Academic literature on the topic 'Métrologie optique'

Du fait de ses potentielles applications, la mise en forme spatiale de la lumière est une des problématiques d’optique les plus actives. Ses succès sont déjà multiples, que ce soit en astronomie ou imagerie biologique, via l’optique adaptative, ou encore pour la focalisation à travers des milieux diffusants. L’optique quantique aussi y a puisé de l’inspiration, pour permettre en particulier d’ordonner spatialement les fluctuations quantiques et réaliser des expériences de métrologie quantique. De manière remarquable, les procédés développés pour ces études fondamentales ont des applications en télécommunications par fibre optique et ont permis de fonder la société CAILabs.

D’une science que l’on pouvait qualifier de confidentielle il y a trente ans, car s’adressant principalement aux besoins de la défense comme le radar et la guerre électronique, l’optique hyperfréquence s’est démocratisée ces dernières années. Elle s’invite désormais dans la plupart des nouveaux systèmes électroniques haute fréquence, les télécommunications optiques cohérentes et la métrologie temps-fréquence par exemple.

Les synchrotrons utilisent une grande diversité de miroirs pour conditionner ou rediriger le faisceau de rayons X. Ces miroirs peuvent mesurer jusqu'à 1,5 m de long avec des erreurs de forme de la surface optique inférieures à 1 nm. La caractérisation de telles surfaces nécessite des instruments de métrologie avancés. Les instruments les plus couramment utilisés sont les profilomètres optiques de type LTP (Long Trace Profiler) ou NOM (Nanometer Optical Component Measuring Machines), les interféromètres de Fizeau et les micro interféromètres. Le capteur de front d'onde Stitching Shack-Hartmann (SHARPeR) développé et commercialisé par Imagine Optic et Q-Sys est venu récemment complété cette liste. Il s'agit d'un instrument innovant par sa mesure de pente 2D qui utilise des algorithmes d'assemblage de sous-pupille pour mesurer les miroirs synchrotrons. La thèse a permis d’améliorer les performances de l’instrument SHARPeR installé à l'ESRF. De nouvelles techniques de mesure ont été développées pour réduire les erreurs dues aux aberrations des éléments optiques. L’influence sur la répétabilité et la précision des mesures, des erreurs de déplacement dues à la mécanique de translation et des erreurs environnementales comme les turbulences de l'air ou les fluctuations de température, ont été caractérisées, permettant d’apporter des améliorations notables à la conception de l'instrument. Les performances de divers algorithmes d’assemblage de sous-pupilles ont été étudiées et un progiciel de type open source a été développé pour les utiliser. L'amélioration des performances de l'instrument a pu être vérifiée grâce à des mesures comparatives avec d’autres instruments de métrologie reconnus tels que le LTP, le Fizeau et les micro-interféromètres sur des miroirs de référence
Synchrotrons use a variety of mirrors for reshaping or redirecting X-ray beams. The mirrors can have lengths up to 1.5 m and surface figure errors below 1 nm. Characterization of these mirrors requires advanced metrology tools. More commonly used instruments are Long Trace Profilers (LTP), Nanometer Optical Component Measuring Machines (NOM), Fizeau interferometers and Micro interferometers. The Stitching Shack-Hartmann wavefront sensor (SHARPeR) is a novel 2D slope measuring instrument developed as an integrated commercial product by Imagine Optic and Q-Sys, and uses subaperture stitching algorithms to measure synchrotron mirrors. This thesis has improved the performance of the SHARPeR installed at ESRF. New measurement techniques have been developed to reduce errors from aberrations of optical elements. The impact of mechanical translation errors and environmental errors such as those from air turbulence and temperature fluctuations upon measurement repeatability and accuracy have been characterized, and consequent improvements have been made to the instrument design. The performance of subaperture stitching algorithms has been explored and an open source stitching software package has been developed with multiple working algorithms. The improved instrument performance has been verified using comparative measurements of various artefact mirrors, and comparing to results obtained from more established metrology instruments such as LTP, Fizeau and Micro-interferometers

Ce document synthétise mes actions de recherches dans la métrologie optique pour l'hypersonique à haute enthalpie rencontré lors d'une rentrée atmosphérique. Je présente en début de ce document la problématique de la rentrée atmosphérique dont la maîtrise est primordiale pour le retour sur Terre d'un vol habité ou d'une sonde de retour d'échantillons. Je décris ensuite les moyens de mesures servant à caractériser le gaz en écoulement autour d'un véhicule de rentrée en test dans une soufflerie ou en vol de démonstration. En particulier les moyens d'optique linéaire que sont la fluorescence induite par faisceau d'électrons (FFE) ou par laser, la spectroscopie d'absorption ou d'émission et le LIDAR à diffusion Rayleigh.

Le Laser Interferometer Space Antenna (LISA) est un observatoire spatial d’ondes gravitationnelles, qui est actuellement en phase A. La détection d’ondes gravitationnelles est effectuée par des mesures interférométriques hétérodynes très précises. Si de la lumière, non prise en compte dans la conception (lumière parasite), se couple aux faisceaux destinés aux mesures interférométriques, alors ces dernières seront faussées. La lumière diffusée se distingue des autres types de lumière parasite (comme la diffraction aux ouvertures, la réflexion ou la transmission parasites) dans le sens où elle résulte d'un profil de rugosité inconnu ou d'une distribution de contamination de poussières: aucune évaluation exacte n'est possible. Cette thèse est consacrée à l'étude de l’impact de la lumière diffusée sur les mesures interférométriques. Lorsqu’une une surface rugueuse est éclairée par un faisceau de lumière monochromatique et cohérente, elle diffuse alors la lumière et cette lumière diffusée prend alors une structure granuleuse, appelée tavelures (speckle en anglais). Cette thèse est consacrée à l'étude de la diffusion de lumière cohérente et à la perturbation des signaux en sortie d'un interféromètre perturbé par de la lumière diffusée. Pour ces études de diffusion de la lumière cohérente, j'ai utilisé deux approches: la modélisation numérique et les mesures expérimentales.J'ai développé un modèle numérique de la diffusion cohérente due à la microrugosité. Il est en accord avec le modèle Harvey-Schack de la fonction de distribution de réflectance bidirectionnelle (BRDF). En outre, il décrit correctement les caractéristiques observées de la diffusion cohérente: amplitude, distribution d'intensité et dimension spatiale d’un grain de speckle.Un autre modèle numérique, que j'ai développé, est utilisé pour décrire la rétrodiffusion cohérente dans les fibres optiques. Le résultat du modèle coïncide avec celui du modèle conventionnel incohérent. De plus, il décrit correctement les caractéristiques de la diffusion cohérente observées sur une expérience réalisée à l'Institut Albert Einstein à Hanovre: distribution d'intensité et dépendance avec la température. Deux montages interférométriques fibrés (à 1.55 µm et 1.06 µm) ont été mis en oeuvre pour des études expérimentales de la diffusion cohérente. Ces études sont motivées par la nécessité d'une description précise des effets de diffusion cohérente dans les montage interférométriques fibrés tels que LISA. Les deux configurations ont montré une réponse de type speckle à l'orientation de la surface de l'échantillon. Un algorithme de traitement du signal a été spécialement développé pour mesurer les faibles valeurs de rétrodiffusion des surfaces optiques. Le plancher de mesure de la configuration 1.06 µm atteint 10-13 en puissance relative, et 10-5 1/sr en BRDF, ce qui correspond à l'état de l'art des diffusomètres.Les mêmes dispositifs expérimentaux ont été utilisés pour étudier la diffusion cohérente due à la contamination. Les résultats des mesures ont été comparés avec la théorie de diffusion de Mie.Par ailleurs, j'ai utilisé des méthodes conventionnelles pour étudier la lumière diffusée due à l'impact des micrométéorites. L'impact sur une surface optique par une micrométéoroïde donne naissance à un type spécifique de lumière parasite propre aux instruments optiques spatiaux. La lumière est diffusée pour deux raisons: le cratère d'impact et la contamination par les ejecta. Je propose une méthode d'estimation de la lumière parasite et l'applique au cas du télescope LISA. J'ai ainsi estimé une limite supérieure à la rétrodiffusion pour des durées de mission nominales (4 ans) et étendues (10 ans).Ce travail apporte un ensemble d'études expérimentales et de modélisations qui améliorent la connaissance des propriétés de la diffusion cohérente de la lumière et de ses conséquences et ses conséquences dans les instruments interférométriques de haute précision
The Laser Interferometer Space Antenna (LISA) is a space-based gravitational wave observatory now in Phase A. The measurements of the gravitational waves are performed by precise heterodyne interferometric measurements. If any light, which was not intended into the design (stray light), couples to the interfering beams, the measurements will be perturbed. Scattered light differs from other types of stray light (such as diffraction at apertures, stray reflection or transmission) in that it results from an unknown roughness profile or dust contamination distribution: no exact evaluation is possible. The thesis is dedicated to the studies of the consequences of the scattered light on interferometric measurements. When a rough surface is illuminated by a coherent, monochromatic beam of light, a scattering process takes place, and the scattered light shows a grainy structure called speckle. A similar pattern is also observed in the case of scattering from particulate contamination, or due to the irregularities in the structure of optical fibers. This thesis is devoted to the study of the scattering of coherent light, and the perturbation of the readout of an interferometer due to the presence of scattered light. For these studies of coherent light scattering, I use two approaches: numerical modeling and experimental measurements. I have developed a numerical model of coherent scattering due to microroughness. It is in agreement with the Harvey-Schack model of the Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF). From the other side, it correctly describes the observed features of coherent scattering: amplitude and intensity distribution, the spatial dimension of the single speckle grain. Another numerical model, which I have developed, is used to describe coherent backscattering in optical fibers. The result of the model coincides with the conventional, incoherent model. In addition to this, it correctly describes the features of coherent scattering observed on an experiment made at the Albert Einstein Institut in Hannover: intensity distribution and temperature change rate.Two fibered, homodyne interferometric setups (at 1.55 µm and 1.06 µm) were built for experimental studies of the coherent scattering. These studies' necessity is driven by the need for an accurate description of coherent scattering effects in interferometric setups, such as LISA. Both setups have demonstrated the presence of a speckle type response. A signal processing algorithm was specially developed to measure low backscattering values from the optical surfaces. The measurement floor of the 1.06 µm setup reaches 10-13 in relative power, and 10-5 1/sr in BRDF, which matches modern, state-of-the-art BRDF meters.The same experimental setups were used to study coherent scattering due to contamination. The results of the measurements were compared with the Mie scattering theory. Besides this, I have used conventional methods to study scattered light due to micrometeoroid damage. The impact on an optical surface by a micrometeoroid gives rise to a specific type of stray light inherent only in space optical instruments. This causes a double source of light scattering: the impact crater, and the ejected contamination. I propose a method of stray light estimation and apply it to the case of the LISA telescope. I have estimated upper limits for the backscattering fraction for nominal (4 years) and extended (10 years) mission durations.This work brings an ensemble of experimental and modeling studies that improve the knowledge of the properties of coherently scattered light, and its consequences in high precision interferometric instruments

La capacité à percevoir des courants dans un fluide s'est développée chez de nombreuses espèces animales, dans des contextes écologiques très variés qui couvrent aussi bien les interactions proies-prédateurs, la sélection sexuelle ou l'orientation dans un environnement. Parmi ces espèces animales, les grillons détectent les courants d'air générés notamment lors de l'attaque de leurs prédateurs à l'aide de deux organes appelés "cerques", situés à l'arrière de leur abdomen et recouverts de poils mécano-sensoriels. Ces senseurs sont considérés comme les détecteurs les plus sensibles du monde animal. Il leur suffit de capter l'énergie d'un dixième d'un photon pour déclencher un potentiel d'action au niveau du neurone sensoriel. Ce manuscrit présente à la fois le développement des outils de mesures sans contact adaptés à ces questions d'écologie sensorielle ainsi que les méthodes numériques simulant les processus physiques à l'oeuvre. L'étude du fonctionnement des senseurs a nécessité l'adaptation des méthodes de mesures non intrusives de très grande précision tel que la Vélocimétrie par Imagerie de Particules (PIV). La couche limite oscillante dans laquelle évoluent les poils a été visualisée et a servi à déterminer la réponse de poils modélisés par des systèmes oscillatoires du second ordre. Le couplage visqueux entre poils a été lui aussi caractérisé en adaptant la PIV à des mesures à très petites échelles sur des poils biomimétiques micro-electro-mécanique (MEMS). Les mesures des perturbations générées lors des attaques d'araignées, principales prédatrices des grillons, nous ont aidé à valider des modélisations numériques, réalisées à l'aide des techniques de dynamique des fluides computationnelles (CFD) par résolution des équations de Navier Stokes via la méthode des éléments finis (FEM). La mise au point et l'utilisation de techniques de métrologie optique en dynamique des fluides semi-visqueux et l'analyse des données nous permettent de revisiter la sensibilité extrême du système sensoriel du grillon et de placer ces mesures dans un contexte plus large, d'écologie sensorielle. En particulier, nous montrons que ces soies sont placées en groupe compact et exercent entre elles un fort couplage aérodynamique visqueux, qui réduit fortement leur sensibilité "de groupe". Ce fort couplage interroge l'intérêt d'avoir des récepteurs aussi performants individuellement, s'ils perdent leur sensibilité lorsqu'ils fonctionnent en réseau. Finalement, les réactions des poils à des mouvements de fluides générés par un piston mimant les attaques réelles d'araignées ont pu être déterminées à l'aide d'une caméra rapide, puis simulées et validées après avoir développé un modèle mécanique du poil répondant à des stimuli transitoires
Flow sensing is used by a vast number of animals in various ecological contexts, from preypredator interactions to mate selection, and orientation to flow itself. Among these animals, crickets use hundreds of filiform hairs on two cerci as an early warning system to detect remote potential predators. Over the years, the cricket hairs have been described as the most sensitive sensor in the animal kingdom. The energy necessary for the emission of an action potential by its sensory neuron was estimated to be a tenth of the energy of a photon. This PhD thesis aims to describe recent technological advances in the measurement and model of flows around biological and artificial flow sensors in the context of organismal sensory ecology. The study and understanding of the performance of sensory systems requires a high spatial precision of non-intrusive measurement methods. Thus, non-contacting measurement methods such as and Particle Image Velocimetry (PIV), originally developed by aerodynamics and fluid mechanics engineers, have been used to measure flows of biological relevance. The viscous oscillatory boundary layer surrounding filiform hairs has been visualized and used as input to model the mechanical response of these hairs, described as second order mechanical systems. The viscous hydrodynamic coupling occurring within hair canopy was also characterized using PIV measurements on biomimetic micro-electro-mechanical systems (MEMS) hairs, mimicking biological ones. Using PIV, we have also measured the air flow upstream of hunting spiders. We prove that this flow is highly conspicuous aerodynamically, due to substantial air displacement detectable up to several centimeters in front of the running predator. This disturbance of upstream air flows were also assessed by computational fluid dynamics (CFD) with the finite elements method (FEM). The development of non-intrusive measurement and CFD methods and their application to the analysis of the biological flow involved in cricket sensory ecology allowed us to revisit the extreme sensitivity of cricket filiform hairs. We predicted strong hydrodynamic coupling within natural hair canopies and we addressed why hairs are packed together at such high densities, particularly given the exquisite sensitivity of a single hair. We also proposed a new model of hair deflection during the arrival of a predator, by taking into account both the initial and long-term aspects of the flow pattern produced by a lunging predator. We conclude that the length heterogeneity of the hair canopy mirrors the flow complexity of an entire attack, from launch to grasp

Les systèmes micro-opto-électro-mécaniques (MOEMS) représentent un atout considérable pour les technologies de demain et démontrent régulièrement leur capacité d'innovation dans tous les domaines de recherches. L'astronomie en profite déjà à travers l'optique adaptative et leur versatilité a récemment permis de développer un nouveau spectro-imageur BATMAN qui verra sa première lumière au Telescopio Nazionale Galileo (TNG) à La Palma (Iles Canaries). Le code de contrôle du MOEMS permettant l'automatisation de l'acquisition des spectres a été le point de départ de mon travail au LAM.La partie principale de ce manuscrit traite d'une seconde application imaginée en associant les MOEMS à un matériau photochromique développé à Polytecnico di Milano (Italie) qui peut prendre deux états différenciés par leur transparence. Le MOEMS, initialement utilisé pour la projection d'image, permet de moduler la dose d'énergie lumineuse projeté sur la plaque photochromique qui répond en s'éclaircissant progressivement. Ce procédé permet donc d'enregistrer des images en niveau de gris sur la plaque et notamment des hologrammes générés par ordinateur (CGH) utilisés en métrologie optique. Actuellement, les CGHs utilisés sont binaires, mais notre procédure permet d'enregistrer des CGHs quantifiés en amplitude avec une résolution de 13,68 µm et une précision inférieure à 1% en terme de transparence malgré un éclairage peu homogène. La quantification des CGHs de type Fresnel et Fourier ont été calculés, réalisés et testés avec succès. Deux nouveaux algorithmes de Fourier ont étaient imaginés, réalisés et ont montrés des performances très supérieurs au code usuel de Lee qui est un codage binaire
Micro-opto-electro-mecanical systems (MOEMS) are primordial tools for future applications in several scientific fields as telecommunications or image display. Astronomy takes also advantage of their great adaptatbility thanks to the development of adaptative optics; a new spectro-imager called BATMAN has recently been develloped to be installed at Telescopio Nazionale Galileo (TNG) in the Canaries Islands. The control of the MOEMS allowing computerizing this processus has been the starting point of my work at the LAM.The main part of this manuscript deals with another application conceived thanks to the association of the characteristics of MOEMS and photosensitive materials developed at Politecnico di Milano (Italy). These materials can be put in two states differentiated by their transparency. The MOEMS, initially used to display images, allows controlling the dose of light projected on the photocrhomic plate which reacts by becoming more and more transparent. This process permit to record Computer Generated Holograms (CGHs) in grayscale which are used in optical metrology. Today, binary CGHs are used but our process allows to record amplitude quantified CGHs with a resolution of 13.68 µm and a precision better than 1% in term of transparency, even with a non homogeneous illumination beam. Comparative studies have shown advantages of quantified CGHs of Fresnel and Fourier families. Two new Fourier algorithms have been conceived thanks to use of the third dimension offered by the control of the transparency. They have been realized and tested succesfully, and have shown much better performances than the current binary coding, so called Lee algorithm

Cette thèse s'inscrit dans le domaine de la métrologie de fréquence. Elle a pour objet l'observation d'un effet magnéto-électrique bilinéaire en E et B dans des milieux dilués, encore non observé au début de cette thèse. Nous nous intéressons particulièrement au cas où E et B sont orthogonaux entre eux. Afin de détecter cet effet, nous utilisons une cavité Fabry-Pérot en anneau à 4 miroirs de haute finesse. Un faisceau issu d'un laser infra-rouge est séparé en deux afin de circuler dans deux directions contra-propageantes dans la cavité optique. Celle-ci contient des barreaux délivrant des champs électriques et magnétiques orthogonaux entre eux et également orthogonaux aux vecteurs de propagation des deux faisceaux intra-cavité. L'application de E et B a pour conséquence de modifier la fréquence de résonance de la cavité optique suivant les deux sens de propagation. On parle alors de non réciprocité directionnelle magnéto-électrique, ou encore d'anisotropie directionnelle. Celle-ci a été observée en premier lieu dans de l'Azote à pression atmosphérique, puis dans un cristal d'Er:YAG. Par la suite nous avons modifié le dispositif expérimental initial, notamment en le mettant sous vide, dans le but de mesurer l'effet d'anisotropie directionnelle magnéto-électrique à des pressions sub-atmosphériques. D'autre part, des mesures de polarisations propres de cavités optiques non planes ont également été effectuées afin d'insister sur l'importance de celles-ci pour les mesures de l'effet d'anisotropie directionnelle magnéto-électrique. Il a été réalisé des cavités en nœud papillon, fortement non planes avec une biréfringence en réflexion négligeable, puis des cavités en anneaux, légèrement non planes avec une biréfringence en réflexion non négligeable. Ces dernières sont similaires aux cavités de mesures utilisées pour la détection de l'effet magnéto-électrique étudié
This thesis is in the field of frequency metrology. It relates the observation of a bilinear magneto-electric effect in E and B in dilute media, not yet observed at the beginning of this thesis. We are particularly interested in cases where E and B are mutually orthogonal. To detect this effect, we use a high finesse Fabry-Perot ring cavity with 4 mirrors. A beam emitted by an infrared laser is split into two in order to circulate in two counterpropagating directions inside the optical cavity. This cavity contains rods delivering orthogonal electric and magnetic fields to each other and also orthogonal to the propagation vectors of the two intra-cavity beams. The application of E and B changes the resonant frequencies of the optical cavity for the two directions of propagation. This is called magneto-electric directional anisotropy. This effect was first observed in nitrogen gas at atmospheric pressure and in a followinf experiment in a crystal of Er: YAG. Next we modified the original experimental device, by putting it under vacuum in order to measure the effect of magneto-electric directional anisotropy in gases at sub-atmospheric pressures. Moreover, eigen polarization measurements of non-planar optical cavities have also been made to emphasize the importance of these for measuring the effect of magneto-electric directional anisotropy. It was made using bowtie cavities, highly non-planar with negligible birefringence in reflection, and ring cavities, slightly non-planar with a significant birefringence in reflection. These cavities are similar to the ones used for the detection of the magneto-electric effect studied in this thesis

Cette thèse porte sur l'endommagement laser de composants optiques en silice amorphe en régime nanoseconde. Ce matériau diélectrique est l'un des plus couramment utilisés en optique et notamment sur des installations laser de haute énergie telles que le Laser MégaJoule. Afin de garantir le fonctionnement nominal d'une installation, l'endommagement laser des composants optiques doit être compris et maîtrisé. Ce phénomène induit une modification irréversible du matériau modifiant la propagation du faisceau. Dans le régime nanoseconde, l'endommagement laser de la silice est corrélé à la présence de défauts précurseurs qui sont une conséquence de la synthèse et du polissage des composants. L'interaction de ces précurseurs avec le laser va dépendre des caractéristiques de ce dernier. Une première étude est consacrée à la métrologie des impulsions utilisées en laboratoire pour étudier l'endommagement laser. Une seconde étude porte sur les mécanismes d'amorçage des dommages sur la face de sortie des composants optiques faits de silice. Une dernière partie porte sur l'influence de la propagation non linéaire sur l'endommagement surfacique et volumique des composants épais faits de silice
In this thesis, laser-induced damage phenomenon in fused silica components is investigated in the nanosecond regime. This material is one of the most widely used in optics, particularly on high-energy laser facilities such as the Laser MégaJoule. In order to ensure the nominal operation of this kind of laser facility, laser-induced damage on optical components has to be understood and controlled. This phenomenon consists in an irreversible modification of the material. In the nanosecond regime, laser-induced damage is tightly correlated to the presence of precursor defects which are a consequence of the synthesis and the polishing of the components. The interaction between these precursor defects and the laser pulses strongly depends on the laser characteristics. The first study focuses on the metrology of the laser beam used in laboratory to study laser-induced damage. The second one consists in a parametric study of the initiation mechanism on the rear surface of fused silica components. The last part deals with the influence of nonlinear propagation on laser induced damage on the surface and in the volume of thick fused silica samples

L'anémométrie phase Doppler est une technique de diagnostic optique, utilisée pour l'étude des milieux diphasiques. Cependant, la géométrie et l'encombrement des systèmes classiques en limitent l'utilisation, notamment dans les installations de nature industrielle. La théorie de Lorenz-Mie généralisée décrit rigoureusement la diffusion de la lumière par les particules et permet ainsi la définition et la réalisation de nouvelles géométries de sondes en rétrodiffusion. Elles réunissent, derrière une unique lentille, l'émission et la collection et sont donc monobloc et autoalignées. Ces sondes phase Doppler miniaturisables sont adaptées à l'étude de milieux jusque-là inaccessibles. Dans cette thèse, deux versions de sonde ont été validées expérimentalement. Elles ont été définies pour deux applications différentes : l'étude d'un injecteur Diesel en chambre haute pression et la mesure de bulles à l'aide d'une sonde immergée. L'anémométrie phase Doppler pose comme hypothèse que les particules sont sphériques et homogènes. L'étude de milieux triphasiques contenant des particules irrégulières a nécessité le développement d'un traitement du signal permettant de distinguer, sans modifier l'optique de la sonde, les particules irrégulières des particules régulières. Ce traitement a été valide expérimentalement sur des écoulements de grain de sable et de bulles et permet d'obtenir, en une seule mesure, la vitesse des particules de sable et pour les bulles, leur taille et leur vitesse. L'utilisation de ce traitement sur différents écoulements de bulles a montré qu'il était possible d'obtenir des informations qualitatives sur la déformation de particules.

La microscopie interférométrique est aujourd’hui une technique mature de métrologie optique sans contact permettant d’accéder à diverses informations en surface ou volume. Ce chapitre décrit les principes, la théorie sous-jacente, les algorithmes, l’instrumentation et les performances. Des extensions possibles comme la tomographie, la spectroscopie locale et les mesures à travers les microsphères, sont également discutées.

La mise en correspondance d’images est un problème bien connu dans les sciences de la Terre qui se retrouve dans deux applications métrologiques principales : l’estimation de la géométrie d’une scène en 3D à partir d’images acquises à partir de différents points de vue, et l’’estimation des déformations de surface à partir d’images acquises à partir de points de vue similaires. Les images prises à des moments différents et/ou à partir de points de vue différents sont sujettes à des déformations radiométriques et géométriques. Pour exploiter ces images à des fins de métrologie, les déformations doivent être modélisées de manière adéquate. Ce chapitre aborde les approches les plus courantes de la modélisation des déformations, notamment l’appariement de modèles normalisés, l’imposition d’un "a priori" sur les déformations (c’est-à-dire la régularisation), ainsi que les techniques multi-résolution. Enfin, comme l’appariement d’images repose sur la géométrie connue du capteur, nous présentons aussi brièvement les types de capteurs les plus communs, ainsi que leurs représentations mathématiques et les erreurs de géolocalisation du capteur fréquemment rencontrées.