenêtre d'analyse de taille [1 ;5]. On calcule la variance des données fenêtrées, étape 73. Autrement, on parcourt la coupe verticale considérée pixel par pixel. La variance des pixels situés à l'intérieur de la fenêtre est calculée. Le résultat est alors associé au pixel central de la fenêtre.

Les variances calculées les plus fortes sont conservées, étape 74. Dans cet exemple, les valeurs de variances conservées sont celles appartenant au dernier tiers de la dynamique de variances. On effectue alors une moyenne pondérée des altitudes des pixels associés aux variances conservées, la pondération étant là encore fonction de la distance du pixel considéré au radar, étape 75.

Enfin, le résultat est validé si le nombre de pixels pris en compte pour le calcul de la moyenne est suffisant, étape 76. La valeur de l'altitude intermédiaire issue de la méthode 5 est référencée altitude 5. Lorsque les méthodes ont été appliquées à l'ensemble des coupes verticales, et que les résultats ont été mémorisés, on sélectionne une valeur intermédiaire principale de l'altitude zéro par méthode, étape 9 de la figure 4. Cette sélection est détaillée sur la figure 14. Une première étape 91 comprend une sélection d'une tranche d'altitude (ici large de 1000m) où se trouvent le plus de valeurs intermédiaires pour 10 une méthode donnée, et cela pour chaque méthode. Puis, pour chaque résultat obtenu altitude 1, 2, 3, 3bis, 4 et 5, on détermine une valeur intermédiaire principale de l'altitude de l'isotherme zéro, étape 92. Cette valeur correspond ici à l'altitude centrale de la tranche d'altitude précitée, à condition que le nombre de valeurs intermédiaires de 15 l'altitude zéro soit suffisant. Dans cet exemple, le seuil choisi est égal à 25% de l'ensemble des valeurs intermédiaires possibles. Si cette condition est remplie, le résultat est validé, étape 93. Une fois la valeur principale calculée pour un résultat donné, on passe au résultat suivant, étape 94, et cela tant que tous les résultats n'ont pas été 20 traités. L'altitude de l'isotherme zéro est finalement calculée à partir des valeurs intermédiaires principales précitées, étape 10 de la figure 4. Pour ce faire, on réalise toutes les combinaisons possibles de trois résultats parmi les cinq résultats que sont les valeurs intermédiaires 25 principales des résultats : altitude 1, 2, 3bis, 4 et 5, étape 101. Le résultat altitude 3 est pour l'instant mis de côté. L'écart-type a de chaque combinaison est alors calculé, étape 102. On choisit ensuite la combinaison ayant l'écart type le plus faible, étape 103. Si l'écart-type choisit Qc est inférieur à 500m, on calcule la moyenne des valeurs 30 intermédiaires principales de la combinaison correspondant à l'écart-type choisi. Cette moyenne correspond à l'altitude de l'isotherme zéro Iso 0 recherchée. Le procédé est terminé. Par contre, si l'écart-type ac est supérieur à 500m, on réalise alors toutes les combinaisons possibles de trois résultats parmi les cinq résultats que sont les valeurs intermédiaires principales des résultats : altitude 1, 2, 3, 4 et 5. Le résultat altitude 3bis est ici mis de côté, étape 105. De même que précédemment, l'écart-type a de chaque combinaison est alors calculé, étape 106. On choisit ensuite la combinaison ayant l'écart type le plus faible, étape 107. Si l'écart-type choisit Qci est inférieur à 500m, on calcule la moyenne des valeurs intermédiaires principales de la combinaison associée. Cette moyenne correspond à l'altitude de l'isotherme zéro Iso 0 recherchée. Sinon, on considère que les mesures obtenues ne sont pas suffisamment précises pour aboutir à un résultat de l'altitude de l'isotherme zéro.

Bien entendu, les valeurs de l'ensemble des seuils mentionnées ci-avant sont données à titre indicatif. Celles-ci pourront êtres ajustées en fonction de la latitude de vol de l'avion, la saison en cours ou encore la zone géographique où se trouve l'avion. Par ailleurs, il est possible de tenir compte de l'évolution temporelle de la valeur de l'altitude de l'isotherme zéro, pour déterminer chaque nouvelle valeur. En variante, il est avantageux de tenir compte d'informations a priori pour l'évaluation automatique de l'altitude de l'isotherme zéro. Ces informations (température extérieur, bulletin météo) peuvent être envoyées par une base au sol au cours du vol de l'avion ou encore téléchargées avant le départ.

Claims

REVENDICATIONS

1-Procédé de traitement d'une image radar issue d'un radar, caractérisé par le fait qu'il comprend une évaluation automatique de l'altitude de l'isotherme à zéro degré Celsius, dite isotherme zéro, à l'aide d'un traitement des informations de réflectivité (rf(px)) véhiculées par des pixels (px) formant tout ou partie de l'image radar.
2- Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit traitement comprend une élaboration d'au moins deux valeurs intermédiaires de l'altitude de l'isotherme zéro (3, 4, 5, 6, 7), à partir des variations de l'information de réflectivité au sein de l'image radar, la valeur de l'altitude de l'isotherme zéro étant fonction desdites valeurs intermédiaires.
3- Procédé selon la revendication 2, dans lequel chaque image radar est composée de N coupes verticales (CPi), et dans lequel ledit traitement des informations est effectué sur chaque coupe verticale, l'une après l'autre.
4-Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le traitement des informations comprend : - pour chaque coupe verticale de l'image radar, l'application d'au moins deux méthodes distinctes (méthode 1, méthode 2, méthode 3, méthode 4, méthode 5 et méthode 6) de façon à obtenir au moins deux valeurs intermédiaires de l'altitude de l'isotherme zéro, - une élaboration pour chaque méthode et pour l'ensemble des coupes verticales, d'au moins une valeur intermédiaire principale de l'altitude de l'isotherme zéro, à partir d'un ensemble choisi de valeurs intermédiaires de l'altitude de l'isotherme zéro (9), ladite valeur de l'altitude de l'isotherme zéro étant évaluée à partie des valeurs intermédiaires principales de l'altitude de l'isotherme zéro (10).
5-Procédé selon la revendication précédente, dans lequel on détermine au moins trois valeurs intermédiaires principales de l'altitude de l'isotherme zéro, on effectue une combinaison d'au moins deux valeurs intermédiaires principales sur l'ensemble des valeurs intermédiaires principales (101), on calcule l'écart-type de chaque combinaison (102), on choisit la combinaison ayant l'écart-type le plus faible (103), et si l'écart type de la combinaison choisie est inférieur à un seuil donné, on détermine l'altitude de l'isotherme zéro en effectuant une moyenne des valeurs intermédiaires principales de la combinaison choisie (104).
6-Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, comprenant en outre pour chaque coupe verticale de l'image radar, une recherche de zones dite zones d'intérêt (2) formées de pixels véhiculant des informations de réflectivité dont la valeur est supérieure à un seuil donné, ledit traitement des informations étant réalisée sur les zones d'intérêt des coupes verticales.
7-Procédé selon la revendication précédente, dans lequel une première méthode (méthode 1) comprend pour chaque coupe verticale : - une étape de calcul de l'altitude moyenne de chaque frontière supérieure de chaque zone d'intérêt de la coupe verticale considérée (31), - une élaboration d'une première valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro, en effectuant une moyenne pondérée des altitudes moyennes calculées, ladite pondération étant fonction de l'éloignement de la zone d'intérêt considérée par rapport au radar (32).
8-Procédé selon l'une des revendications 6 à 7, dans lequel une deuxième méthode (méthode 2) comprend pour chaque coupe verticale : - une détermination d'un histogramme représentant le nombre de pixels de la coupe verticale considérée par valeur de réflectivité (41), - une détermination de deux pics (Pic1, Pic2) correspondant à deux maximas de nombre de pixels pour deux valeurs de réflectivité distinctes (42), - une localisation d'un minimum de pixel entre les deux pics déterminés (43), -une binarisation de l'information de réflectivité des pixels de la coupe verticale, en fonction de la valeur du minimum localisé (44), - une mémorisation des pixels appartenant à la frontière entre les deux zones de la coupe verticale considérée (45), -une suppression des pixels mémorisés trop éloignés des zones d'intérêt (46), - une détermination des plages de pixels formées d'un nombre de pixels consécutifs supérieur à un seuil donné (47), - une élaboration d'une deuxième valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro (48), correspondant à une moyenne de l'altitude des pixels des plages déterminées tout en appliquant une pondération linéaire sur les altitudes des pixels, en fonction de l'éloignement du pixel considéré par rapport au radar, et -une validation de la deuxième valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro (49), si le nombre de pixels total sur l'ensemble des plages est supérieur à un seuil donné.
9-Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel une troisième méthode (méthode 3) comprend pour chaque coupe verticale : -une suppression des pixels dont la valeur de réflectivité appartient à un intervalle choisi, les autres pixels étant considérés comme valides (51), -une suppression des colonnes de pixels ayant un nombre de pixels valides inférieur à un seuil donné (52), - une détermination d'un profil de réflectivité moyen de la coupe verticale considérée, ledit profil représentant pour chaque ligne de pixels valides une moyenne des valeurs de réflectivité des pixels de la ligne (53), - une recherche d'une troisième valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro, correspondant à l'altitude du pixel localisé sur un pic de réflectivité (54), -une autre recherche d'une autre valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro, dite troisième valeur intermédiaire bis, correspondant à l'altitude du pixel situé à l'endroit du plus fort gradient de réflectivité (55).
10- Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, dans lequel une quatrième méthode (méthode 4) comprend pour chaque coupe verticale : -une sélection des pixels dont la valeur de l'information de réflectivité appartient à un intervalle choisi (61), - pour chaque colonne de la coupe verticale considérée, une recherche de l'altitude d'un gradient de réflectivité maximal et une mémorisation des pixels situés à ladite altitude du gradient (62), - une suppression des pixels mémorisés trop éloignés des zones d'intérêt (63), - une détermination de plages de pixels, chaque plage étant formée d'un nombre de pixels consécutifs supérieur à un seuil donné (64), - un calcul d'une quatrième valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro, correspondant à une moyenne de l'altitude des pixels des plages déterminées en effectuant une pondération linéaire sur les altitudes des pixels, en fonction de l'éloignement du pixel considéré par rapport au radar (65), et -une validation de la valeur de la quatrième valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro, si le nombre de pixels total sur l'ensemble des plages est supérieur à un seuil donnée (66).
11- Procédé selon l'une des revendications 6 à 10, dans lequel une cinquième méthode (méthode 5) comprend pour chaque coupe verticale : - une suppression des pixels trop éloignés des zones d'intérêt (71), - une suppression des pixels dont la valeur de réflectivité n'appartient pas à un intervalle choisi (72), - pour chaque pixel restant, un calcul de la variance de la valeur de réflectivité associée (73), - une conservation des valeurs de variance qui sont supérieures à un seuil donné (74), - un calcul d'une cinquième valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro, correspondant à une moyenne de l'altitude des pixels sélectionnés, en appliquant une pondération linéaire sur les altitudes des pixels, en fonction de l'éloignement du pixel considéré par rapport au radar (75), et-une validation de la valeur de la cinquième valeur intermédiaire de l'altitude de l'isotherme zéro, si le nombre de pixels sélectionnés total est supérieur à un seuil donné (76).
12-Système de traitement d'une image issue d'un radar, mettant en 5 oeuvre un procédé selon l'une des revendications 1 à 11.
13-Système selon la revendication 12, dans lequel ledit radar est aéroporté.