FR3142561A1 - Method for improving the geolocation of satellite images - Google Patents
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Abstract
Procédé (100) d’amélioration de la géolocalisation d’images acquises par défilement d’un capteur (1) d’images le long d’une trajectoire de défilement du capteur (1), ledit capteur étant configuré pour acquérir au moins un segment d’images (2, 3) au cours d’une période de temps, l’au moins un segment d’images (2, 3) comprenant une suite d’images de la surface de la terre acquises, à partir de positions successives du capteur le long de la trajectoire de défilement, à des instants successifs de la période de temps, le procédé comprenant l’étape suivante : - détermination (102) d’au moins un nouveau segment (5) d’images acquises au cours d’une nouvelle période de temps qui respectivement commence et se termine à l’intérieur de la période de temps de l’au moins un segment d’images (2, 3), l’au moins un nouveau segment (5) d’images comprenant une nouvelle suite d’images acquises à des instants successifs de la nouvelle période de temps, la nouvelle suite d’images couvrant une zone géographique observée par le capteur sur la surface de la terre pendant la nouvelle période de temps, ladite zone géographique observée étant définie par au moins un paramètre de découpage. Figure 1 Method (100) for improving the geolocation of images acquired by scrolling an image sensor (1) along a path of movement of the sensor (1), said sensor being configured to acquire at least one segment of images (2, 3) over a period of time, the at least one image segment (2, 3) comprising a series of images of the earth's surface acquired, from successive positions of the sensor along the scrolling trajectory, at successive instants of the period of time, the method comprising the following step: - determination (102) of at least one new segment (5) of images acquired during 'a new time period which respectively begins and ends within the time period of the at least one image segment (2, 3), the at least one new image segment (5) comprising a new sequence of images acquired at successive instants of the new period of time, the new sequence of images covering a geographical area observed by the sensor on the surface of the earth during the new period of time, said geographical area observed being defined by at least one cutting parameter. Figure 1
Description
La présente invention concerne le domaine de la géolocalisation des images satellitaires d’observation de la terre, également appelé spatiotriangulation.The present invention relates to the field of geolocation of earth observation satellite images, also called spatiotriangulation.
Il est connu d’utiliser des points d’appui au sol, dont les coordonnées sont connues, identifiés sur des images de références d’une part, et sur les images à géolocaliser d’autre part, pour déterminer les paramètres d’un modèle de correction de la ligne de visée des images à géolocaliser.It is known to use support points on the ground, whose coordinates are known, identified on reference images on the one hand, and on the images to be geolocated on the other hand, to determine the parameters of a model correction of the line of sight of the images to be geolocated.
L’application de ce procédé connu de géolocalisation à des images acquises par un dispositif défilant le long d’une trajectoire de défilement, de type pushbroom, visant au nadir, amène à corriger successivement les différents segments d’acquisitions temporel, sur lesquels sont mesurés les points d’appui. La qualité et la répartition des points d’appui sur le segment conditionnent la qualité de la correction. Or il n’est pas possible de mesurer de points d’appui sur les surfaces d’eau (océans, mers, lacs) et les objets mobiles tels que les nuages. La répartition des mesures est donc dépendante de la répartition terre/eau qui est prévisible et de la couverture nuageuse qui est statistiquement prévisible. La répartition dans le segment est conditionnée également par le découpage le long de la trajectoire de défilement du dispositif d’acquisition des segments images traités.The application of this known geolocation method to images acquired by a device moving along a scrolling trajectory, of the pushbroom type, aimed at the nadir, leads to successively correcting the different temporal acquisition segments, on which are measured the support points. The quality and distribution of the support points on the segment determine the quality of the correction. However, it is not possible to measure support points on water surfaces (oceans, seas, lakes) and moving objects such as clouds. The distribution of measurements is therefore dependent on the land/water distribution which is predictable and the cloud cover which is statistically predictable. The distribution in the segment is also conditioned by the division along the path of the acquisition device of the processed image segments.
L’invention a donc pour but de proposer une solution à tout ou partie de ces problèmes.The invention therefore aims to propose a solution to all or part of these problems.
A cet effet, la présente invention concerne un procédé d’amélioration de la géolocalisation d’images acquises par défilement d’un capteur d’images le long d’une trajectoire de défilement du capteur, ledit capteur étant configuré pour acquérir au moins un segment d’images au cours d’une période de temps, l’au moins un segment d’images comprenant une suite d’images de la surface de la terre acquises, à partir de positions successives du capteur le long de la trajectoire de défilement, à des instants successifs de la période de temps, le procédé comprenant l’étape suivante :
- détermination d’au moins un nouveau segment d’images acquises au cours d’une nouvelle période de temps qui respectivement commence et se termine à l’intérieur de la période de temps de l’au moins un segment d’images, l’au moins un nouveau segment d’images comprenant une nouvelle suite d’images acquises à des instants successifs de la nouvelle période de temps, la nouvelle suite d’images couvrant une zone géographique observée par le capteur sur la surface de la terre pendant la nouvelle période de temps, ladite zone géographique observée étant définie par au moins un paramètre de découpage.To this end, the present invention relates to a method for improving the geolocation of images acquired by scrolling an image sensor along a path of movement of the sensor, said sensor being configured to acquire at least one segment of images over a period of time, the at least one image segment comprising a series of images of the surface of the earth acquired, from successive positions of the sensor along the scrolling path, at successive moments of the period of time, the method comprising the following step:
- determination of at least one new segment of images acquired during a new period of time which respectively begins and ends within the time period of the at least one segment of images, the at least one new segment of images comprising a new sequence of images acquired at successive instants of the new period of time, the new sequence of images covering a geographical area observed by the sensor on the surface of the earth during the new period of time, said observed geographical area being defined by at least one division parameter.
Selon un mode de mise en œuvre, l’invention comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, seules ou en combinaison techniquement acceptable.According to one mode of implementation, the invention comprises one or more of the following characteristics, alone or in technically acceptable combination.
Selon un mode de mise en œuvre, le capteur est embarqué sur un satellite, ou sur un aéronef.According to one mode of implementation, the sensor is on board a satellite, or on an aircraft.
Selon un mode de mise en œuvre, l’au moins un segment d’images comprend au moins un premier segment d’images acquises au cours d’une première période de temps et au moins un deuxième segment d’images acquises au cours d’une deuxième période de temps, le procédé comprenant en outre les étapes suivantes, mises en œuvre préalablement à l’étape de détermination d’au moins un nouveau segment d’images :
- assemblage du premier segment d’images et du deuxième segment d’images, pour former un segment fusionné d’images acquises au cours d’une période de temps cumulée correspondant à la réunion de la première période de temps concaténée avec la deuxième période de temps ;
- détermination que, pour l’étape de détermination d’au moins un nouveau segment d’images, l’au moins un segment est le segment fusionné et que la période de temps est la période de temps cumulée.
According to one mode of implementation, the at least one image segment comprises at least a first segment of images acquired during a first period of time and at least a second segment of images acquired during a second period of time, the method further comprising the following steps, implemented prior to the step of determining at least one new image segment:
- assembly of the first image segment and the second image segment, to form a merged segment of images acquired during a cumulative period of time corresponding to the meeting of the first period of time concatenated with the second period of time ;
- determination that, for the step of determining at least one new image segment, the at least one segment is the merged segment and that the time period is the cumulative time period.
Selon un mode de mise en œuvre, l’au moins un premier segment d’images et l’au moins un deuxième segment d’images sont générés en fonction du passage du capteur en visibilité d’une station de réception.According to one mode of implementation, the at least one first image segment and the at least one second image segment are generated depending on the passage of the sensor into visibility of a reception station.
Selon un mode de mise en œuvre, la première période de temps se termine à un instant où commence la deuxième période de temps.According to one mode of implementation, the first time period ends at a time when the second time period begins.
Selon ces dispositions, le choix d’un paramètre de découpage approprié permettra de trouver dans les images du nouveau segment d’image des points d’appuis bien répartis sur la zone géographique, de sorte qu’une spatio-triangulation de bonne qualité des images de cette zone sera possible.According to these provisions, the choice of an appropriate cutting parameter will make it possible to find in the images of the new image segment support points well distributed over the geographical area, so that good quality spatio-triangulation of the images of this area will be possible.
Il sera également possible d’adapter les traitements de spatio-triangulation en fonctions des zones géographiques couvertes par les segments d’images, par exemple en adaptant une complexité d’un modèle d’erreur d’un traitement de spatio-triangulation à une zone géographique. Ainsi sur une zone où statistiquement peu de points d'appui sont trouvés, par exemple une île ou une zone enneigée, on utilisera de préférence un modèle d’erreur moins complexe, par exemple un modèle d’erreur polynomial d’ordre plus faible.It will also be possible to adapt the spatio-triangulation processing operations according to the geographical areas covered by the image segments, for example by adapting the complexity of an error model of a spatio-triangulation processing operation to an area. geographical. Thus, in an area where statistically few support points are found, for example an island or a snowy area, we will preferably use a less complex error model, for example a polynomial error model of lower order.
Selon un mode de mise en œuvre, l’au moins un paramètre de découpage comprend par exemple : une surface utile de recalage, une répartition de la surface utile, une extension de la zone géographique couverte par le nouveau segment d’images le long d’une direction de défilement du capteur.According to one mode of implementation, the at least one cutting parameter comprises for example: a useful registration surface, a distribution of the useful surface, an extension of the geographical area covered by the new image segment along 'a direction of movement of the sensor.
Selon ces dispositions, la répartition des points d’appuis, identifiés sur la surface utile, sera optimisée de manière à éviter les effets de propagation d’erreurs de recalage sur les zones où les points d’appuis sont absents, moins nombreux, ou erronés.According to these provisions, the distribution of support points, identified on the useful surface, will be optimized so as to avoid the effects of propagation of registration errors on areas where support points are absent, fewer in number, or incorrect. .
Selon un mode de mise en œuvre, la surface utile de recalage est une surface de terres émergées, la surface de terres émergées étant comprise à l’intérieur de la zone géographique, et étant associée à une valeur d’un paramètre de visibilité, la valeur du paramètre de visibilité étant supérieure ou inférieure à un seuil prédéterminé.According to one mode of implementation, the useful registration surface is a surface of emerged land, the surface of emerged land being included within the geographical zone, and being associated with a value of a visibility parameter, the value of the visibility parameter being greater or less than a predetermined threshold.
Selon un mode de mise en œuvre, la surface de terres émergées est déterminée à partir des images du nouveau segment d’images, par exemple acquises à la résolution spatiale nominale.According to one mode of implementation, the surface of the land surface is determined from the images of the new image segment, for example acquired at the nominal spatial resolution.
Selon un mode de mise en œuvre, la valeur du paramètre de visibilité associée à la surface de terres émergées est une fonction d’une couverture nuageuse moyenne de la surface.According to one mode of implementation, the value of the visibility parameter associated with the surface of the land surface is a function of average cloud cover of the surface.
Selon un mode de mise en œuvre, la couverture nuageuse moyenne de la surface est déterminée, par exemple pour un ensemble de jours d’une période d’une année, à partir d’un historique d’images de la surface acquises pendant une période d’une année, antérieure, d’une ou plusieurs années, à ladite période de l’année.According to one mode of implementation, the average cloud cover of the surface is determined, for example for a set of days over a period of one year, from a history of images of the surface acquired over a period of a year, previous, of one or more years, to the said period of the year.
Selon un mode de mise en œuvre, la surface de terres émergées est déterminée après avoir exclu la surface de zones spécifiques.According to one mode of implementation, the surface area of emerged land is determined after excluding the surface area of specific zones.
Selon un mode de mise en œuvre, les zones spécifiques comprennent au moins l’un parmi une banquise, un glacier, une zone enneigée, une zone non texturée à la résolution spatiale nominale, une surface d’eau, une surface comprenant des objets mobiles.According to one embodiment, the specific zones include at least one of an ice floe, a glacier, a snow-covered zone, a non-textured zone at the nominal spatial resolution, a water surface, a surface comprising moving objects .
Selon un mode de mise en œuvre, les zones spécifiques comprennent une zone avec un indicateur de changement temporel supérieur à un seuil prédéterminé.According to one embodiment, the specific zones include a zone with a temporal change indicator greater than a predetermined threshold.
Selon un mode de mise en œuvre, l’indicateur de changement est une fonction d’une différence entre une radiométrie à un instant d’au moins un point d’une image de la zone et une autre radiométrie de l’au moins un point à autre instant, rapportée à une durée écoulée entre l’instant et l’autre instant.According to one mode of implementation, the change indicator is a function of a difference between a radiometry at a time of at least one point of an image of the area and another radiometry of the at least one point at another instant, related to a duration elapsed between the instant and the other instant.
Selon un mode de mise en œuvre, l’étape de détermination de l’au moins un nouveau segment d’images comprend une sélection de l’au moins un nouveau segment d’images parmi un ensemble de potentiels nouveaux segments d’images, l’au moins un nouveau segment étant sélectionné sur la base d’une fonction calculée pour chaque potentiels nouveaux segments d’images, de sorte que la fonction est optimisée par l’au moins un nouveau segment sélectionné.According to one mode of implementation, the step of determining the at least one new image segment comprises a selection of the at least one new image segment from a set of potential new image segments, at least one new segment being selected based on a function calculated for each potential new image segments, such that the function is optimized by the at least one new segment selected.
Selon un mode de mise en œuvre, l’optimum recherché de la fonction est un minimum, ou un maximum.Depending on one mode of implementation, the desired optimum of the function is a minimum, or a maximum.
Selon un mode de mise en œuvre, la fonction est définie comme une combinaison linéaire d’un premier terme et d’un deuxième terme, le premier terme étant une première fonction de la surface utile du nouveau segment d’images et de la répartition de la surface utile sur le nouveau segment d’images, le deuxième terme étant une deuxième fonction de l’extension de la zone géographique couverte par le nouveau segment d’images le long d’une direction de défilement du capteur.According to one mode of implementation, the function is defined as a linear combination of a first term and a second term, the first term being a first function of the useful surface of the new image segment and of the distribution of the useful surface area on the new image segment, the second term being a second function of the extension of the geographical area covered by the new image segment along a direction of movement of the sensor.
Selon un mode de mise en œuvre, l’étape de détermination de l’au moins un nouveau segment par optimisation de la fonction comprend la mise en œuvre d’une méthode d’optimisation non linéaire telle que un recuit simulé, un graph-cut, une programmation dynamique.According to one mode of implementation, the step of determining the at least one new segment by optimization of the function comprises the implementation of a non-linear optimization method such as simulated annealing, a graph-cut , dynamic programming.
Selon un mode de mise en œuvre, l’extension géographique de la zone géographique couverte par l’au moins un nouveau segment d’images est bornée par une valeur minimum et/ou par une valeur maximum.According to one mode of implementation, the geographical extension of the geographical area covered by the at least one new image segment is limited by a minimum value and/or by a maximum value.
Selon ces dispositions, on évite une extension géographique trop importante qui conduirait à un traitement de recalage par spatio-triangulation complexe, potentiellement incompatible des ressources informatiques disponibles ; selon ces dispositions, on assure une extension géographique minimum qui permet de rationaliser la répartition des ressources disponibles pour le traitement de tous les nouveaux segments d’images ; selon ces dispositions, en limitant l’extension géographique couverte par le nouveau segment d’images, le traitement de recalage est basé sur un modèle d’erreur dont la complexité est maîtrisée de manière à permettre une inversion plus robuste.According to these provisions, we avoid too great a geographical extension which would lead to complex spatio-triangulation registration processing, potentially incompatible with the available computer resources; according to these provisions, a minimum geographical extension is ensured which makes it possible to rationalize the distribution of resources available for the processing of all new image segments; according to these provisions, by limiting the geographical extension covered by the new image segment, the registration processing is based on an error model whose complexity is controlled so as to allow a more robust inversion.
Pour sa bonne compréhension, un mode de réalisation et/ou de mise en oeuvre de l’invention est décrit en référence aux dessins ci-annexés représentant, à titre d’exemple non limitatif, une forme de réalisation ou de mise en œuvre respectivement d’un dispositif et/ou d’un procédé selon l’invention. Les mêmes références sur les dessins désignent des éléments similaires ou des éléments dont les fonctions sont similaires.For its proper understanding, an embodiment and/or implementation of the invention is described with reference to the attached drawings representing, by way of non-limiting example, an embodiment or implementation respectively of a device and/or a method according to the invention. Like references in the drawings designate similar elements or elements with similar functions.
L’invention vise à améliorer la géolocalisation d’images acquises par défilement d’un capteur 1 d’images le long d’une trajectoire de défilement du capteur 1. Les images qui sont acquises au cours d’une période de temps forment un segment d’images 2, 3 comprenant une suite d’images de la surface de la terre acquises, à partir de positions successives du capteur le long de la trajectoire de défilement, à des instants successifs de la période de temps. Selon cette définition d’un segment d’images, chaque image de la suite d’images formant un segment peut notamment correspondre à une ligne de points acquise par une barrette linéaire de détecteurs élémentaires, la barette balayant le champ d’acquisition en mode pushbroom.The invention aims to improve the geolocation of images acquired by scrolling an image sensor 1 along a scrolling path of the sensor 1. The images which are acquired over a period of time form a segment of images 2, 3 comprising a series of images of the surface of the earth acquired, from successive positions of the sensor along the moving path, at successive instants of the period of time. According to this definition of an image segment, each image of the sequence of images forming a segment can in particular correspond to a line of points acquired by a linear array of elementary detectors, the array scanning the acquisition field in pushbroom mode .
Par exemple, comme cela est illustré sur la
La logique de formation des segments d’images 2, 3 acquises par le capteur 1 est donc généralement déterminée par la séquence des passages du capteur 1 au-dessus, ou à proximité, des stations de réception 6 au sol. Cette logique de formation des segments d’images 2, 3, liée principalement au positionnement des stations de réception 6 au sol, conduit à la formation de segments d’images 2, 3 couvrant des zones géographiques sur lesquelles il peut être difficile de déterminer des points d’appui pour la géolocalisation par spatio-triangulation des images de ces segments. Par exemple, si la zone géographique couverte par le segment d’images ainsi formé comprend majoritairement des zones spécifiques telles qu’une banquise, un glacier, une zone enneigée, une zone non texturée à la résolution spatiale nominale, une surface d’eau, une surface comprenant des objets mobiles, il sera difficile de déterminer sur tout ou partie de ce segment d’images des points d’appui stables, aptes à être mis en correspondance avec des points d’appui correspondants sur des images de références 7, les images de références 7 étant elles-mêmes géolocalisées. Il en sera de même si la zone géographique couverte par le segment d’images comprend majoritairement des zones spécifiques caractérisées par un changement rapide de la radiométrie dans les images successives de la zone, i.e. par une forte variabilité temporelle de la radiométrie des points de la zone dans les images successives de la zone.The logic for forming the image segments 2, 3 acquired by the sensor 1 is therefore generally determined by the sequence of passages of the sensor 1 above, or near, the reception stations 6 on the ground. This logic of forming image segments 2, 3, linked mainly to the positioning of the reception stations 6 on the ground, leads to the formation of image segments 2, 3 covering geographical areas over which it may be difficult to determine support points for geolocation by spatio-triangulation of the images of these segments. For example, if the geographical area covered by the image segment thus formed mainly includes specific areas such as an ice floe, a glacier, a snowy area, a non-textured area at the nominal spatial resolution, a water surface, a surface comprising mobile objects, it will be difficult to determine on all or part of this segment of images stable support points, capable of being matched with corresponding support points on reference images 7, the reference images 7 being themselves geolocated. It will be the same if the geographical area covered by the image segment mainly includes specific areas characterized by a rapid change in the radiometry in the successive images of the area, i.e. by a strong temporal variability in the radiometry of the points in the area. area in successive images of the area.
Ainsi, comme cela est illustré sur la
Selon un exemple particulier de mise en œuvre, le procédé 100 comprend en outre les étapes suivantes, mises en œuvre préalablement à l’étape de détermination 102 du nouveau segment 5 d’images :
- assemblage 101 d’un premier segment d’images 2 acquises pendant une première période de temps et d’un deuxième segment d’images 3 acquises pendant une deuxième période de temps, pour former un segment fusionné 4 d’images acquises au cours d’une période de temps cumulée correspondant à la réunion de la première période de temps concaténée avec la deuxième période de temps ;
- détermination 101bis que, pour l’étape de détermination 102 d’au moins un nouveau segment 5 d’images, l’au moins un segment 2, 3 est le segment fusionné 4 et que la période de temps est la période de temps cumulée.According to a particular example of implementation, the method 100 further comprises the following steps, implemented prior to the step of determining 102 of the new image segment 5:
- assembly 101 of a first segment of images 2 acquired during a first period of time and a second segment of images 3 acquired during a second period of time, to form a merged segment 4 of images acquired during 'a cumulative period of time corresponding to the meeting of the first period of time concatenated with the second period of time;
- determination 101bis that, for the step of determining 102 of at least one new segment 5 of images, the at least one segment 2, 3 is the merged segment 4 and that the time period is the cumulative time period .
Selon ces dispositions, le premier segment d’images 2 et le deuxième segment d’images 3 sont par exemple générés sur la base de la logique du passage du capteur 1 en visibilité des stations de réception 6, et l’étape de détermination 102 du procédé 100 est mise en œuvre sur un segment aggrégé qui n’est pas soumis à la logique du passage du capteur 1 en visibilité des stations de réception 6.According to these arrangements, the first image segment 2 and the second image segment 3 are for example generated on the basis of the logic of the passage of the sensor 1 into visibility of the reception stations 6, and the determination step 102 of the method 100 is implemented on an aggregated segment which is not subject to the logic of the passage of the sensor 1 in visibility of the reception stations 6.
En particulier, les segments d’images utilisés pour l’assemblage 101 peuvent être dans le prolongement un de l’autre, la première période de temps se terminant par exemple à un instant où commence la deuxième période de temps.In particular, the image segments used for assembly 101 can be an extension of one another, the first period of time ending for example at an instant where the second period of time begins.
La détermination 102 de la nouvelle suite d’images du nouveau segment d’images 5 est réalisée de sorte que la nouvelle suite d’images couvre une zone géographique définie par au moins l’un des paramètres de découpage indiqués ci-avant, à savoir : une surface utile de recalage, une répartition de la surface utile, une extension de la zone géographique le long d’une direction de défilement du capteur.The determination 102 of the new sequence of images of the new image segment 5 is carried out so that the new sequence of images covers a geographical area defined by at least one of the cutting parameters indicated above, namely : a useful registration surface, a distribution of the useful surface, an extension of the geographical zone along a direction of movement of the sensor.
Par convention, le premier paramètre de découpage considéré, i.e. la surface utile de recalage, est défini comme la surface de terres émergées visibles, i.e non masquées par les nuages, à une résolution spatiale nominale de la suite d’images du nouveau segment 5. Sont exclues de la surface utile les zones pour lesquelles il est difficile (peu probable) de trouver des points d’appui par les techniques de l’état de l’art de la mise en correspondance d’images, notamment les zones à forts changements comme les banquises, les glaciers, et les surfaces enneigées en hautes latitudes, et les zones non texturées à la résolution de l’image, ou les zones où des changements importants de contenu radiométrique peuvent intervenir en peu de temps. En particulier, on exclura les zones pour lesquels un indicateur de changement est supérieur à un seuil prédéterminé, l’indicateur de changement étant par exemple une fonction d’une différence entre une radiométrie à un instant d’au moins un point d’une image de la zone et une autre radiométrie de l’au moins un point à autre instant, rapportée à une durée écoulée entre l’instant et l’autre instant.By convention, the first cutting parameter considered, i.e. the useful registration surface, is defined as the surface of visible emerged land, i.e. not obscured by clouds, at a nominal spatial resolution of the sequence of images of the new segment 5. Excluded from the useful surface area are areas for which it is difficult (unlikely) to find support points using state-of-the-art image matching techniques, particularly areas with strong changes. such as ice floes, glaciers, and snow-covered surfaces at high latitudes, and areas untextured at image resolution, or areas where significant changes in radiometric content can occur in a short time. In particular, we will exclude the zones for which a change indicator is greater than a predetermined threshold, the change indicator being for example a function of a difference between a radiometry at a moment of at least one point of an image of the zone and another radiometry of the at least one point at another instant, related to a duration elapsed between the instant and the other instant.
Ainsi, par exemple, si le nouveau segment d’images 5 déterminé comprend une surface utile de recalage supérieure ou égale à un seuil prédéterminé de surface, exprimé par exemple en pourcentage de la surface totale de la zone géographique couverte par le nouveau segment d’images, alors le nouveau segment d’images permettra l’identification d’un nombre suffisant de points d’appui, de qualité suffisante, pour permettre d’assurer une géolocalisation satisfaisante des images du nouveau segment par spatio-triangulation. Par exemple, le seuil prédéterminé de surface utile de recalage pourra avantageusement prendre une valeur comprise entre 15 % et 100%, de préférence comprise entre 70 % et 100%, de préférence encore égale à 100%Thus, for example, if the new determined image segment 5 comprises a useful registration surface greater than or equal to a predetermined surface threshold, expressed for example as a percentage of the total surface of the geographical area covered by the new segment of images, then the new image segment will allow the identification of a sufficient number of support points, of sufficient quality, to ensure satisfactory geolocation of the images of the new segment by spatio-triangulation. For example, the predetermined threshold of useful registration surface could advantageously take a value between 15% and 100%, preferably between 70% and 100%, more preferably equal to 100%.
En particulier, la surface utile de recalage peut être associée à une valeur d’un paramètre de visibilité, la valeur du paramètre de visibilité étant déterminée sur la base d’une couverture nuageuse moyenne de la zone géographique couverte par le segment d’image ; plus particulièrement, la valeur du paramètre de visibilité sera contrainte de manière à être supérieure ou inférieure à un seuil prédéterminé. La couverture nuageuse moyenne de la surface est déterminée, par exemple pour une période d’une année, à partir d’un historique d’images de la surface acquises pendant la même période d’une ou plusieurs années précédents l’année d’acquisition du segment d’images considéré, ou à partir de données de ré-analyse produites par un organisme de suivi météorologique, par exemple METEO-FRANCE.In particular, the useful registration surface can be associated with a value of a visibility parameter, the value of the visibility parameter being determined on the basis of an average cloud cover of the geographical area covered by the image segment; more particularly, the value of the visibility parameter will be constrained so as to be greater or less than a predetermined threshold. The average cloud cover of the surface is determined, for example for a period of one year, from a history of images of the surface acquired during the same period of one or more years preceding the year of acquisition. of the image segment considered, or from re-analysis data produced by a meteorological monitoring organization, for example METEO-FRANCE.
En outre, lorsque le nouveau segment d’images 5 est également défini par le deuxième paramètre de découpage, à savoir une répartition de la surface utile de recalage, le nouveau segment d’images 5 comprend une répartition satisfaisante de la surface utile sur l’ensemble du segment d’images ; il sera ainsi possible de contraindre la correction des modèles géométriques. En effet, pour palier à l’absence de points d’appuis sur certaines surfaces d’intérêt, les corrections géométriques sont appliquées à l’ensemble du segment d’images, afin d’extrapoler les données de recalage à toutes les images du segment d’images. Ainsi, la répartition de la surface utile étant supposée satisfaisante, la répartition des points d’appui le sera également, et cela évitera des effets de propagation d’erreurs sur des zones du segment d’images où les points d’appui seraient absents, moins nombreux, ou erronés.Furthermore, when the new image segment 5 is also defined by the second cutting parameter, namely a distribution of the useful registration surface, the new image segment 5 comprises a satisfactory distribution of the useful surface on the entire image segment; it will thus be possible to constrain the correction of the geometric models. Indeed, to compensate for the absence of support points on certain surfaces of interest, the geometric corrections are applied to the entire image segment, in order to extrapolate the registration data to all the images in the segment. of images. Thus, the distribution of the useful surface being assumed to be satisfactory, the distribution of the support points will also be satisfactory, and this will avoid the effects of error propagation on areas of the image segment where the support points would be absent, less numerous, or erroneous.
Un indicateur de la répartition de la surface utile sur la surface de la zone géographique peut par exemple être défini sur la base d’une évaluation de la distance maximale dans le sens du défilement entre les surfaces élémentaires utiles comprises dans le nouveau segment d’images 5, rapporté à une longueur totale du nouveau segment d’images 5. . La répartition de la surface utile sera considérée comme satisfaisante par exemple si l’indicateur est compris entre 50 % et 100%, de préférence compris entre 75 % et 100%..An indicator of the distribution of the useful surface on the surface of the geographical area can for example be defined on the basis of an evaluation of the maximum distance in the direction of travel between the useful elementary surfaces included in the new image segment 5, related to a total length of the new image segment 5. The distribution of the useful surface area will be considered satisfactory for example if the indicator is between 50% and 100%, preferably between 75% and 100%.
Selon ces dispositions, le choix d’une valeur appropriée pour le premier et/ou le deuxième paramètre de découpage, i.e. la surface utile de recalage, et/ou la répartition de la surface utile de recalage, permettra de trouver dans les images du nouveau segment d’image des points d’appuis bien répartis sur la zone géographique, de sorte qu’une spatio-triangulation de bonne qualité des images de cette zone sera possible, alors cela n’aurait pas été nécessairement le cas dans les segments d’images issus de la logique directement liée aux passages du capteur 1 en visibilité des stations de réception 6.According to these provisions, the choice of an appropriate value for the first and/or the second cutting parameter, i.e. the useful registration surface, and/or the distribution of the useful registration surface, will make it possible to find in the images the new image segment of the support points well distributed over the geographical area, so that a good quality spatio-triangulation of the images of this area will be possible, then this would not necessarily have been the case in the segments of images resulting from the logic directly linked to the passages of sensor 1 in visibility of the reception stations 6.
Il sera également possible d’adapter les traitements de spatio-triangulation en fonctions des zones géographiques couvertes par les segments d’images, par exemple en adaptant une complexité d’un modèle d’erreur d’un traitement de spatio-triangulation à une zone géographique. Ainsi sur une zone où statistiquement peu de points d'appui sont trouvés, par exemple une île ou une zone enneigée, on utilisera de préférence un modèle d’erreur moins complexe, par exemple un modèle d’erreur polynomial d’ordre plus faible.It will also be possible to adapt the spatio-triangulation processing operations according to the geographical areas covered by the image segments, for example by adapting the complexity of an error model of a spatio-triangulation processing operation to an area. geographical. Thus, in an area where statistically few support points are found, for example an island or a snowy area, we will preferably use a less complex error model, for example a polynomial error model of lower order.
Enfin, le troisième paramètre de découpage pris en compte par le procédé 100 est une extension de la zone géographique le long d’une direction de défilement du capteur ; cette extension doit être contrainte pour éviter d’une part une trop grande complexité du traitement de géolocalisation des images du nouveau segment d’images, et pour d’autre part permettre de rationaliser la répartition des ressources disponibles pour le traitement de tous les segments, en évitant de d’utiliser ces ressources sur des segments couvrants des zones géographiques de taille trop faible. En outre, lorsque l’extension géographique de la zone géographique couverte par le segment d’images est trop importante, la période de temps associée au segment d’images considéré est elle aussi importante, ce qui augmente en conséquence la complexité du modèle d’erreur associé au traitement de géolocalisation par saptio-triangulation des images du nouveau segment d’images.Finally, the third cutting parameter taken into account by the method 100 is an extension of the geographical area along a direction of movement of the sensor; this extension must be constrained to avoid, on the one hand, too much complexity in the geolocation processing of the images of the new image segment, and on the other hand to rationalize the distribution of the resources available for the processing of all the segments, by avoiding using these resources on segments covering geographical areas that are too small. In addition, when the geographical extension of the geographical area covered by the image segment is too great, the period of time associated with the image segment considered is also important, which consequently increases the complexity of the model. error associated with the geolocation processing by saptio-triangulation of the images of the new image segment.
Ainsi, une extension maximum et une extension minimum, dans la direction de défilement du capteur 1, de la zone géographique couverte par le nouveau segment d’image 5, sont par exemple déterminées sur la base des ressources de calcul disponibles et sont prises en compte par le procédé 100 dans l’étape de détermination du nouveau segment d’images 5.Thus, a maximum extension and a minimum extension, in the direction of travel of the sensor 1, of the geographical area covered by the new image segment 5, are for example determined on the basis of the available calculation resources and are taken into account by method 100 in the step of determining the new image segment 5.
Selon un exemple de mise en œuvre du procédé 100, l’étape de détermination 102 du nouveau segment d’images 5 comprend un processus de sélection du nouveau segment d’images 5 parmi un ensemble de potentiels nouveaux segments d’images, le nouveau segment d’images 5 étant sélectionné sur la base d’une fonction calculée pour chaque potentiels nouveaux segments d’images, de sorte que la valeur de la fonction pour le nouveau segment d’images 5 sélectionné est optimisée. L’optimum sélectionné est par exemple un minimum ou un maximum de la fonction calculée.According to an example of implementation of the method 100, the step of determining 102 of the new image segment 5 comprises a process of selecting the new image segment 5 from a set of potential new image segments, the new segment of images 5 being selected on the basis of a function calculated for each potential new image segments, so that the value of the function for the new selected image segment 5 is optimized. The selected optimum is for example a minimum or maximum of the calculated function.
En particulier, la fonction est définie comme une combinaison linéaire d’un premier terme et d’un deuxième terme, le premier terme étant une première fonction du premier paramètre de découpage, i.e. de la surface utile de recalage, du nouveau segment d’images, et du deuxième paramètre de découpage, i.e. de la répartition de la surface utile de recalage, sur le nouveau segment d’images, le deuxième terme étant une deuxième fonction de la longueur, i.e. de l’extension dans la direction de défilement du capteur 1, de la zone géographique couverte par le nouveau segment d’images.In particular, the function is defined as a linear combination of a first term and a second term, the first term being a first function of the first cutting parameter, i.e. of the useful registration surface, of the new image segment , and the second cutting parameter, i.e. the distribution of the useful registration surface, on the new image segment, the second term being a second function of the length, i.e. the extension in the direction of movement of the sensor 1, of the geographical area covered by the new image segment.
Ainsi, la fonction considérée peut par exemple s’écrire selon la formule suivante :Thus, the function considered can for example be written according to the following formula:
[Math 1][Math 1]
E=C1+λC2E=C1+λC2
dans laquelle C1 est le premier terme fonction du premier paramètre de découpage et du deuxième paramètre de découpage, et C2 est le deuxième terme fonction du troisième paramètre de découpage, i.e. de l’extension dans la direction de défilement du capteur 1, de la zone géographique couverte par le nouveau segment d’images,in which C1 is the first term function of the first cutting parameter and the second cutting parameter, and C2 is the second term function of the third cutting parameter, i.e. of the extension in the direction of travel of the sensor 1, of the zone geographic area covered by the new image segment,
et dans laquelle λ est un scalaire qui permet de régler expérimentalement un compromis entre le premier terme et le deuxième terme.and in which λ is a scalar which makes it possible to experimentally adjust a compromise between the first term and the second term.
L’étape de sélection du nouveau segment d’images 5 correspondant à l’optimum de la fonction calculée comprend par exemple la mise en œuvre d’une méthode d’optimisation non linéaire telle que un recuit simulé, un graph-cut, une programmation dynamique, la méthode d’optimisation linéaire étant appliquée sur un ensemble de potentiels nouveaux segments d’images.The step of selecting the new image segment 5 corresponding to the optimum of the calculated function comprises for example the implementation of a non-linear optimization method such as simulated annealing, a graph-cut, programming dynamic, the linear optimization method being applied to a set of potential new image segments.
La
La
On observe en particulier sur la
En outre on observe sur la
Claims (9)
- détermination (102) d’au moins un nouveau segment (5) d’images acquises au cours d’une nouvelle période de temps qui respectivement commence et se termine à l’intérieur de la période de temps de l’au moins un segment d’images (2, 3), l’au moins un nouveau segment (5) d’images comprenant une nouvelle suite d’images acquises à des instants successifs de la nouvelle période de temps, la nouvelle suite d’images couvrant une zone géographique observée par le capteur sur la surface de la terre pendant la nouvelle période de temps, ladite zone géographique observée étant définie par au moins un paramètre de découpage.Method (100) for improving the geolocation of images acquired by scrolling an image sensor (1) along a path of movement of the sensor (1), said sensor being configured to acquire at least one segment of images (2, 3) over a period of time, the at least one image segment (2, 3) comprising a series of images of the earth's surface acquired, from successive positions of the sensor along the moving path, at successive instants of the period of time, the method comprising the following step:
- determination (102) of at least one new segment (5) of images acquired during a new period of time which respectively begins and ends within the time period of the at least one segment of images (2, 3), the at least one new segment (5) of images comprising a new sequence of images acquired at successive instants of the new period of time, the new sequence of images covering an area geographical area observed by the sensor on the surface of the earth during the new period of time, said observed geographical area being defined by at least one division parameter.
- assemblage (101) du premier segment d’images et du deuxième segment d’images, pour former un segment fusionné (4) d’images acquises au cours d’une période de temps cumulée correspondant à la réunion de la première période de temps concaténée avec la deuxième période de temps ;
- détermination (101bis) que, pour l’étape de détermination (102) d’au moins un nouveau segment (5) d’images, l’au moins un segment (2, 3) est le segment fusionné (4) et que la période de temps est la période de temps cumulée.
Method (100) according to claim 1, wherein the at least one image segment (2, 3) comprises at least a first image segment (2) acquired during a first period of time and at least a second segment of images (3) acquired during a second period of time, the method further comprising the following steps, implemented prior to the step of determining (102) at least one new segment ( 5) Pictures:
- assembly (101) of the first image segment and the second image segment, to form a merged segment (4) of images acquired during a cumulative period of time corresponding to the meeting of the first period of time concatenated with the second time period;
- determination (101bis) that, for the step of determining (102) at least one new segment (5) of images, the at least one segment (2, 3) is the merged segment (4) and that the time period is the cumulative time period.
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| KR20060127519A (en) * | 2005-06-07 | 2006-12-13 | 국방과학연구소 | Spatial information structure method based image and system thereof |
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