Prétraitement des données

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Corrections radiométriques 

Le vignettage

Le vignettage correspond a un effet d’assombrissement partant du centre jusqu’aux bords de la photographie. L’effet de vignettage est particulièrement important sur les photographies aériennes anciennes. La qualité des objectifs, datant des années 1950 et 1970, s’avère radicalement différente des capteurs utilisés à ce jour, le niveau de gris moyen d’une photographie peut diminuer d’environ 80 % entre son centre et ses extrémités (Figure 4.1). Il est nécessaire de corriger ce défaut récurrent sur toutes les photographies avant de procéder à une quelconque analyse.

En effet, les propriétés de luminance d’un type d’occupation du sol sont différentes pour un objet se trouvant au centre et en bordure de l’image. Enfin, dans le cadre de la réalisation d’une mosaïque d’images, le vignettage produit un assemblage médiocre où l’illumination globale est fortement hétérogène [Muralikrishna et al. 1982]. Niveau de gris moyen Distance au centre de l’image (en nombre de pixels) (a) (b) Figure 4.1– Exemple d’effet de vignettage sur une photographie aérienne de 1978 : (a) photographie, (b) niveaux de gris moyen du centre jusqu’aux bords de l’image.

La diminution de niveau de gris moyen atteint 80 % aux bords de l’image Ce type de distorsion n’est pas propre aux photographies aériennes, il est ob servable sur tout type de photographies, tant argentique que numérique. Il dépend essentiellement des propriétés géométriques de la lentille et des paramètres de prise de vue qui génèrent respectivement un vignettage « naturel » et un vignettage « optique »

Corrections radiométriques

Le vignettage « naturel » résulte d’une perte d’énergie de la lumière traver sant l’objectif par un angle supérieur à 0◦ par rapport à l’axe perpendiculaire à la lentille. Plus l’angle est grand, plus la perte de luminance est importante (Figure 4.2). Le vignettage naturel est fréquemment modélisé selon la fonction [Ray 1988] : v(θ) = cos4(θ) (4.1) où θ est l’angle du rayon incident (Figure 4.2). Cependant, avec le développement de nouvelles lentilles, il est désormais admis que le vignettage peut être modélisé par une fonction de type : v(θ) = cosn(θ) (4.2) où n peut varier de 1 à 4 en fonction de la propriété de la lentille [Da Silva & Candeias 2008, Edirlsinghe et al. 2001].

La figure 4.3 présente un ef fet de vignettage selon une fonction, on observe la différence entre un vignettage de type cos2 et cos4. Plus le paramètre n est grand et plus l’assombrissement des bords de l’image est important. 2. Le vignettage « optique » dépend du paramètre d’ouverture de la prise de vue. Le paramètre d’ouverture fait varier la taille du diaphragme pendant l’acquisition de l’image et le diaphragme permet de limiter le nombre de rayons du faisceau lumineux qui arrivent sur le capteur. Son objectif premier est de ré guler l’illumination du capteur : plus la scène est sombre et plus la taille du dia phragme doit être grande.

Le vignettage est proportionnel à la taille d’ouverture du diaphragme : à pleine ouverture du diaphragme, la quantité de lumière reçue est importante et la région centrale du capteur est plus illuminée. À l’inverse, à faible ouverture, la répartition de la quantité de lumière est plus homogène et le vignettage moins apparent. Dans [Edirlsinghe et al. 2001], les auteurs montrent que le vignettage « optique » devient important pour des prises de vue à très large ouverture (f −1.4) et qu’il ne suit plus une fonction de type v(θ) = cos4(θ) caractéristique d’un vignettage « naturel ». 

Méthodes de correction du vignettage La correction du vignettage est une opération fréquemment appliquée dans de nombreux domaines. Pour des applications multimédias, l’effet de vignettage est corrigé afin de réaliser des vues panoramiques à partir d’un ensemble d’images [Shum & Szeliski 1997] ou de pallier les défauts de caméra [Sawchuck 1977]. En as tronomie et dans le domaine médical, c’est le vignettage des images produites par des appareils de pointe tels que les télescopes [Lumb et al. 2003], microscopes [Leong et al. 2003] et capteurs de rayons X [Aach et al. 1999] qui fait l’objet de cor rections