Imagerie Radar à Synthèse d'Ouverture (RSO)

317 Pages·2017·15.76 MB·French

by  Mohamed Tria

Imagerie Radar à Synthèse d’Ouverture (RSO) Par
Analyse En Ondelettes Continues Multidimensionnelles.
Mohamed Tria
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Mohamed Tria. Imagerie Radar à Synthèse d’Ouverture (RSO) Par Analyse En Ondelettes Continues
Multidimensionnelles.. Traitement du signal et de l’image [eess.SP]. Université Paris Sud - Paris XI,
2005. Français. ￿NNT: ￿. ￿tel-00011181￿
HAL Id: tel-00011181
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Submitted on 9 Dec 2005
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Universit´e Paris-Sud XI ORSAY E´cole doctorale STITS
Imagerie Radar `a Synth`ese
d’Ouverture Par Analyse en Ondelettes
Continues Multidimensionnelles
`
THESE
pr´esent´ee et soutenue publiquement le 18 novembre 2005
pour l’obtention du
Doctorat de l’Universit´e Paris-Sud XI
(Branche PHYSIQUE)
par
TRIA Mohamed
Composition du jury
Pr´esident : J. C. PESQUET, Professeur des universit´es.
Rapporteurs : J. P. ANTOINE, Professeur des universit´es.
E. POTTIER, Professeur des universit´es.
Examinateurs : M. BENIDIR, Professeur des universit´es.
J. F. GIOVANELLI, Maˆıtre de conf´erence.
J. P. OVARLEZ, Maˆıtre de recherche.
ONERA - D´epartement E´lectroMagn´etisme et Radar - Unit´e Traitement du Signal
ii
Remerciements
Mes remerciements vont tout d’abord à Jean-Philippe Ovarlez et Messaoud Benidir. Jean-
Philippe Ovarlez a mis tout en œuvre pour quela thèse sedéroule dans les meilleures conditions,
a veillé à ce que la thèse s’oriente vers la bonne direction tout en laissant libre cours à ma ré-
flexion, m’a encouragé à aller au bout de mes idées et enfin m’a appris à valoriser mon travail
auprès de lacommunauté scientifique etindustrielle. MessaoudBenidir, quiasuivimon parcours
depuis un certain nombre d’années, m’a soutenu, encouragé, m’a accordé toute sa confiance et a
porté un certain intérêt pour mon travail en tant que directeur de thèse. Au cours de la thèse,
ce soutien a été indiscutablement un atout psychologique qui a contribué à maintenir le cap vers
les objectifs fixés.
Je remercie ensuite Luc Vignaud qui, par ses conseils, a entraîné des tournants décisifs au
cours de la thèse. Mes remerciement vont également vers Juan-Carlos Castelli qui, en étant un
de mes principaux interlocuteurs dans la première partie de la thèse, m’a facilité l’assimilation
des connaissances en imagerie SAR. J’ai également une pensée pour Élise Colin avec qui j’ai
collaboré dans des conditions très agréables grâce à ses qualités scientifiques et humaines. Aussi,
je remercie Hubert Cantalloube et Colette Coulombeix pour m’avoir facilité l’accès aux signaux
SAR réels.
Plus généralement, jeremercie Jean-Louis Boulay pour l’intérêt qu’ila portéà l’ensemble des
doctorants du Département d’ÉlectroMagnétisme etRadar (DEMR), Christian Riché et l’équipe
de Traitement du SIgnal (TSI) : Luc B., Gilles, Christèle, Philippe, Cécile, Marc, Dominique et
Bob pour le climat chaleureux qu’ils ont instauré. Aussi, j’ai une petite pensée pour Martine,
Philippe Martineau et Valérie ainsi que l’ensemble des doctorants que j’ai eu la chance de cô-
toyer : Emmanuelle, Robert, Cyril, Lise, Sébastien, Giovanni C., David, Mickaël, Frédéric, Yoan,
Vincent, Giovanni O. et Émilie.
J’adresse également des remerciements à Éric Pottier et Jean-Pierre Antoine pour avoir ac-
cepté spontanément d’être rapporteurs de thèse, à Jean-Christophe Pesquet et Jean-François
Giovanelli pour avoir bien voulu examiner mon travail de thèse.
Enfin,jesouhaiteraisrendrehommageàPierreetJacquelineBertrandquisontlesprécurseurs
de tout le travail que j’ai réalisé dans cette thèse autour du thème de l’imagerie SAR par analyse
en ondelettes continues.
iii
iv
Je dédie cette thèse à mes parents : Ouassini et Zoubida,
ainsi qu’à mes soeurs : Anissa et Fouzia, et à mon frère : Sofian.
v
vi
Notations
λ : longueur d’onde.
θ : angle en azimut.
δθ : ouverture angulaire.
DSAR : dimension de l’antenne synthétique.
δy : résolution transverse.
δx : résolution radiale.
t : temps.
f : fréquence.
f : fréquence centrale.
c
B : bande fréquentielle émise.
c : célérité de l’onde émise.
p(t) : impulsion émise par le radar.
P(f) : spectre de l’impulsion émise.
σ : réflectivité du réflecteur #i.
i
~k = (k ,k ) : vecteur d’onde.
x y
k = 2f/c : module du vecteur d’onde.
~r = (x,y) : vecteur position.
u : position du radar sur la trajectoire nominale rectiligne.
: transformée de Fourier.
F
k : variable duale de u par transformée de Fourier.
u
X : distance de référence selon l’axe radial.
1
Y : distance de référence selon l’axe transverse.
1
θ =arctan(Y /X ) : angle de squint.
1 1 1
Ψ : angle de dépression.
1
H(~k) : coefficient de rétrodiffusion.
I(~r) : image SAR.
vii
Notations
φ : ondelette mère.
K : coefficient d’admissibilité sur l’ondelette mère φ.
φ
Ψ : ondelette générée à partir de l’ondelette mère.
~ro,~ko
C(~r ,~k ) : coefficient d’ondelette.
o o
I(~r ,~k ) : hyperimage.
o o
~s(x,y) : vecteur diffusion pour le pixel (x,y).
T(x,y) : matrice de cohérence pour le pixel (x,y).
E(x,y) : entropie pour le pixel (x,y).
γ(x,y) : cohérence interférométrique pour le pixel (x,y).
viii
Table des matières
Notations vii
Introduction générale xv
Partie I État de l’art 1
Chapitre 1
Principe de l’imagerie SAR 3
1.1 Modélisation du signal en radar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.1.1 Présentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.1.2 Modélisation du signal écho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.1.3 Reconstruction de l’image 1D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.1.4 Résolution radiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.2 Modélisation du signal SAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.2.1 Modélisation du signal SAR en configuration 3D . . . . . . . . . . . . 15
1.2.2 Modélisation du signal SAR en configuration 2D . . . . . . . . . . . . 22
1.3 L’Algorithme RMA pour la reconstruction d’images . . . . . . . . . . . . . . 25
1.3.1 Phénomène de migration radiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.3.2 Les étapes de l’algorithme RMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.3.3 Détermination du support du spectre H(k ,k ). . . . . . . . . . . . . 28
x y
1.3.4 Interpolation de Stolt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
1.3.5 Résolutions radiale et transverse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
1.3.6 Inversion exacte du modèle SAR par transformée de Hankel-Fourier . 38
ix