Dissertations / Theses: 'Radar à synthèse d'ouverture (SAR)'

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El, Zaart Ali. "Statistical inference and distribution selection for SAR image analysis : a mixture-based approach." Thèse, Sherbrooke : Université de Sherbrooke, 2001. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/5001.

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Tria, Mohamed. "Imagerie Radar à Synthèse d'Ouverture (RSO) Par Analyse En Ondelettes Continues Multidimensionnelles." Phd thesis, Paris 11, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011181.

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Abstract:

Le travail de thèse a porté sur "l'imagerie radar à synthèse d'ouverture par analyse en ondelettes continues multidimensionnelles". Ce travail de thèse a consisté à mettre en oeuvre des méthodes d'analyse temps-fréquence dans le domaine de l'imagerie SAR (Synthetic aperture Radar). Le principe de l'imagerie SAR consiste à illuminer une zone du sol avec le faisceau d'ondes éléctromagnétiques de l'antenne radar. Cette zone se compose de plusieurs points réflecteurs appartenant à une ou plusieurs cibles. Alors que le porteur se déplace sur sa trajectoire de vol, l'antenne émet périodiquement des impulsions qui parviennent à l'ensemble des cibles présentes dans la zone illuminée. Une partie non-négligeable de chaque impulsion est alors réfléchie par les cibles puis interceptée par le radar. L'ensemble des données collectées par le radar va permettre d'établir l'image de terrain en haute résolution via un algorithme de reconstruction d'images. Les méthodes classiques d'imagerie font l'hypothèse d'isotropie (les points imagés se comportent de la même manière selon l'angle sous lequel ils sont vus) et de blancheur (les points imagés ont le même comportement dans la bande fréquentielle émise) des réflecteurs imagés. Malheureusement, les hypothèses précédentes ne sont plus valables avec l'émergence de nouvelles capacités d'imagerie (large bande fréquentielle, grandes excursions angulaires,. . . ). L'objectif du travail de thèse a consisté à développer une méthode d'analyse temps-fréquence basée sur l'utilisation d'ondelettes continues permettant de mettre en lumière les phénomènes d'anisotropie et de coloration des points imagés. Ce type d'analyse se fonde sur le concept d'hyperimage qui permet d'associer à chaque pixel de l'image SAR, son comportement angulaire et fréquentiel. L'algorithme d'implantation de la transformée en ondelettes continues que nous avons proposé est basé sur la transformée de Fourier. Par conséquent, l'algorithme est à moindre coût en terme de temps de calcul en utilisant l'algorithme rapide de transformée de Fourier (FFT). . The thesis work was about the " Synthetic Aperture Radar (SAR) imaging by using the multidimensional continuous wavelet analysis ". This work consisted in establishing time-frequency methods in the SAR domain. The principle of the SAR imaging consists in irradiating a ground zone with electromagnetic waves emitted by the radar antenna. This zone contains several reflectors belonging to one or several targets. While the airborne is moving on its flight path, the antenna emits periodically impulses which reach the whole targets located on the irradiated zone. A non-negligible part of each impulse is reflected by the target and received by the radar. The whole collected data will be used to form a high resolution image of the illuminated zone thanks to an algorithm of image reconstruction. The classical imaging methods assume that the reflectors are isotropic (they behaves the same way regardless the aspect under wich they are viewed) and white (they have the same properties within the emitted bandwidth). Unfortunately, new capacities in SAR imaging (large bandwidth, large angular excursions of analysis) makes these assumptions obsolete. The purpose of the thesis work consisted in developing a time-frequency method based on the use of continuous wavelets allowing to highlight the anisotropic and coloration effects of the irradiated points. This kind of analysis is based on the concept of hyperimage which allows to associate to each pixel an energetic response which is a function of the aspect and the frequency. The algorithm allowing to implant the continuous wavelet transform is based on the Fourier transform. Hence, this algorithm is not expensive in terms of time calculation by using the Fast Fourier Transform (FFT). .

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Lê, Thu Trang. "Extraction d'informations de changement à partir des séries temporelles d'images radar à synthèse d'ouverture." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAA020/document.

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Abstract:

La réussite du lancement d'un grand nombre des satellites Radar à Synthèse d'Ouverture (RSO - SAR) de nouvelle génération a fourni régulièrement des images SAR et SAR polarimétrique (PolSAR) multitemporelles à haute et très haute résolution spatiale sur de larges régions de la surface de la Terre. Le système SAR est approprié pour des tâches de surveillance continue ou il offre l'avantage d'être indépendant de l'éclairement solaire et de la couverture nuageuse. Avec des données multitemporelles, l'information spatiale et temporelle peut être exploitée simultanément pour rendre plus concise, l'extraction d'information à partir des données. La détection de changement de structures spécifiques dans un certain intervalle de temps nécessite un traitement complexe des données SAR et la présence du chatoiement (speckle) qui affecte la rétrodiffusion comme un bruit multiplicatif. Le but de cette thèse est de fournir une méthodologie pour simplifier l'analyse des données multitemporelles SAR. Cette méthodologie doit bénéficier des avantages d'acquisitions SAR répétitives et être capable de traiter différents types de données SAR (images SAR mono-, multi- composantes, etc.) pour diverses applications. Au cours de cette thèse, nous proposons tout d'abord une méthode générale basée sur une matrice d'information spatio-temporelle appelée Matrice de détection de changement (CDM). Cette matrice contient des informations de changements obtenus à partir de tests croisés de similarité sur des voisinages adaptatifs. La méthode proposée est ensuite exploitée pour réaliser trois tâches différentes: 1) la détection de changement multitemporel avec différents types de changements, ce qui permet la combinaison des cartes de changement entre des paires d'images pour améliorer la performance de résultat de détection de changement; 2) l'analyse de la dynamicité de changement de la zone observée, ce qui permet l'étude de l'évolution temporelle des objets d'intérêt; 3) le filtrage nonlocal temporel des séries temporelles d'images SAR/PolSAR, ce qui permet d'éviter le lissage des informations de changement dans des séries pendant le processus de filtrage.Afin d'illustrer la pertinence de la méthode proposée, la partie expérimentale de la thèse est effectuée sur deux sites d'étude: Chamonix Mont-Blanc, France et le volcan Merapi, Indonésie, avec différents types de changements (i.e. évolution saisonnière, glaciers, éruption volcanique, etc.). Les observations de ces sites d'étude sont acquises sur quatre séries temporelles d'images SAR monocomposantes et multicomposantes de moyenne à haute et très haute résolution: des séries temporelles d'images Sentinel-1, ALOS-PALSAR, RADARSAT-2 et TerraSAR-X A large number of successfully launched and operated Synthetic Aperture Radar (SAR) satellites has regularly provided multitemporal SAR and polarimetric SAR (PolSAR) images with high and very high spatial resolution over immense areas of the Earth surface. SAR system is appropriate for monitoring tasks thanks to the advantage of operating in all-time and all-weather conditions. With multitemporal data, both spatial and temporal information can simultaneously be exploited to improve the results of researche works. Change detection of specific features within a certain time interval has to deal with a complex processing of SAR data and the so-called speckle which affects the backscattered signal as multiplicative noise.The aim of this thesis is to provide a methodology for simplifying the analysis of multitemporal SAR data. Such methodology can benefit from the advantages of repetitive SAR acquisitions and be able to process different kinds of SAR data (i.e. single, multipolarization SAR, etc.) for various applications. In this thesis, we first propose a general framework based on a spatio-temporal information matrix called emph{Change Detection Matrix} (CDM). This matrix contains temporal neighborhoods which are adaptive to changed and unchanged areas thanks to similarity cross tests. Then, the proposed method is used to perform three different tasks:1) multitemporal change detection with different kinds of changes, which allows the combination of multitemporal pair-wise change maps to improve the performance of change detection result;2) analysis of change dynamics in the observed area, which allows the investigation of temporal evolution of objects of interest;3) nonlocal temporal mean filtering of SAR/PolSAR image time series, which allows us to avoid smoothing change information in the time series during the filtering process.In order to illustrate the relevancy of the proposed method, the experimental works of the thesis is performed on four datasets over two test-sites: Chamonix Mont-Blanc, France and Merapi volcano, Indonesia, with different types of changes (i.e., seasonal evolution, glaciers, volcanic eruption, etc.). Observations of these test-sites are performed on four SAR images time series from single polarization to full polarization, from medium to high, very high spatial resolution: Sentinel-1, ALOS-PALSAR, RADARSAT-2 and TerraSAR-X time series

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Moureaux, Jean-Marie. "Quantification vectorielle algebrique pour la compression d'images. Application a l'imagerie radar a synthese d'ouverture (sar)." Nice, 1994. http://www.theses.fr/1994NICE4799.

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Abstract:

La compression d'images numeriques est une question qui se pose de plus en plus aujourd'hui, du fait du developpement des communications et de l'augmentation considerable des volumes de donnees a transmettre ou a stocker (imagerie medicale, satellitaire,). Il existe de nombreuses techniques de compression parmi lesquelles la quantification dans un espace transforme, qui a permis au cours de ces dernieres annees d'augmenter de facon tres sensible les taux de compression. Nous proposons ici un schema associant transforme en ondelette et quantification vectorielle algebrique (qva) ou quantification vectorielle sur reseaux reguliers de points. Le travail presente porte sur la qva, pour laquelle une nouvelle methode d'indexage des vecteurs du dictionnaire est proposee. L'indexage est une difficulte majeure a l'utilisation de la qva dans une application de compression. Differentes solutions analytiques ont ete developpees par de nombreux chercheurs. Nous proposons ici une alternative basee sur la construction d'une table de correspondance et sur l'utilisation de certaines proprietes mathematiques des reseaux reguliers de points. Le codage des index est effectue a l'aide d'un code produit. Les methodes d'indexage ne peuvent cependant jamais etre a la fois faiblement couteuses en debit binaire, en complexite de calcul et en stockage. La methode proposee privilegie le cout calcul et possede les performances d'un code entropique sans en avoir les inconvenients. Ces performances sont egalement liees a la forme du dictionnaire qui est adaptee a la statistique de la source a comprimer. A cet egard, nous avons egalement etendu l'utilisation de la methode a des dictionnaires de forme elliptique pour le codage de sources gaussiennes avec memoire. Enfin, la methode proposee a ete appliquee sur des donnees brutes issues d'un radar a synthese d'ouverture (imagerie sar). Les performances obtenues en termes de debit/distorsion, tant sur des images grand public que sur des images sar, laissent entrevoir de nombreuses perspectives, notamment dans le domaine de l'imagerie satellitaire

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Quin, Guillaume. "Etude des séries temporelles en imagerie satellitaire SAR pour la détection automatique de changements." Thesis, Paris, ENST, 2014. http://www.theses.fr/2014ENST0003/document.

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Abstract:

Cette thèse présente la méthode de détection de changements MIMOSA (Method for generalIzed Means Ordered Series Analysis). Cette nouvelle méthode permet de détecter automatiquement des changements entre couples ou séries temporelles d’images SAR. En effet, grâce aux moyennes temporelles, le nombre d’images en jeu n’importe plus puisque seulement deux moyennes différentes sont comparées de sorte à détecter les changements (par exemple moyenne géométrique et moyenne quadratique). De ce fait, les grand volumes de données disponibles de nos jours sont exploitables plus facilement puisque l’information utile est «résumée» dans les moyennes. Le seul paramètre de la détection est le taux de fausses alarmes obtenu dans le résultat, ce qui rend son analyse plus intuitive. Les cartes de changements fournies par MIMOSA sont de très bonne qualité en comparaison à celles fournies par d’autres méthodes. De nombreux tests ont été mis en place pour constater la robustesse de la méthode MIMOSA face aux problèmes les plus souvent rencontrés, comme une mauvaise calibration radiométrique, ou encore un mauvais recalage. Une interface graphique a de plus été développée autour de MIMOSA, incorporant de nombreux outils de préparation et traitement des données, ainsi que des outils d’analyse des résultats This PhD thesis presents the MIMOSA (Method for generalIzed Means Ordered Series Analysis) change detection methood. This new technique can automatically detect changes between SAR image pairs or within time series. Indeed, thanks to the temporeal means, the number of involved images doesn’t matters because only two different means are compared to detect the changes (for example, the geometric and quadratic means). Thus, large data volumes can be processed easily, since the useful information is condensed within the temporal means. The only change detection parameter is the false alarm rate that will be MIMOSA method are very good compared to other methods. Several tests have been performed in order to quantify the robustness of the method facing the most common problems, like image misregistration or radiometric calibration errors. A graphical user interface has also been developed for MIMOSA, including many useful tools to prepare and process SAR data, but also several analyse tools

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Taylor, Abigael. "Traitements SAR multivoies pour la détection de cibles mobiles." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLN048/document.

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Abstract:

Le Synthetic Aperture Radar (SAR) aéroporté permet d’obtenir des images hautes résolutions, en compensant un déphasage lié au déplacement de l’avion. Il n’est cependant pas adapté à l’imagerie des cibles mobiles, celles-ci introduisant un déphasage supplémentaire, dépendant de leur vitesse et de leur accélération. En utilisant un système SAR multivoies, il est cependant possible de réaliser des traitements adaptés aux cibles mobiles, dont les principes sont proches du Space-Time Adaptive Processing (STAP). Le Synthetic Aperture Radar (SAR) aéroporté permet d’obtenir des images hautes résolutions, en compensant un déphasage lié au déplacement de l’avion. Il n’est cependant pas adapté à l’imagerie des cibles mobiles, celles-ci introduisant un déphasage supplémentaire, dépendant de leur vitesse et de leur accélération. En utilisant un système SAR multivoies, il est cependant possible de réaliser des traitements adaptés aux cibles mobiles, dont les principes sont proches du Space-Time Adaptive Processing (STAP) Airborne Synthetic Aperture Radar (SAR) provides high-resolution images, by compensating a phase shift linked to the platform movement. However, this processing is not suited for imaging moving target, for they introduce an additional phase shift, depending on their velocity and acceleration. By using a multichannel SAR system, it is possible to correctly process moving targets. Such a processing is closely related to Space-Time Adaptive Processing (STAP) principles. Airborne Synthetic Aperture Radar (SAR) provides high-resolution images, by compensating a phase shift linked to the platform movement. However, this processing is not suited for imaging moving target, for they introduce an additional phase shift, depending on their velocity and acceleration. By using a multichannel SAR system, it is possible to correctly process moving targets. Such a processing is closely related to Space-Time Adaptive Processing (STAP) principles

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Quin, Guillaume. "Etude des séries temporelles en imagerie satellitaire SAR pour la détection automatique de changements." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2014. http://www.theses.fr/2014ENST0003.

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Abstract:

Cette thèse présente la méthode de détection de changements MIMOSA (Method for generalIzed Means Ordered Series Analysis). Cette nouvelle méthode permet de détecter automatiquement des changements entre couples ou séries temporelles d’images SAR. En effet, grâce aux moyennes temporelles, le nombre d’images en jeu n’importe plus puisque seulement deux moyennes différentes sont comparées de sorte à détecter les changements (par exemple moyenne géométrique et moyenne quadratique). De ce fait, les grand volumes de données disponibles de nos jours sont exploitables plus facilement puisque l’information utile est «résumée» dans les moyennes. Le seul paramètre de la détection est le taux de fausses alarmes obtenu dans le résultat, ce qui rend son analyse plus intuitive. Les cartes de changements fournies par MIMOSA sont de très bonne qualité en comparaison à celles fournies par d’autres méthodes. De nombreux tests ont été mis en place pour constater la robustesse de la méthode MIMOSA face aux problèmes les plus souvent rencontrés, comme une mauvaise calibration radiométrique, ou encore un mauvais recalage. Une interface graphique a de plus été développée autour de MIMOSA, incorporant de nombreux outils de préparation et traitement des données, ainsi que des outils d’analyse des résultats This PhD thesis presents the MIMOSA (Method for generalIzed Means Ordered Series Analysis) change detection methood. This new technique can automatically detect changes between SAR image pairs or within time series. Indeed, thanks to the temporeal means, the number of involved images doesn’t matters because only two different means are compared to detect the changes (for example, the geometric and quadratic means). Thus, large data volumes can be processed easily, since the useful information is condensed within the temporal means. The only change detection parameter is the false alarm rate that will be MIMOSA method are very good compared to other methods. Several tests have been performed in order to quantify the robustness of the method facing the most common problems, like image misregistration or radiometric calibration errors. A graphical user interface has also been developed for MIMOSA, including many useful tools to prepare and process SAR data, but also several analyse tools

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Zhao, Weiying. "Multitemporal SAR images denoising and change detection : applications to Sentinel-1 data." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLT003/document.

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Abstract:

Le bruit de chatoiement (speckle) lié aux systèmes d'imagerie cohérente a des conséquences sur l'analyse et l'interprétation des images radar à synthèse d'ouverture (RSO). Pour corriger ce défaut, nous profitons de séries temporelles d'images RSO bien recalées. Nous améliorons le filtre adaptatif temporel non-local à l'aide de méthodes performantes de débruitage adaptatif et proposons un filtrage temporel adaptatif basé sur les patchs. Pour réduire le biais du débruitage, nous proposons une méthode originale, rapide et efficace de débruitage multitemporel. L'idée principale de l'approche proposée est d'utiliser l'image dite "de ratio", donnée par le rapport entre l'image et la moyenne temporelle de la pile. Cette image de ratio est plus facile à débruiter qu'une image isolée en raison de sa meilleure stationnarité. Par ailleurs, les structures fines stables dans le temps sont bien préservées grâce au moyennage multitemporel. Disposant d'images débruitées, nous proposons ensuite d'utiliser la méthode du rapport de vraisemblance généralisé simplifié pour détecter les zones de changement ainsi que l'amplitude des changements et les instants de changements intéressants dans de longues séries d'images correctement recalées. En utilisant le partitionnement spectral, on applique le rapport de vraisemblance généralisé simplifié pour caractériser les changements des séries temporelles. Nous visualisons les résultats de détection en utilisant l'échelle de couleur 'jet' et une colorisation HSV. Ces méthodes ont été appliquées avec succès pour étudier des zones cultivées, des zones urbaines, des régions portuaires et des changements dus à des inondations The inherent speckle which is attached to any coherent imaging system affects the analysis and interpretation of synthetic aperture radar (SAR) images. To take advantage of well-registered multi-temporal SAR images, we improve the adaptive nonlocal temporal filter with state-of-the-art adaptive denoising methods and propose a patch based adaptive temporal filter. To address the bias problem of the denoising results, we propose a fast and efficient multitemporal despeckling method. The key idea of the proposed approach is the use of the ratio image, provided by the ratio between an image and the temporal mean of the stack. This ratio image is easier to denoise than a single image thanks to its improved stationarity. Besides, temporally stable thin structures are well-preserved thanks to the multi-temporal mean. Without reference image, we propose to use a patch-based auto-covariance residual evaluation method to examine the residual image and look for possible remaining structural contents. With speckle reduction images, we propose to use simplified generalized likelihood ratio method to detect the change area, change magnitude and change times in long series of well-registered images. Based on spectral clustering, we apply the simplified generalized likelihood ratio to detect the time series change types. Then, jet colormap and HSV colorization may be used to vividly visualize the detection results. These methods have been successfully applied to monitor farmland area, urban area, harbor region, and flooding area changes

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Allain, Sophie. "Caractérisation d'un sol nu à partir de données SAR polarimétriques. Etude multi-fréquentielle et multi-résolutions." Phd thesis, Université Rennes 1, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012010.

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Abstract:

Ce travail est consacré à la caractérisation des paramètres bio- et géo-physiques d'un sol nu à partir de données SAR polarimétriques, multi-fréquentielles et multi-résolutions. Des relations quantitatives entre la rugosité et l'humidité du sol et des descripteurs polarimétriques sont déterminées au moyen d'un modèle de diffusion utilisant la méthode de l'équation intégrale. Deux algorithmes d'inversion multi-fréquentiels sont développés pour l'extraction des paramètres physiques d'une surface et sont appliqués sur des mesures SAR polarimétriques acquises au laboratoire européen JRC. La réponse électromagnétique d'une surface rugueuse dépend aussi de la taille de la cellule de résolution radar. La relation entre la résolution SAR et les caractéristiques polarimétriques d'une surface est établie en partageant son spectre en deux composantes. Un nouveau modèle de diffusion prenant en compte la résolution est ainsi présenté et validé sur des données multi-résolutions polarimétriques.

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Çakir, Ziyadin. "Analyse des déformations de surface associées aux séismes d'Izmit et de Dücze de 1999 (Turquie) en utilisant l'interférométrie radar à synthèse d'ouverture (InSAR)." Paris, Institut de physique du globe, 2003. http://www.theses.fr/2003GLOB0002.

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Abstract:

Les mesures tectoniques combinées aux données d'interférométrie radar (SAR) permettent d'améliorer les modèles de glissement associés aux séismes d'Izmit et de Düzce qui ont rompu la Faille Nord Anatolienne (FNA) à l'est d'istanbul en 1999. L'objectif principal est de comprendre les caractéristiques des déformations co- et post-sismiques incluses dans les interférogrammes des satellites européens ERS1-2. Cependant la présence d'effets atmosphériques nécessite une analyse critique des données SAR. On met en évidence un glissement asismique de près de 2m sous la zone hypocentrale, durant le mois qui a suivi le choc principal du séisme d'Izmit. On montre que le séisme de Dücze a réactivé une faille secondaire pentée vers le nord connéctée en profondeur à la FNA. En utilisant les modèles de source obtenus, on propose une analyse de la contrainte de Coulomb pour explorer les interactions entre les failles actives de la région d'Istanbul

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Riché, Vishal. "Étude et réalisation d'un système d'imagerie SAR exploitant des signaux et configurations de communication numérique." Phd thesis, Université Rennes 1, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00870035.

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Abstract:

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur l'étude et la réalisation d'un système d'imagerie SAR (synthetic aperture radar) exploitant deux techniques provenant des communications numériques: la configuration MIMO et les signaux OFDM. Dans la première partie de cette étude, différentes méthodes de focalisation des signaux reçus pour la configuration MIMO sont proposées afin de mesurer l'impact de la configuration MIMO sur la robustesse du système d'imagerie SAR par rapport aux bruits. Par ailleurs, on mesure aussi l'impact de la configuration MIMO sur la résolution en azimut. Finalement, un système expérimental est développé au sein du laboratoire afin de confirmer les résultats obtenus par simulation. Dans la deuxième partie de cette étude, une méthode de réduction de l'ambiguïté en distance est proposée et validée par simulation. Cependant, l'utilisation de signaux classiques de type \textit{chirps} montre ses limites pour la réduction de l'ambiguïté en distance. Ainsi, une méthode de conception de signaux OFDM est développée afin de résoudre ce problème. Une dernière étude sur les signaux OFDM est mené dans le cadre de son utilisation dans la configuration MIMO pour l'imagerie SAR. L'impact des signaux OFDM sur la résolution azimutale ainsi que sur les différents paramètres de qualité images est étudié.

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Ledo, Gonçalves Ramos Fernanda. "Apport de l'interférométrie radar satellitaire pour le suivi des évolutions environnementales en Amazonie, Brésil." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01069825.

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Abstract:

Pendant ces dix dernières années, les lancements successifs de satellites pour l'observation de la Terre dotés de capteurs SAR (Synthetic Aperture Radar) ont permis de montrer son fort potentiel, car ces systèmes sont capables de couvrir de vastes régions avec une résolution élevée, ce qui représente un avantage pour le suivi terrain. Cette thèse propose d'élargir les applications conventionnelles, en s'occupant d'investiguer le potentiel et les limites de l'interférométrie SAR pour la mesure de la déformation du terrain dans la région amazonienne, qui n'a pas encore été étudiée dans ce cadre spécifique. L'application consiste à estimer le déplacement de la surface de la Terre sur la zone urbaine de Manaus, la plus grande ville de l'État d'Amazonas au Brésil, qui représente un site important pour l'exploration pétrolière et gazière et pour le transport. Ce site est entouré par des écosystèmes fragiles, qui le rendent très sensible à la présence de l'industrie pétrolière. Dans ce contexte, une compréhension de la dynamique temporelle et de la distribution spatiale des phénomènes de néotectonique est fondamentale pour la définition de bonnes pratiques de gestion de l'environnement. Au niveau méthodologique, afin de lever les principales difficultés rencontrées pour l'application de l'interférométrie différentielle sur une pile de données Radarsat-1, une stratégie multi-échelles et "model free", basée sur l'information de déformation non-linéaire au cours du temps est adoptée avec succès. La caractéristique essentielle de cette procédure est la séparation du signal de phase en différentes échelles spatiales pour simplifier la séparation des trois composantes de phase (topographie, atmosphère et déplacement). Cela conduit à une plus grande robustesse et permet l'inversion de composantes de phase pour les petites piles d'images. Au niveau géophysique, l'application de l'interférométrie à l'étude du déplacement du terrain est réalisée pour la première fois sur le milieu de l'Amazonie, en complétant les études de géologie structurale antérieures basées sur les mesures issues de la corrélation des images optiques et les mesures de terrain. En complément des connaissances antérieures, la présente étude apporte une information précise sur l'hypothèse de mouvements de la croûte récents liés aux activités néotectoniques du bassin de l'Amazonie. Les résultats indiquent une zone de mouvement de la croûte adjacente à une structure de drainage circulaire dans la ville de Manaus. Les images Radarsat-1 et 2 acquises sur cette région apportent une meilleure compréhension des activités géologiques et du mouvement de la croûte dans le bassin de l'Amazonie.

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Poisson, Jean-Baptiste. "Reconstruction de trajectoires de cibles mobiles en imagerie RSO aéroportée." Thesis, Paris, ENST, 2013. http://www.theses.fr/2013ENST0084/document.

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Abstract:

L’imagerie RSO circulaire aéroportée permet d’obtenir de nombreuses informations sur les zones imagées et sur les cibles mobiles. Les objets peuvent être observés sous plusieurs angles, et l’illumination continue d’une même scène permet de générer plusieurs images successives de la même zone. L’objectif de cette thèse est de développer une méthode de reconstruction de trajectoire de cibles mobiles en imagerie RSO circulaire monovoie, et d’étudier les performances de la méthode proposée. Nous avons tout d’abord mesuré les coordonnées apparentes des cibles mobiles sur les images RSO et leur paramètre de défocalisation. Ceci permet d’obtenir des informations de mouvement des cibles, notamment de vitesse et d’accélération. Nous avons ensuite utilisé ces mesures pour définir un système d’équations non-linéaires permettant de faire le lien entre les trajectoires réelles des cibles mobiles et leurs trajectoires apparentes. Par une analyse mathématique et numérique de la stabilité de ce système, nous avons montré que seul un modèle de cible mobile avec une vitesse constante permet de reconstruire précisément les trajectoires des cibles mobiles, sous réserve d’une excursion angulaire suffisante. Par la suite, nous avons étudié l’influence de la résolution des images sur les performances de reconstruction des trajectoires, en calculant théoriquement les précisions de mesure et les précisions de reconstruction qui en découlent. Nous avons mis en évidence l’existence théorique d’une résolution azimutale optimale, dépendant de la radiométrie des cibles et de la validité des modèles étudiés. Finalement nous avons validé la méthode développée sur deux jeux de données réelles Circular SAR imagery brings a lot of information concerning the illuminated scenes and the moving targets. Objects may be seen from any angle, and the continuity of the illumination allows generating a lot of successive images from the same scene. In the scope of this thesis, we develop a moving target trajectory reconstruction methodology using circular SAR imagery, and we study the performances of this methodology. We have first measured the apparent coordinates of the moving targets on SAR images, and also the defocusing parameter of the targets. This enables us to obtain information concerning target movement, especially the velocity and the acceleration. We then used these measurements to develop a non-linear system that makes the link between the apparent trajectories of the moving targets and the real ones. We have shown, by a mathematical and numerical analysis of the robustness, that only a model of moving target with constant velocity enables us to obtain accurate trajectory reconstructions from a sufficient angular span. Then, we have studied the azimuth resolution influence on the reconstruction accuracy. In order to achieve this, we have theoretically estimated the measurement accuracy and the corresponding reconstruction accuracy. We have highlighted the existence of an optimal azimuth resolution, depending on the target radiometry and on the validity of the two target models. Finally, we have validated the method on two real data sets on X-Band acquired by SETHI and RAMSES NG, the ONERA radar systems, and confirmed the theoretical analyses of its performances

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Chatzitheodoridi, Maria-Elisavet. "Processing Optimization for Continuous Phase Modulation-based Joint Radar-Communication System : Application on Imaging Radar." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2023. http://www.theses.fr/2023UPAST022.

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Abstract:

En raison de la croissance continue des applications électromagnétiques, le spectre devient de plus en plus encombré. Une solution possible à ce problème consiste à créer des systèmes radar-communication joints qui utilisent la même bande passante pour réaliser les deux applications. Dans cette thèse, nous nous intéressons à un système exploitant une forme d'onde issue du monde des communications pour réaliser conjointement de l'imagerie radar et un transfert d'information. Pour cela, parmi la multitude de codes existants, nous avons choisi d'utiliser des codes modulés continument en phase CPM, et plus particulièrement une sous-famille appelée Continuous Phase Frequency Shift-Keying codes. Les propriétés de ceux-ci, notamment en ce qui concerne l'occupation spectrale, sont d'abord étudiées et comparées à d'autres codes représentatifs des communications. Cependant, ces formes d'ondes présentent des qualités de compression dégradées par rapport au chirp habituellement utilisé en radar. En particulier les lobes secondaires résultant de la compression avec le filtre adapté sont plus élevés, nuisant à la qualité de l'image SAR résultante. Un filtre désadapté qui minimise l'énergie des lobes secondaires est proposé, ainsi qu'un algorithme rapide qui fournit les filtres pour tous les signaux émis en un temps de calcul raisonnable. Ce filtre désadapté est amélioré pour pouvoir traiter des valeurs inconnues de décalage Doppler ou de retard hors grille qui peuvent s'appliquer sur le signal reçu. De tels problèmes peuvent être généralisés à d'autres applications radar que le SAR. Une fois le choix de la méthode de compression d'impulsion établi, une évaluation des résultats est proposée. D'une part, des images SAR re-synthétisées sont générées, reconstruites à partir de données réelles basées sur le chirp, en utilisant des codes modulés continument et des filtres désadaptés, et différents outils de comparaison sont utilisés pour s'assurer de leurs performances. D'autre part, des données réelles sont acquises dans un cadre ISAR, afin de valider notre système dans un contexte réaliste. Finalement, nous pouvons apporter une réponse positive à la question suivante : pouvons-nous créer un système conjoint SAR-communication qui transmet des informations et fournit des images radar de haute qualité ? Due to the continuous growth of electromagnetic applications, the spectrum gets more and more congested. A possible solution to this problem is the creation of joint radar-communication systems, because they can alleviate the spectrum occupancy by using the same bandwidth to perform both applications. In this thesis, a joint Synthetic Aperture Radar (SAR)-Communication system based on a communication waveform is considered. To do so, among all the existing codes, we chose Continuous Phase Modulated codes (CPM), and more specifically a sub-family called Phase Frequency Shift-Keying codes (CPFSK). Their properties, in particular the spectral occupation, are first studied and compared to other well-known communication codes. However, these waveforms present degraded compression qualities when compared to the usual chirp used for radars. More specifically, the sidelobes generated from the Matched Filter compression are higher, and thus deteriorate the resulting SAR image. The mismatched filter that minimizes the sidelobe level is proposed along with a fast algorithm that provides the filters for all the transmitted signals during an acceptable computational cost. This mismatched filter is further improved so that it can deal with unknown parameters. More precisely, if unknown Doppler shift or off-grid delay values are applied to the received signal, then an improved mismatched filter is provided. Such a problem can be extended to other radar applications. Once the range compression method choice is established, an evaluation of the results is proposed. On the one hand, re-synthesized SAR images are generated, reconstructed from real chirp-based data, using CPM codes and mismatched filters, and different comparison tools to ensure their performance.On the other hand, real data are acquired in an ISAR framework, in order to validate our system in a realistic context. Finally, we can provide a positive answer to the question: can we create a joint SAR-communication system that transmits information and provides an image of good radar quality?

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Schreiber, Floriane. "Estimation des conditions océanographiques par inversion de données issues d'un radar imageur non calibré." Electronic Thesis or Diss., Toulon, 2020. http://www.theses.fr/2020TOUL0016.

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Abstract:

De nombreux modèles empiriques de distribution statistique du fouillis de mer existent mais ne sont pas directement paramétrable par l’état de mer, et ainsi il n’est pas possible d’y pratiquer une méthode d’inversion. Pour modéliser la distribution statistique de l’intensité, nous utilisons un modèle deux-échelles (TSM) paramétré directement par l’état de mer via la mss (mean square slope). Ce modèle permet de retrouver de manière cohérente la NRCS mais ne parvient pas à décrire de manière la distribution du fouillis de mer simultanément dans les deux canaux de polarisations directs dû à une surestimation du rapport de polarisation (RP) de Bragg.Pour corriger ce problème, nous avons développé une formulation originale du RP qui inclue un unique paramètre effectuant une transition dynamique entre le régime de Bragg et de Kirchhoff. Cette formulation intégrée au modèle TSM permet de corriger le RP et d’obtenir une modélisation cohérente de la statistique du fouillis de mer, simultanément dans les deux polarisations. A l’aide d’une méthode d’inversion, le modèle permet d'estimer l’état de mer d’un radar imageur. La pertinence de ce modèle est établie dans différentes configurations, mais aussi pour des données présentant des incertitudes de calibration Many empirical models describing sea clutter statistical distribution exist but they do not directly depend on the sea sate. They are not suitable to perform inversion. To model the statistical distribution of the backscattered intensity, we use a two-scale model (TSM) which is linked to the sea state via the mss (mean square slope). This model allows to retrieve the NRCS but does not perfectly describes the sea clutter distribution simultaneously in the two direct polarization channels. This is due to an overestimation of the Bragg polarization ratio (PR)

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Gelas, Colette. "Inversion de données PolSAR en bande P pour l'estimation de la biomasse forestière." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30282.

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Abstract:

La thèse s'inscrit dans le cadre des travaux préparatoires à la mission spatiale BIOMASS du programme Earth Explorer de l'ESA (Agence Spatiale Européenne), qui prévoit d'exploiter pour la première fois depuis l'espace un SAR en bande P (435 MHz), dans le but de cartographier la biomasse et la hauteur des forêts à l'échelle globale pour la période 2023-2028. L'utilisation de la bande P permet d'obtenir une sensibilité du signal inédite avec la biomasse, en lien avec ses capacités de pénétration même à travers des forêts tropicales denses. La mission BIOMASS se base sur l'utilisation conjointe de trois méthodes d'imagerie qui sont la Polarimétrie (PolSAR), l'Interférométrie (PolInSAR) et la Tomographie (TomoSAR). Ses objectifs sont de produire tous les 7 mois des cartes de biomasse et hauteur des forêts à la résolution de 4 ha, ainsi que des cartes des perturbations sévères à 0.5 ha. La thèse s'est organisée autour du développement d'une chaîne de calcul articulée en plusieurs modules permettant d'extraire des valeurs de biomasse à partir de données PolSAR en bande P dans la perspective de cartographier la biomasse forestière de manière robuste et automatique. Les deux modules principaux consistent à estimer un indicateur polarimétrique lié à la biomasse forestière puis à l'inverser en biomasse en appliquant une méthode bayésienne construite sur des grandeurs a priori issues d'un modèle électromagnétique prédictif (MIPERS-4D). Une étude a été consacrée à la comparaison de différents indicateurs PolSAR permettant l'inversion de la biomasse forestière sur les différents sites expérimentaux étudiés. Cette thèse aborde la possibilité de minimiser les effets de la topographie avec une utilisation conjointe des modèles numériques d'élévation (DEM) qui donnent une approximation des pentes sous forêts et des données PolSAR à partir desquelles il est possible d'extraire des informations sur les coefficients des matrices de covariances et sur les pentes azimutales sous forêt. Dans l'objectif d'améliorer les relations entre les coefficients de rétrodiffusion et la biomasse, la minimisation des effets de speckle a également été étudiée dans le cadre des scénarios d'acquisitions BIOMASS, supposant des adaptations des techniques de filtrage existantes pour des séries temporelles de données SLC polarimétriques. Ces travaux sur le développement d'un filtre multi-temporel et multi-canal adapté aux séries temporelles PolSAR ont été valorisés dans l'article "Multi-temporal speckle filtering of polarimetric P-band SAR data over dense tropical forests in French Guiana : application to the BIOMASS mission" (publié dans la revue Remote Sensing), dans lequel un nouvel indicateur permettant de quantifier les performances du filtrage a également été proposé, en lien avec la capacité inédite de ces données pour caractériser les pentes azimutales du terrain. Ces différents travaux ont permis de mettre au point une méthode d'inversion adaptable aux contraintes de généralisation spatiale et temporelle pour les futures acquisitions BIOMASS à l'échelle globale. La méthode développée repose sur la combinaison d'un indicateur issu des données PolSAR qui optimise la relation à la biomasse ainsi que d'une méthode bayésienne minimisant les effets de dispersion à partir de fonctions de vraisemblance issues du modèle MIPERS-4D. Les conditions d'observations peuvent ainsi être prises en compte au travers de la paramétrisation du modèle, et l'application de cette méthode aux données des campagnes aéroportées étudiées dans cette thèse a montré son intérêt pour éviter la propagation directe des effets temporels ou de structure en biomasse. La combinaison de ces différentes études a permis d'améliorer la méthode d'inversion tout au long de la thèse, en ouvrant également des perspectives de développement pour la consolider avec en particulier la généralisation aux indicateurs PolInSAR et TomoSAR, en vue d'une exploitation la plus complète des futures données BIOMASS This thesis took place during the preparation phase of the BIOMASS ESA (European Space Agency) mission, which plans to exploit for the first time ever a P-band (435 MHz) spaceborne SAR, with the aim at mapping forest biomass and height worldwide for the period 2023-2028. The use of the P-band comes from its unique sensitivity to forest biomass, in relation to its ability to penetrate through dense media like tropical forests. The BIOMASS mission is based on the use of three imaging modes: Polarimetry (PolSAR), Interferometry (PolInSAR) and Tomography (TomoSAR), and aims at delivering forest biomass and height maps every 7 months at a resolution of 4 ha, as well as maps of severe disturbances at 0.5 ha. The thesis has been organised around the development of a processing chain made of several modules in order to map forest biomass from P-band PolSAR images, and for a wide range of forest types and observation conditions. The two main modules consist in the development of a PolSAR indicator related to forest biomass and in a Bayesian method built on likelihood functions derived from a predictive electromagnetic model (MIPERS-4D). A first study focused on the comparison between various PolSAR based indicators adapted to forest biomass estimation on several test sites. In particular, this thesis emphasises the possibility of minimising the effects of topography with the joint use of digital elevation models (DEM) which give an approximation of terrain slopes and with the fully polarimetric covariance matrix from which it is also possible to extract topographic information like the azimuthal component of terrain slopes. In order to improve the link between backscatter coefficients and biomass, the minimisation of speckle effects has also been studied in the specific framework of BIOMASS acquisitions plan, meaning the adaptation of state-of-the-art filtering techniques for polarimetric SLC time series data. This work results in the development of a multi-channel filter adapted to PolSAR time series, which has been demonstrated on the TropiSAR data acquired at the Paracou test site, and described in the paper "Multi-temporal speckle filtering of polarimetric P-band SAR data over dense tropical forests in French Guiana: application to the BIOMASS mission", published in the journal Remote Sensing, in which a new indicator to quantify filtering performances has been also highlighted, in connection with the capacity of P-band PolSAR data to characterise the azimuthal slopes. These works contribute to develop an inversion method accounting for the challenging constraints of spatial and temporal generalisations for the future BIOMASS acquisitions at global scale. The developed method proposes the combination of the so-called t0 indicator derived from PolSAR data in order to optimise the relationship with forest biomass, with a Bayesian method minimising the dispersion effects thanks to likelihood functions derived from the MIPERS-4D model. The observation conditions related to the temporal or spatial variability can be thereby accounted for, and application of the method to the P-band airborne SAR data acquired during the BIOMASS mission preparation phases shows its great interest to avoid the direct propagation of dispersive factors into biomass. These contributions enabled to adapt and improve the processing chain, and paved to way to further prospects of new insights such as the method generalisation with PolInSAR and TomoSAR indicators, in order to achieve a more thorough exploitation of the upcoming BIOMASS data

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Poisson, Jean-Baptiste. "Reconstruction de trajectoires de cibles mobiles en imagerie RSO aéroportée." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2013. http://www.theses.fr/2013ENST0084.

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Abstract:

L’imagerie RSO circulaire aéroportée permet d’obtenir de nombreuses informations sur les zones imagées et sur les cibles mobiles. Les objets peuvent être observés sous plusieurs angles, et l’illumination continue d’une même scène permet de générer plusieurs images successives de la même zone. L’objectif de cette thèse est de développer une méthode de reconstruction de trajectoire de cibles mobiles en imagerie RSO circulaire monovoie, et d’étudier les performances de la méthode proposée. Nous avons tout d’abord mesuré les coordonnées apparentes des cibles mobiles sur les images RSO et leur paramètre de défocalisation. Ceci permet d’obtenir des informations de mouvement des cibles, notamment de vitesse et d’accélération. Nous avons ensuite utilisé ces mesures pour définir un système d’équations non-linéaires permettant de faire le lien entre les trajectoires réelles des cibles mobiles et leurs trajectoires apparentes. Par une analyse mathématique et numérique de la stabilité de ce système, nous avons montré que seul un modèle de cible mobile avec une vitesse constante permet de reconstruire précisément les trajectoires des cibles mobiles, sous réserve d’une excursion angulaire suffisante. Par la suite, nous avons étudié l’influence de la résolution des images sur les performances de reconstruction des trajectoires, en calculant théoriquement les précisions de mesure et les précisions de reconstruction qui en découlent. Nous avons mis en évidence l’existence théorique d’une résolution azimutale optimale, dépendant de la radiométrie des cibles et de la validité des modèles étudiés. Finalement nous avons validé la méthode développée sur deux jeux de données réelles Circular SAR imagery brings a lot of information concerning the illuminated scenes and the moving targets. Objects may be seen from any angle, and the continuity of the illumination allows generating a lot of successive images from the same scene. In the scope of this thesis, we develop a moving target trajectory reconstruction methodology using circular SAR imagery, and we study the performances of this methodology. We have first measured the apparent coordinates of the moving targets on SAR images, and also the defocusing parameter of the targets. This enables us to obtain information concerning target movement, especially the velocity and the acceleration. We then used these measurements to develop a non-linear system that makes the link between the apparent trajectories of the moving targets and the real ones. We have shown, by a mathematical and numerical analysis of the robustness, that only a model of moving target with constant velocity enables us to obtain accurate trajectory reconstructions from a sufficient angular span. Then, we have studied the azimuth resolution influence on the reconstruction accuracy. In order to achieve this, we have theoretically estimated the measurement accuracy and the corresponding reconstruction accuracy. We have highlighted the existence of an optimal azimuth resolution, depending on the target radiometry and on the validity of the two target models. Finally, we have validated the method on two real data sets on X-Band acquired by SETHI and RAMSES NG, the ONERA radar systems, and confirmed the theoretical analyses of its performances

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Duro, Javier. "Development of new methodologies for the detection, measurement and on going monitoring of ground deformation using spaceborne SAR data." Phd thesis, Université Paris-Est, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00638089.

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Abstract:

Persistent Scatterer Interferometric techniques are very powerful geodetic tools for land deformation monitoring that offer the typical advantages of the satellite remote sensing SAR (Synthetic Aperture Radar) systems : a wide coverage at a relatively high resolution. Those techniques are based on the analysis of a set of SAR images acquired over a given area. They overcome the decorrelation problem by identifying elements (in resolution cells) with a high quality returned SAR signal which remains stable in a series of interferograms. These techniques have been useful for the analysis of urban areas, where man-made objects produce good reﬂections that dominate over the background scattering, as well as in field areas where the density of infrastructures is more limited. Typically, PSI technique requires an approximate a priori temporal model for the detection of the deformation, even though characterizing the temporal evolution of a deformation is commonly one of the objectives of any study.This work is focused on a particular PSI technique, which is named Stable Point Network (SPN) and that it has been completely developed by Altamira Information in 2003. The work concisely outlines the main characteristics of this technique, and describes its main products: average deformation maps, deformation time series of the measured points, and the so-called maps of the residual topographic error, which are used to precisely geocode the PSI products. The main objectives of this PhD are the identification and analysis of the drawbacks of this processing chain, and the development of new tools and methodologies in order to overcome them. First, the performances of the SPN technique are examined and illustrated by means of practical cases (based on real test sites made with data coming from different sensors) and simulated scenarios.Thus, the main drawbacks of the technique are identified and discussed, such as the lack of automatic quality control parameters, the evaluation of the input data quality, the selection of good points for the measurements and the use of a functional model to unwrap the phases based on a linear deformation trend in time. Then, different enhancements are proposed. In particular, the automatic quality control of the coregistration procedure has been introduced through the analysis of the inter-pixel position of some natural point targets-like pixels identified within the images. The enhancements in the selection of the final points of measurements (the final PSI map) come by means of the analysis of the SAR signal signature of the strong targets presented within the image, in order to select only the center of the main lobe as point of measurement. The introduction of robustness within some critical steps of the technique is done by means of the analysis of the rotational of the estimates in close loops within a network of relative measurements, and by means of the implementation of a different integration methodology, which can be ran in parallel in order to compare it with the classical one. Finally, the main drawback of the technique, the use of a linear model for the detection of ground deformations, is addressed with the development of a new fitting methodology which allows possible change of trends within the analyzed time span. All those enhancements are evaluated with the use of real examples of applications and with simulated data. In particular, the new methodology for detecting non-linear ground deformations has been tested in the city of Paris, where a large stacking of ERS1/2 and ENVISAT SAR images are available. Those images are covering a very large time period of analysis at where some known non-linear ground deformations where occurring

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Pastoré, Laurette. "Imagerie radar par synthèse d'ouverture en basse fréquence." Paris 10, 2003. http://www.theses.fr/2003PA100026.

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Abstract:

Les principaux avantages de l'imagerie radar par rapport à l'imagerie optique sont un fonctionnement par tous les temps, une résolution en distance indépendante de la portée et éventuellement une information polarimétrique sur les caractéristiques électriques du réflecteur. L'imagerie par synthèse d'ouverture utilise le déplacement du radar pour former une antenne fictive et ainsi améliorer la résolution transverse des images. L'évolution la plus récente du radar RAMSES de l'ONERA est une extension vers les basses fréquences (bande P). Elles présentent l'intérêt de traverser le feuillage et pénétrer dans le sol mais posent cependant des problèmes spécifiques qui font l'objet de cette thèse : algorithmie, étalonnage et analyse des images. La dimension accrue de l'antenne synthétique dépasse la cadre d'application de l'algorithme Range Doppler classique. Le Range Migration Algorithm mis en oeuvre pendant ce travail, est apparu comme une solution adaptée à ce problème. La procédure proposée pour l'étalonnage polarimétrique prend en compte le long de l'antenne synthétique, les variations d'attitude de l'avion et de réponse de la cible étalon -variations qui deviennent significatives dans cette configuration. L'analyse des images calibrées permet la mesure de l'atténuation à travers le couvert qui dépend fortement de l'angle de vue et de la polarisation. Pour étendre cette analyse à la détection de cibles complexes (camions) sous couvert, un algorithme de détection de changements a été développé. La technique originale d'imagerie SAR verticale démontre aussi la pénétration sous la feuillage. L'étude théorique menée sur le propagation dans le sol en bande P prédit une atténuation fortement dépendante de l'angle d'incidence, de la polarisation et surtout des conditions d'humidité. La possibilité d'observer des objets enterrés est appuyée par les premiers résultats de la mise en oeuvre d'une procédure de stéréoscopie sur la dune du Pilat qui fait apparaître des structures non visibles en optique et probablement enfouies sous le sable Compared to optical imaging, radar advantages are : it is sensitive to weather and lightening conditions, range resolution does not depend on distance to target and polarimetric measure can provide information about electrical properties of the reflector. Synthetic aperture imagery makes us of aircraft motion to built a synthetic antenna, enhancing image cross range resolution. The ONERA radar RAMSES was recently upgraded with low frequency bands (P-Band). These frequencies penetrate through the ground and through forest canopy. However, it raises specific problems which this dissertation deals with : algorithm validity, calibration methods and image analysis. The wider synthetic antenna exceeds the classical Range Doppler Algorithm limitations. The Range Migration Algorithm used revealed as a good solution to this problem. The calibration process proposed takes into account the fluctuations of aircraft attitude and canonical traget response along the synthetic antenna. The calibrated images analysis enables foliage attenuation measure and features a significant under foliage penetration and a strong dependence on the incidence angle and polarisation. A change detection procedure was developed in order to extend this analysis to complex under cover targets detection (commodity trucks). Foliage penetration was also demonstrated using an original technique : SAR imaging on the vertical plane. Theoretical study about ground propagation predicts attenuation which strongly depends on incidence angle, on polarisation, and, most of all, on moist content. Radar stereo-vision evidence revealed that buried structures are indeed visible on our P band images

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Hervet, Éric. "Appariement d'images Radar à Synthèse d'Ouverture en conditions radargrammétriques." Toulouse, INPT, 2000. http://www.theses.fr/2000INPT007H.

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Abstract:

Le radar à synthèse d'ouverture (RSO) est un puissant outil de télédétection capable de fournir des images à haute résolution de la surface terrestre par tout temps, de jour comme de nuit. Les images radar sont caractérisées par une forte granulation appelée speckle, inhérente à la formation même des données radar et qui rend extrêmement difficile leur interprétation automatique. L'objectif de cette thèse concerne la radargrammétrie ou stéréovision radar, qui consiste à produire des modèles d'élévation de terrain à partir de paires d'images RSO. Pour cela il faut passer notamment par une phase-clé appelée appariement qui peut se faire à court terme en deux étapes : on effectue d'abord un filtrage du speckle, c'est-à-dire une estimation des réflectivités radar sous-jacentes de la surface imagée. Ceci permet alors d'appliquer aux images filtrées des méthodes de traitement d'images éprouvées en imagerie optique. Cette approche en deux temps est cependant limitée car fortement dépendante des résultats du filtrage qui, s'il réduit le speckle, ne le supprime pas complètement. Nous proposons une autre approche, dite "deux en un", qui consiste à développer des outils de stéréovision dédiés aux images RSO. L'étape d'appariement s'applique directement à des images non filtrées au préalable et se base sur une méthode d'optimisation robuste tenant compte des statistiques connues en imagerie RSO. Nous montrons qu'elle donne de meilleurs résultats qu'une approche en deux temps.

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Giret, Rébecca. "Imagerie radar par synthèse d'ouverture pour la gestion du trafic autoroutier." Phd thesis, INSA de Rennes, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00922039.

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Abstract:

La gestion et la maitrise du trafic autoroutier prend une importance particulière depuis cette dernière décennie de par l'augmentation constante du nombre de véhicules sur les routes. A cet égard, l'utilisation du télépéage est un moyen de fluidifier le trafic automobile aux abords des accès autoroutiers : les véhicules sont identifiés lorsque le badge à bord des véhicules est détecté par la balise de télépéage. L'objectif de l'étude présentée dans ce mémoire est l'ajout d'une fonction d'imagerie à un système de télépéage pour contrôler la nature du véhicule. La balise de télépéage émet un signal à ondes continues pour la détection du badge de l'usager. La cible (le véhicule), en passant sous la balise, crée le mouvement nécessaire à une synthèse d'ouverture. En effet, l'imagerie radar par synthèse d'ouverture permet l'obtention d'une image radar haute résolution. Dans l'axe distance (axe de propagation de l'onde émise), cette résolution peut être obtenue avec un signal impulsionnel et/ou modulé. La résolution dans l'axe azimut (sens de déplacement du radar ou de la cible) est atteinte grâce au mouvement relatif entre le radar et la cible.

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Trebossen, Hervé. "Apport des images RADAR à synthèse d'ouverture à la cartographie marine." Marne-la-Vallée, 2002. http://www.theses.fr/2002MARN0140.

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Abstract:

Plus de la moitié du transport de marchandises à travers le monde se fait par voie de mer. Un des moyens permettant d’assurer la sécurité des navires et par conséquent d’éviter les pollutions accidentelles est de mettre à la disposition des marins des cartes marines de qualité, conformes aux moyens modernes de navigation (navigation par GPS). Malheureusement, actuellement, ces documents de navigation sont anciens sur nombre de zones côtières. Le SHOM qui est chargé en France de l’établissement et de la diffusion de l’information nautique utilise, dans certains cas, pour actualiser plus rapidement ses cartes des images de télédétection provenant des satellites optiques SPOT. Dans les zones à forte nébulosité, l’acquisition de telles données est très aléatoire, les images des satellites RADAR à Synthèse d’Ouverture (RSO) apportent l’avantage de ne pas être perturbées par la couverture nuageuse. L’étude que nous présentons, née de la collaboration entre le SHOM et l’UMLV, a pour objectif de développer une méthode d’utilisation des données spatiales radar en vue de faciliter la création et la réactualisation des cartes marines. Le premier chapitre de ce travail présente, sur chacun des différents sites qui vont être « auscultés » au travers des images radar à synthèse d’ouverture, les grandes caractéristiques du milieu, la base de données images et cartes puis l’intérêt du site pour la cartographie marine. Les cinq sites côtiers présentés sont en partie en milieu tropical humide (la Guyane française, le Cameroun et le Gabon), en milieu polaire (Terre Adélie) et enfin en milieu inter-tropical aride (Mauritanie). Le deuxième chapitre porte sur les traitements radiométriques et géométriques mis en œuvre pour l’utilisation des images radar. Les traitements radiométriques comporteront principalement l’usage d’algorithmes connus et de logiciels déjà existants pour le filtrage du chatoiement sur les images d’amplitude, la génération des images de cohérence à partir de données complexes et l’extraction automatique d’informations. En ce qui concerne les traitements géométriques, nous avons choisi de développer un outil de géoréférencement pour les scènes ERS. Cet outil demande de connaître l’orbitographie du satellite, la position du géoïde sur le site imagé et la géométrie interne des données satellitaires. La validation de cet outil s’appuiera sur la prise en compte de points de contrôle au sol et sur la comparaison d’images acquises en orbites montante et descendante. L’analyse des images traitées se fera sur les thèmes intéressant la cartographie marine : en mer, au large et sur les zones de petits fonds proches de la côte, sur l’estran, et enfin, à terre, sur les végétations côtières et les zones anthropisées. D’autres données de télédétection (images optiques et autres données RSO) pourront être utilisées, selon les disponibilités, pour enrichir notre propos. Enfin le dernier chapitre est consacré, d’une part, aux réactualisations de cartes marines auxquelles nous avons participé et d’autre part, à la proposition de produits cartographiques nouveaux fusionnant les images RSO récentes et des données cartographiques plus anciennes, destinés à suppléer à l’absence de cartes classiques actualisées et susceptibles d’intégrer les évolutions observées sur certains sites d’étude More half of the carriage of goods throughout the world is done by sea. One of the means allowing to ensure the safety of the ships and consequently to avoid accidental pollution, is to put at provision of the sailors of the sea charts of quality, in conformity with the modern means of navigation (navigation by GPS). Unfortunately, currently, these documents of navigation are old on a number of coastal zones. The SHOM who is in charge in France of the establishment and of the diffusion of nautical information, uses, in certain cases, to bring up to date its cards more quickly, of the images of remote sensing coming from the optical satellites SPOT. In zones with strong nebulosity, the acquisition of such data is very random, the images of the satellites with Synthetic Aperture RADAR (SAR) bring the advantage of not being disturbed by the cloud cover. Present study is borned of collaboration between SHOM and UMLV, its main goal is to develop a method to use SAR images in order to facilitate nautical chart reactualisation. First chapter of this work presents, on each various site which "will be auscultated" through images radar with synthesis of opening, great characteristics of the medium, the data base images and cards then interest of the site for marine cartography. The five coastal sites presented are partly in humid tropical area (French Guiana, Cameroon, Gabon), in polar zone (Terre-Adélie) and last in arid inter-tropical area (Mauritania). Second chapter relates to the radiometric and geometrical processing implemented for the use of the images radar. Radiometric processing will comprise mainly the use of known algorithms for filtering of the speckle on amplitude images, generating coherence images with complex SAR data and extracting automatically information from SAR data. With regard to the geometrical processing, we chose to develop a tool in order to georeference our ERS images database. This tool requires to know satellite orbitography, geoid height on study site and internal satellite geometry. Validation of this tool will be based on ground control points acquisition and on comparison between ERS images acquired in ascending and descending pass. SAR data analysis will be done on topics interesting nautical charts updating: shallow waters close to coast, on inter-tidal zone, and finally, on terrestrial part, coastal vegetation and anthropic zones. Other remote sensing data (optical and different SAR data) could be used, according to availabilities, to enrich our matter. Last, fourth chapter is devoted with re-actualisations of nautical charts in which we participated. We propose new cartographic products including recent SAR images and older data from nautical charts, to compensate lack of traditional maps up to date and likely to integrated evolutions observed study sites

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Guglielmi-Giraudo, Véronique. "Contribution à l'étude de méthodes super-résolvantes appliquées au radar à synthèse d'ouverture." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT081H.

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Afin d'ameliorer la resolution spatiale des images obtenues a partir d'un radar a synthese d'ouverture, nous cherchons a traiter le signal recu par des techniques super-resolvantes au lieu de la compression d'impulsion habituelle par filtrage adapte. Le probleme inverse du pre-traitement radar etant malheureusement mal-pose, nous devons utiliser des techniques de regularisation, en incorporant une information a priori sur la scene imagee. Nous avons donc applique des techniques de restauration ou la connaissance a priori soit repose sur des proprietes deterministes de la solution, soit est formulee en termes de lois de probabilites, liees aux proprietes du speckle. Par ailleurs, nous avons essaye de retrouver a partir des donnees images non plus le champ retrodiffuse de reflectivite radar mais plutot la cause meme de ce champ. Ainsi, nous avons pose le probleme inverse de la section radar de retrodiffusion comme un probleme de maximum de vraisemblance. Enfin, nous avons aussi envisage des methodes parametriques reposant sur une modelisation parametrique des donnees recues ou sur une extrapolation spectrale parametrique de la solution. Des resultats numeriques, obtenus a la fois a partir de signaux simules et de donnees radar reelles, ont permis de mettre en evidence le fait que la resolution classique du filtre adapte peut etre amelioree, en particulier quand des cibles brillantes de petites dimensions constituent les objets interessants de l'image. Certaines techniques super-resolvantes apparaissent ainsi comme une approche attrayante du traitement radar

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Onana, Vincent de Paul. "Système d'aide à l'extraction automatique d'informations géographiques dans les images radar à synthèse d'ouverture." Université de Marne-la-Vallée, 2001. http://www.theses.fr/2001MARN0127.

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Vasile, Gabriel. "Imagerie radar à synthèse d'ouverture interférométrique et polarimétrique : application au suivi des glaciers alpins." Chambéry, 2007. http://www.theses.fr/2007CHAMS019.

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Abstract:

La première partie méthodologique de ce mémoire est dédiée au filtrage du speckle des données POL-InSAR multivariées et son impact sur l'estimation de paramètres. Trois directions principales ont été étudiées pour gagner en stationnarité/ergodicité : des voisinages adaptatifs vis-à-vis du signal, un estimateur adaptatif ou non et la compensation de la composante déterministe du signal de phase interférométrique. Ce mémoire propose une nouvelle stratégie pour filtrer des images SAR multivariées : l'utilisation de voisinages adaptatifs obtenus par une technique de croissance de région multivariée. Cette méthode appelée IDAN combine toutes les informations d'intensité disponibles dans un processus de croissance de région pour assurer la validité des hypothèses de stationnarité/ergodicité. Conjointement à IDAN, une nouvelle méthode est proposée pour estimer les fréquences locales dans des interférogrammes SAR. Ces méthodes ont été testées à la fois sur des images satellitaires basse résolution provenant d'acquisitions tandem ERS et sur plusieurs jeux de données aéroportées haute résolution dans différentes bandes de fréquences et configurations polarimétriques. La seconde partie de ce mémoire est dédiée à l'observation des glaciers alpins par télédétection SAR. Cette partie aborde le problème du traitement des données SAR multivariées sur le site test Chamonix Mont-Blanc. L'analyse de plusieurs interférogrammes ERS tandem acquis entre juillet 1995 et avril 1996 a permis d'obtenir les premiers champs de vitesse D-InSAR sur des glaciers des Alpes françaises et de montrer qu'il est possible de mesurer leur vitesse de surface entre octobre et avril avec un échantillonnage spatial de l'ordre de 20 m dans des interférogrammes à 1 jour en bande C. La seconde application présente une analyse POL/POL-InSAR des données SAR multibandes haute résolution acquises par le système aéroporté E-SAR en octobre 2006 In this PhD thesis, two main axes have been investigated. The first methodological part of this thesis proposes a particular focus on speckle filtering of POL-InSAR multivariate data and its implication on parameter estimation. The objective of speckle filtering is to retrieve the radiometric and spatial scene information from the observed speckled SAR measurement. Three main directions for gaining in stationarity/ergodicity have been investigated : signal adaptive neighbourhoods, non-adaptive/adaptive estimators and compensation of deterministic components in the interferometric phase signal. This thesis proposes a novel strategy for filtering multivariate SAR images, namely the use of adaptive neighbourhoods obtained by multivariate region growing techniques. According to this algorithm, named IDAN, all the available intensity images of the polarimetric or/and interferometric components are fused in the region growing process to ensure the validity of the stationarity/ergodicity assumptions. A novel method for estimating local frequencies in SAR interferograms is proposed. These algorithms have been tested both on several high resolution airborne data sets, and on low resolution spaceborne tandem ERS SAR images. The second part of this thesis is dedicated to Alpine glacier monitoring by SAR remote sensing. This part tackles the problem of processing multivariate SAR data over the Chamonix Mont-Blanc test site. The first application presented consists in measuring the 3D displacement field of an Alpine glacier by D-InSAR. The analysis of several tandem ERS interferograms between July 1995 and April 1996 shows that it is possible to measure temperate glacier surface velocity fields from October to April in 1-day C-band interferograms with approximately 20-meter ground sampling. The second application is represented by the first POL-InSAR analysis of multiband high resolution airborne SAR data acquired by the ESAR system in October 2006

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Le, Tourneau François-Michel. "Etude des paysages du littoral amazonien à partir d'images de radar à synthèse d'ouverture." Marne-la-Vallée, 1999. http://www.theses.fr/1999MARN0042.

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Abstract:

L'imagerie radar est un outil particulierement precieux pour l'etude des zones equatoriales puisqu'elle permet de voir a travers les nuages. De nombreuses etudes, menees en particulier sur la guyane, mettent en avant l'utilite de ces donnees pour l'etude des milieux naturels tropicaux et leur evolution sous la pression anthropique croissante. Or si l'offre en images radar est plutot abondante, ces donnees sont moins utilisees que lors des annees 1970. Cette sous-utilisation est probablement due aux difficultes d'interpretation inherentes aux donnees radar. Nous cherchons dans ce travail a confronter les informations issues de l'interpretation d'un ensemble d'images radar avec un questionnement geographique afin de determiner dans quelle mesure les premieres repondent au second et afin de proposer une methodologie d'interpretation qui rende ces donnees plus accessibles. Le littoral amazonien est une zone de choix pour cette recherche, surtout dans la mesure ou la vision synoptique que permet la mosaique de plus de vingt images dont nous disposions est originale. Nous avons cherche a y caracteriser les paysages et leur fonctionnement, notamment en rapprochant les donnees radar de statistiques bresiliennes a l'echelle du municipe. La premiere partie du travail cherche a decrire le fonctionnement du capteur radar et les phenomenes de reflexion des ondes, afin d'interpreter au mieux les images. Nous y rappelons egalement les differentes entreprises de cartographie radar qui ont eu lieu en amerique latine et proposons un panorama des donnees disponibles actuellement. Nous presentons ensuite le littoral amazonien, sa constitution et les origines de la fracture nord-sud qui s'y manifeste sur le plan humain. La troisieme partie presente la methodologie de constitution de notre base de donnees mais egalement une methodologie d'interpretation des images basee sur la connaissance du contexte geographique. Enfin dans une quatrieme partie nous etudions les paysages du littoral amazonien, tels que nous avons pu les saisir a partir de notre base de donnees et de nos visites sur le terrain. Nous mettons ainsi en particulier en relief les mutations sensibles de certains milieux comme les campos de l'amapa sous la pression des societes productrices de cellulose ou la zone bragantine devant la croissance de l'elevage bovin

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Mavrocordatos, Constantin. "Étude et réalisation d'un calculateur temps réel pour un radar à synthèse d'ouverture aéroporté." Toulouse, ENSAE, 1990. http://www.theses.fr/1990ESAE0011.

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Abstract:

Le radar à synthèse d'ouverture est un instrument aéroporté (ou spatial) permettant la prise d'images du sol de haute résolution. Son fonctionnement, contrairement aux instruments optiques, ne dépend ni de la luminosité naturelle ni de la présence de nuages. Cette performance est atteinte au prix d'un traitement très exigeant en quantité de calculs. Un calculateur effectuant ce traitement en temps réel est étudié et réalisé. Il comporte une partie analogique et une autre numérique. Au cœur du système, un convoluteur à ondes acoustiques de surface effectue la convolution du signal radar avec une réplique programmable de 83 points complexes, en 6, 4 s. La partie numérique est composée d'une mémoire tournante de 8 Mbit, un générateur numérique des répliques et une interface de sortie. Une image de la région survolée est affichée en temps réel à bord sur un écran vidéo et peut également être enregistrée puis restituée au sol. Plusieurs images traitées par ce calculateur sont comparées. Leur excellente qualité démontre la validité du principe de traitement, s'appuyant sur l'utilisation d'un convoluteur à ondes acoustiques de surface.

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Soccorsi, Matteo. "Estimation des paramètres et modélisation des données radar à synthèse d'ouverture à haute résolution." Paris, Télécom ParisTech, 2010. https://pastel.hal.science/pastel-00561766.

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Abstract:

La thèse porte sur l’extraction d’informations et l’amélioration des données RSO de un mètre de résolution visantà fournir des meilleurs descripteurs de contenu pour la compréhension des scènes et la reconnaissance de cibles, pour des produits améliorés radiométriquement et spatialement. Pour atteindre cet objectif, la thèse approche le problème de la modélisation des images RSO et propose une nouvelle solution fondée sur l’estimation du problème inverse pour l’extraction d’information. Le problème de la sélection du modèle est géré par le taux de distorsion, en raison de sa correspondance avec le cadre de l’inférence bayésienne. Nous commençons l’analyse avec l’extension de la famille de champs aléatoires de Gauss-Markov linéaires a des données à valeurs complexes, qui s’applique aux variables al´eatoires à valeurs complexes : la distribution normale à plusieurs variables complexes et le modèle paramétriques des champs aléatoires de Gauss-Markov en cas de variables aléatoires correctes et incorrectes. La méthode proposée est une régularisation de Tikhonov dans le domaine complexe. Le speckle est traité comme un processus aléatoire à valeurs réelles. L’approche dans le domaine complexe permet de gérer la formation de l’image cohérente comme information ou comme incertitude dans le cas de structures ou de textures de la scène. Dans le contexte de l’optimisation des paramètres pour l’extraction de caractéristiques, a fenêtre d’analyse optimale (moyenne) et l’ordre optimal (moyen) du rocessus d’auto-régression sont estimés à l’aide du taux de distorsion. Cela confirme que le taux de distorsion est une bonne mthode basée sur l’entropie our la sélection de modèle The thesis is approaching this problematic by statistical modeling and Bayesian inference for complex SAR image analysis. The Tikhonov regularization method is applied for image restoration because it allows to reformulate the ill-posed image estimation problem into a well-posed problem by the selection of a convex function. It allows to use the required image and prior models and to find the Maximum A Posteriori (MAP) estimate solution, exploiting the connection to the Bayesian framework. Furthermore it allows the optimization to be performed on complex-valued data and to include the system impulse response which has to be included to correctly model the SAR image. The use of the Rate Distortion for model selection is possible because of the connection between the mutual information and the Occam factor which permits the model selection in the first level of Bayesian inference. The model selection is applied in order to optimize the parameters of the Model Based Despeckling (MBD) algorithm for image denoising and feature extraction : the optimal average analyzing window and the optimal average model order. The method is a global approach and suits in case of large data sets because of its simplicity and fastness. The Rate Distortion based model selection is appropriate for the design of image information mining systems. The Tikhonov regularization shows to be a powerfulmethod for the regularization of complex-valued images. It is recommended in applications where the phase is required, e. G. Interferometry, target analysis, because it provides an estimation of the image reflectivity while preserving the phase of the signal

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Mallepeyre, Vincent. "Conception d'un simulateur radar à synthèse d'ouverture ultra large bande pour la détection de mines." Limoges, 2002. http://www.theses.fr/2002LIMO0045.

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Abstract:

Ce travail s'inscrit dans le cadre de la validation d'un concept de détection de cibles en présence de sol par un radar à synthèse d'ouverture S. A. R. , utilisant des impulsions temporelles ultra brèves couvrant un très large spectre 100MHz - 16HZ. Cette étude résulte d'une collaboration entre l'I. R. C. O. M. (Institut de Recherche en Communications Optiques et Microondes) et le C. E. L. A. R (Centre d'Electronique de l'Armement). Un démonstrateur radar SAR ULB nommé PULSAR a été construit et testé sur le site du C. E. L. A. R. L'objet de cette thèse est de décrire les outils numériques qu'il a été nécessaire d'adapter pour traiter le problème spécifique de la détection de mines, posées ou enterrées, dans des sols de caractéristiques différentes, par un radar SAR ULB. Ces résultats obtenus permettent de prédire à partir des performances du radar et de sa position par rapport au sol, les capacités de détection du système. Une bonne concordance a été obtenue entre les réponses déterminées théoriquement et celles mesurées pour des cibles positionnées en surface This work consists in validating the concept of target detection through the ground thanks to Synthetic Aperture Radar (SAR) using ultra short transient pulses covering a very broad spectrum (100 MHz-1 GHz). This study results from a collaboration between the IRCOM (Research Institute in Optical and Microwave Communications) and the CELAR (Armament Electronic Centre in Bruz (35) France). A SAR Ultra Wide Band (UWB) radar demonstrator, named PULSAR, was built and tested on the CELAR site. The object of this thesis is to describe the numerical tools that had to be adapted to deal with the specific problem of mine detection, laid or buried, in grounds of different characteristics, thanks to a SAR UWB radar. A good consistency was obtained between the responses determined theoretically and those measured for targets positioned on the surface

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Veyssière, Gaëlle. "Apport des mesures du radar à synthèse d'ouverture de Sentinel-1 pour l'étude des propriétés du manteau neigeux." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0025/document.

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Abstract:

Le suivi de l’évolution du manteau neigeux est directement lié à des enjeux socio-économiques majeurs en zone de montagne. Parmi ces enjeux figure la prévision du risque d’avalanche qui s’appuie principalement sur des observations et sur la connaissance de l’état du manteau neigeux et de son évolution dans le temps. Dans cette thèse, co-financée par le CNES et par Météo- France, nous avons évalué l’apport d’observations de télédétection spatiale active micro-ondes issues du radar à synthèse d’ouverture (SAR) de Sentinel-1, pour suivre l’évolution de certaines propriétés du manteau neigeux. Dans un premier temps, nous avons évalué la chaîne de modélisation SAFRAN-ISBA/Crocus-MEMLS par rapport aux données Sentinel-1 pré-traitées sur 3 saisons hivernales de 2014 à 2017, sur une zone de 2310 km2 à 20 m de résolution dans les Alpes du Nord françaises. Nous avons montré que les données SAR étaient pertinentes pour suivre l’évolution du manteau neigeux et, avons démontré la capacité de la chaîne de modélisation à reproduire les variations du signal observé dans le temps malgré de forts biais négatifs en cas de neige humide. Nous nous sommes intéressés à la valeur ajoutée des observations SAR de Sentinel-1 pour cartographier la neige humide, c’est-à-dire, la neige avec un taux élevé d’eau liquide. Des comparaisons ont été effectuées entre les produits neige humide obtenus par Sentinel-1 et les produits neige de Sentinel-2 distribués par Theia. Cette étude a été menée sur la saison hivernale 2017-2018, qui a connu un enneigement exceptionnel. Ces travaux ouvrent la voie à l’assimilation de données de télédétection SAR dans le modèle de neige Crocus ainsi qu’à une plus grande exploitation de ces données dans le cadre du suivi de l’enneigement pour de multiples applications Monitoring snowpack properties in moutainous areas is directly related to major socio-economic issues. Among these issues, avalanche prediction works through a range of tools based on meteorological and snow observations and modeling. In this thesis, co-funded by the CNES and Météo-France, we evaluated the contribution of Sentinel-1 synthetic aperture radar (SAR) remote sensing observations to study the snowpack properties and the quality of the simulations for assimilation in a snowpack model. As a first step, we evaluated the SAFRAN-ISBA/Crocus- MEMLS modeling chain against pre-processed Sentinel-1 data for 3 winter seasons from 2014 to 2017 over an area of 2310 km2 in the Northern French Alps. We have shown that SAR data are relevant for monitoring snowpack evolution and demonstrated the ability of the modeling chain to reproduce observed signal variations despite strong negative bias in wet snow conditions. We focused on wet snow products derived from Sentinel-1 SAR observations in synergy with snow absence/presence products derived from visible Sentinel-2 observations. This study was conducted on the winter season 2017-2018, which was remarkable for its snow and avalanche conditions. Such combined products make it possible to follow the spatio-temporal variability of mountain wet snow and dry snow at high elevation. This work opens the way for the assimilation of SAR remote sensing data into the Crocus snowpack model as well as greater exploitation of this data in the context of avalanche snow monitoring and prediction for a variety of purposes

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Ciuc, Mihai. "Traitement d'images multicomposantes : application à l'imagerie couleur et radar." Chambéry, 2002. http://www.theses.fr/2002CHAMS007.

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Abstract:

Ce mémoire porte sur le traitement des images multicomposantes, caractérisées par le fait que la valeur d'un pixel est représentée non par un seul scalaire (images à niveaux de gris), mais par plusieurs valeurs, qui peuvent être de même nature, ou bien correspondre à des grandeurs physiques différentes. Plus précisément, cette thèse s'intéresse à l'application du principe de traitement d'images à voisinages adaptatifs au cas des images multicomposantes. Ce principe, étudié et appliqué jusqu'à présent dans le cas des images scalaires, consiste en l'utilisation, comme support spatial pour le calcul de la valeur finale d'un pixel, d'un voisinage de forme et taille qui sont particularisées pour le pixel en cause. Nous illustrons l'application de ce principe au traitement des images multicomposantes dans le cadre de diverses applications concernant l'imagerie couleur (filtrage amélioration) et la télédétection (filtrage de speckle dans les images RSO multitemporelles, filtrage de la cohérence issue d'un couple interférométrique). Nous montrons que, pour chacune des applications étudiées, les opérateurs basés sur des voisinages ) adaptatifs fournissent des résultats meilleurs que ceux obtenus avec des opérateurs classiques, tant du point de vue subjectif (perception humaine), qu'objectif, tel qu'il peut être évalué par des mesures d'erreur numériques This thesis deals with multicomponent image processing. A multicomponent image pixel is characterized by a few components, which may be of different nature. More precisely, this thesis extends the adaptive-neighborhood principle to multicomponent images. This principle, so far investigated for the case of gray-level images, consists in determining, for each pixel, a variable-sized, variable-shaped neighborhood, which ) serves as spatial support for the computation of the final value at that current pixel. We exemplify the application of the principle to multicomponent images in the context of various applications covering the field of color (filtering, enhancement) and radar (multitemporal SAR image filtering, coherence filtering in complex interferograms) imagery. Moreover, we show that, for each of the studied applications, the adaptive-neighborhood-based operators lead to better results than those obtained by standard operators, by both subjective and objective criteria

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Mesnager, Gilles. "Évaluation de méthodes spectrales pour le traitement à bord de données issues d'un radar à synthèse d'ouverture." Toulouse, INPT, 1994. http://www.theses.fr/1994INPT060H.

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Abstract:

Le but de cette these est d'etudier une methode originale de traitement des donnees issues d'un radar a synthese d'ouverture (rso). La simplification des algorithmes necessaires a la synthese de l'image permet d'envisager la realisation de cette etape a bord du satellite. La forme compacte des donnees obtenues reduit le debit des donnees a transmettre. Le premier chapitre rappelle les definitions des coefficients caracteristiques d'une image radar, ainsi que le principe de la synthese d'ouverture. Les limitations associees au principe de formation des images rso sont exprimees en termes d'ambiguites et de resolution. Les equations issues de la synthese d'ouverture et de la compression d'impulsion sont exposees au second chapitre, ainsi que les differentes methodes d'extraction des coefficients. Certaines contraintes liees au principe d'analyse des images sar sont exposees. Le troisieme chapitre montre l'interet de l'algorithme du specan en terme de cout calculatoire. L'extension originale de cet algorithme, incorporant des methodes d'analyse spectrale parametrique est presentee. Les differents modeles de signaux utilises sont presentes. L'etude theorique originale de cette nouvelle methode d'estimation d'image est realisee au chapitre 4. Les resultats sont exprimes dans le cas d'une image de type indiciel ou impulsionnel et compares a ceux obtenus par des methodes classiques. Les differents algorithmes permettant d'estimer les parametres des modeles sont resumes au chapitre 5. L'analyse de la qualite image suivant les modeles employes est effectuee au chapitre 6, et des solutions d'implantation de la methode retenue avec les contraintes temps reel sont detaillees au chapitre 7

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Imbo, Patrick. "Apport de la diversité de polarisation dans le cadre de Radars à Synthèse d'Ouverture spatiaux." Toulouse, INPT, 2004. http://www.theses.fr/2004INPT015H.

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Abstract:

Dans le domaine spatial, la diversité de polarisation est encore une ressource rare. Les radars spatiaux opérationnels civils actuels, ERS et RADARSAT n'offrent pas cette diversité de polarisation. Leurs émissions et réceptions sont respectivement limitées aux polarisations verticale et horizontale. L'arrivée d'ENVISAT, sans ouvrir la porte à la polarimétrie totale, offre tout de même des perspectives d'utilisation de signatures radar acquises sous différentes configurations de polarisation. Par ailleurs, les missions spatiales de demain (RadarSat2, ALOS,. . . ) emportent toutes des modes de polarimétrie totale expérimentaux (notée fp pour full polarimetry). La technique polarimétrique spatiale est par conséquent une technique de devenir, pour laquelle les potentialités doivent être précisemment évaluées. Néanmoins, la spécificité des missions spatiales réside dans le fait qu'elles sont par nature moins performantes en termes de résolution géométrique, de bilan de liaison que leurs homologues aéroportés. L'objectif principal de cette étude est de mettre en lumière les possibles compromis à établir entre la réduction de la mesure polarimétrique, et les gains en terme d'architecture des charges utiles radar qui en découlent. On évalue successivement des architectures incohérentes basées sur la réception incohérente de signaux de co- et de cross-polarisation, puis des architectures cohérentes qui se cantonnent à des mesures de co-polarisation. On introduit un mode de visualisation original de la mesure polarimétrique permettant de n'en retenir que le caractère utile (la représentation ITS) [. . . ]

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Peyregne, Rémi. "Caractérisation des cibles mobiles (MTI) et compensation autofocus de mouvements dans un radar de cartographie à ouverture de synthèse (SAR)." Limoges, 1997. http://www.theses.fr/1997LIMO0023.

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Abstract:

Le radar a ouverture de synthese (sar) est un systeme a imagerie, embarque, qui permet de generer une image de la zone eclairee par l'antenne avec une haute resolution spatiale, et ce, independamment de la distance d'observation, des conditions meteorologiques et de la luminosite du terrain. Cela etant, la qualite de l'image radar se degrade considerablement si les mouvements du porteur ne sont pas compenses au cours du traitement du signal radar, et connaitre les mouvements du porteur peut imposer des contraintes severes sur la precision des instruments de navigation embarques. D'autre part, le traitement associe a l'imagerie sar est specifique aux echos fixes. Si un vehicule se deplace sur la zone imagee, son rapport signal a bruit est fortement degrade, et le vehicule apparait decale par rapport a sa position vraie. Pour s'affranchir de ces deux contraintes, nous avons construit un traitement de signal capable de conferer au radar une fonction dite mti (caracterisation des cibles mobiles), tout en s'affranchissant des instruments de navigation, via des procedes dits autofocus (compensation autonome des mouvements du porteur). Dans une premiere etape, nous avons etudie plusieurs procedes autofocus appliques a l'imagerie du terrain survole (echos fixes). Puis, nous avons evalue leurs performances pour estimer les mouvements du porteur. Et, enfin, nous avons etendu leur domaine d'application a l'ensemble du traitement de signal du radar sar, de facon a rendre ce radar entierement autonome vis-a-vis des instruments de navigation. Dans une seconde etape, nous avons directement applique ces procedes, en les generalisant, pour mettre en place une fonction mti (echos mobiles), de facon a detecter, mais aussi repositionner et retrouver le vecteur vitesse des cibles mobiles presentes sur le terrain. La station ramses de l'onera nous a permis de valider le principe de nos traitements a partir de signaux radar reels.

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Mvogo, Ngono Joseph. "Compression des images de radar à synthèse d'ouverture dans le cadre de leur utilisation dans les systèmes d'information géographique." Université de Marne-la-Vallée, 2001. http://www.theses.fr/2001MARN0130.

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Bruniquel, Jérôme. "Contribution de données multi-temporelles à l'amélioration radiométrique et à l'utilisation d'images de radars à synthèse d'ouverture." Toulouse 3, 1996. http://www.theses.fr/1996TOU30159.

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Abstract:

Les lancements recents de plusieurs satellites d'observation de la terre utilisant des radars a synthese d'ouverture (rso), operant quelles que soient les conditions meteorologiques, offrent l'opportunite d'exploiter de longues series temporelles d'images. L'utilisation de donnees multi-temporelles permet l'interferometrie et la detection de changements d'etat de surface. La variation radiometrique entre les dates et la coherence sont deux variables largement utilisees. Cependant, du a la nature coherente de l'eclairement, le speckle perturbe l'exploitation des donnees. Jusqu'a present, la reduction necessaire du speckle s'effectuait date par date au moyen de filtres spatiaux qui deteriorent la resolution geometrique. L'objectif principal de cette these est d'utiliser la diversite de plusieurs images afin d'ameliorer la radiometrie d'une serie d'images rso. Diverses sommations pixel a pixel de plusieurs canaux sont developpees permettant de reduire le speckle tout en conservant l'information radiometrique de chaque image de la serie. Pour les donnees complexes, le whitening filter permet une reduction optimale et constante du speckle. Pour les donnees intensites, il est montre qu'une sommation a compensation radiometrique et texturale preserve de maniere tres satisfaisante la resolution spatiale. Enfin, la combinaison d'une sommation multi-canal couplee a un filtre spatial permet d'obtenir un excellent compromis entre la resolution radiometrique et spatiale. De plus, le speckle rend tres incertaine l'estimation des differentes variables rencontrees dans l'analyse des series temporelles. Une etude statistique approfondie a permis de quantifier l'effet du speckle et d'etablir des estimateurs appropries. Enfin, la complexite de l'interaction de l'onde emise avec le milieu naturel rend leur interpretation physique difficile. Une approche simplifiee est abordee de maniere a relier qualitativement, les changements de surface aux indices apportes par l'imagerie temporelle

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Belgued, Youssef. "Amélioration de la qualité géométrique des images spatiales radar : méthodes de localisation et restitution du relief par radargrammétrie." Toulouse, INPT, 2000. http://www.theses.fr/2000INPT019H.

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Abstract:

L'observation de la Terre depuis l'espace par les capteurs radar a ouvert de nouvelles perspectives dans le domaine des techniques d'exploitation des images et dans le domaine des applications servies par ces produits radar. Cette thèse s'intéresse à la qualité géométrique des images radar à synthèse d'ouverture acquises par satellite. Cet aspect est d'une grande importance lors de l'intégration de ces données dans des systèmes avec des sources de données hétérogènes, et lors de l'application de méthodes basées sur les modèles géométriques des images telles que la localisation et la restitution du relief. Nous commençons par la description de la modélisation du processus physique de prise de vue de l'image radar qui sert de base aux méthodes de localisation et aux applications liées à la géométrie des images. Puis nous montrons que des erreurs contaminent les valeurs des paramètres du modèle de prise de vue et nous analysons tous les foyers éventuels d'imprécision afin, d'une part, d'établir le vecteur d'état des paramètres à estimer et, d'autre part, par un processus de modélisation/simulation de disposer d'un outil d'expertise sur les potentialités en localisation et en restitution du relief de systèmes spatiaux radar existants ou futurs. L'ajustement des modèles de prise de vue, posé comme un problème d'estimation de paramètres en présence de bruit dans les mesures d'appui, est ensuite résolu simultanément pour un bloc d'images qui se chevauchent. Finalement, nous étudions la radargrammétrie qui consiste à générer des modèles numériques de terrain à partir d'images radar stéréoscopiques. Une nouvelle chaîne de traitement radargrammétrique est mise au point avec un module original de mise en géométrie épipolaire et une analyse de l'influence du filtrage des images en amont de l'étape d'appariement.

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Li, Huimin. "Global observations of ocean surface winds and waves using spaceborne synthetic aperture radar measurements." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire, 2019. http://www.theses.fr/2019IMTA0138/document.

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Les radars à synthèse d'ouverture (SAR) spatioportés ont fait la preuve de leur valeur inestimable dans l'observation des vents et des vagues océaniques mondiaux. Les images SAR acquises par plusieurs capteurs sont utilisées, notamment Sentinel-1 (S-1), Envisat/ASAR, Gaofen-3 et Radarsat-2. Cette thèse passe en revue les paramètres SAR couramment utilisés dans la première partie. Une série d'étapes d'étalonnage sont nécessaires pour obtenir un NRCS approprié et une évaluation du NRCS est effectuée pour le mode d'onde S-1 (WV). Il s'avère que WV est mal calibré et est donc recalibré pour obtenir un NRCS précis. Il a été démontré que la coupure de l'azimut est complémentaire du NRCS et peut expliquer l'impact de l'état de la mer sur l'extraction du vent. D'après les produits SAR entièrement polarimétriques disponibles, la coupure de l'azimut varie considérablement en fonction des polarisations. La transformation actuelle de la cartographie SAR est suffisante pour interpréter la coupure azimutale copolarisée, mais pas pour la polarisation croisée. Compte tenu des limites de l'imagerie SAR, un nouveau paramètre est proposé et défini en fonction du spectre croisé de l'image SAR, appelé MACS. La partie imaginaire de MACS est une quantité signée par rapport à la direction du vent. Compte tenu de cette dépendance, on s'attend à ce qu'un algorithme indépendant de récupération du vent en bénéficie. L'ampleur du MACS peut aider à estimer la fonction de modulation de la cartographie SAR. De plus, la MACS donne également des résultats prometteurs en ce qui concerne les études globales sur les vagues. Les signatures globales du MACS à différentes longueurs d'onde sont bien représentatives de la distribution spatiale et saisonnière des vents. Les MACS des vagues longues montrent des valeurs plus élevées sur les trajectoires des tempêtes alors que les vagues plus courtes sont principalement dans les vents des trader. Ces résultats devraient aider à évaluer les résultats du modèle et compléter les études ultérieures sur le climat spectral global des vagues Spaceborne synthetic aperture radar (SAR) has been demonstrated invaluable in observing the global ocean winds and waves. SAR images acquired by multiple sensors are employed, including Sentinel-1(S-1), Envisat/ASAR, Gaofen-3 and Radarsat-2. This thesis reviews the commonly used SAR parameters (NRCS and azimuth cutoff) in the first part. A series of calibration steps are required to obtain a proper NRCS and assessment of NRCS is carried out for S-1wave mode (WV). It turns out that WV is poorly calibrated and is thus re-calibrated to obtain accurate NRCS. Azimuth cut off is demonstrated to be complementary to NRCS and can account for the sea state impact on the wind retrieval. Based on the available fully polarimetric SAR products, azimuth cut off is found to vary greatly with polarizations. The present SAR mapping transformation is sufficient to interpret the co-polarized azimuth cut off, while not for the cross-polarization. With the limitations of SAR imaging in mind, a new parameter is proposed and defined based on the SAR image cross-spectra, termed as MACS. The imaginary part of MACS is found to be a signed quantity relative to the wind direction. Given this dependence, an independent wind retrieval algorithm is expected to benefit. The magnitude of MACS is able to aid for estimate of modulation function of SAR mapping. In addition, MACS also gives promising results regarding the global wave studies. The global signatures of MACS at various wave lengths are well representative of the winds distributions, spatially and seasonally. MACS of long waves shows greater values over the storm tracks while the shorter waves are mostly within the trader winds. These results are expected to help evaluate the model outputs and complement further studies of the global wave spectral climate. Data continuity in the coming 10 years shall extend the study towards longer duration

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Ogor, Benoit. "Etude comparative de méthodes de filtrage de speckle et de segmentation en imagerie radar à synthèse d'ouverture : application à la région des polders du Mont-St-Michel." Rennes, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISAR0015.

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Abstract:

Ces travaux concernent l'analyse automatique des images radar à synthèse d'ouverture (RSO) et plus particulièrement l'amélioration de la lisibilité des images et l'extraction automatique d'objets cartographiques. Les traitements visent à fournir des points d'amer pertinents en entrée d'un processus automatique de recalage d'images satellitaires multi-capteurs. L'utilisation des images RSO est systématiquement entravée par la présence d'une granularité particulière, appelée speckle, qui nécessite un traitement adapté à la nature statistique du phénomène. Dans ce mémoire, une étude bibliographique approfondie du problème du filtrage de speckle fait état d'un nombre considérable d'outils, malheureusement insuffisamment performants en raison d'un compromis fâcheux entre les résolutions radiométrique et spatiale des images. Une nouvelle génération d'opérateurs de réduction de speckle, les filtres multi-canaux, permet de repousser ces limites en opérant une sommation adaptative pixel à pixel d'une série d'images RSO. Notre étude expérimentale comparative des performances de réduction de speckle de nombreuses classes de filtres met en évidence l'apport des sommations multi-canaux pour préserver la géométrie des images mais celles-ci n'offrent une réduction de speckle optimale que si les canaux sont totalement décorrélés et localement homogènes. Cette étude montre, enfin, que l'association d'un filtre statistique multi-temporel et d'un opérateur mono-canal adaptatif permet d'atteindre un bon compromis entre une amélioration importante de la résolution radiométrique et une très faible dégradation de la résolution spatiale des images. Le problème de la segmentation radiométrique des images RSO en régions localement homogènes est ensuite abordé. Deux schémas de segmentation, s'appuyant sur un détecteur de structures spécifiques à l'imagerie RSO, sont présentés et validés sur des images RSO brutes et filtrées. Ils se distinguent essentiellement par la phase d'extraction des contours de l'image. L'un, basé contour, recherche les discontinuités radiométriques locales dans l'image. L'autre se charge de détecter, au contraire, les régions homogènes de l'image. Le premier utilise des outils traditionnels de l'analyse d'images tandis que le second fait collaborer la morphologie mathématique et une méthode de croissance hiérarchique de régions. Une application directe de la segmentation des images RSO est ensuite décrite : le filtrage de speckle assisté par segmentation. Enfin, après une conclusion générale, des perspectives originales sont proposées pour la suite du travail à réaliser.

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Bujor, Florentin. "Extraction - fusion d'informations en imagerie radar multi-temporelle." Chambéry, 2004. http://www.theses.fr/2004CHAMS023.

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Abstract:

Les travaux présentés dans cette thèse s'articulent autour de trois axes : deux axes méthodologiques, l'extraction ert la fusion d'informations en imagerie radar à synthèse d'ouverture (RSO) multi-temporelle, et un axe plus thématique, l'application des méthodes proposées à la détection de changements et d'objets géographiques stables. La stratégie "extraction-fusion" permet d'exploiter les données RSO multi-temporelles dans des contextes opérationnels tels que le suivi des déforestations ou la mise à jour de cartes dans des régions où l'imagerie satellitaire optique se heurte aux mauvaises conditions météorologiques. Les attributs développés dans l'axe extraction d'informations apportent une contribution originale à l'analyse des images RSO multi-temporelles. Ils s'appuient sur les paramètres existants pour les images mono-dates et les étendent au cas multi-temporel pour exploiter soit la redondance de l'information en vue d'améliorer la détection des structures stables, soit les modifications de la radiométrie pour détecter les changements survenus entre les acquisitions. Le second axe méthodologique consiste à fusionner les informations extraites sous forme d'attributs par une méthode adpatée au contexte de la élédétection spatiale. La collaboration avec des géophysiciens nous a conduit à développer une méthode de fusion interactive qui intègre la connaissance qu'ont les experts des zones recherchées et du comportement des attributs. Un système de fusion symbolique floue permet d'atteindre cet objectif au travers d'une interface graphique construite en IDL, langage du logiciel ENVI très répandu dans la communauté de la télédétection. Outre les fonctionnalités de réglage interactif des fonctions d'appartenance, l'interface dévelpppée incorpore un ensemble de fonctionnalités qui la rendent facilement utilisable pour des opérateurs appartenant aux domaines d'application. Sur l'axe thématique, trois exemples d'application illustrent l'approche extraction-fusion dans les deux principales directions d'exploitation de l'imagerie RSO multi-temporelle : la détection de changements et l'amélioration de la détection des structures stables. Les données utilisées sont des images RSO acquises dans des régions tropicales humides par les satellites ERS dont les archives importantes permettent aujourd'hui de disposer de nombreuses séries multi-temporelles. Les résultats obtenus mettent en valeur le potentiel des données RSO pour la détection de changements et l'intérêt d'une détection simultanée des discontinuités spatio-temporelles dans les volumes formés par les séries d'images. A terme, le développement et le tranfert vers les utilisateurs finaéux de "bibliothèques" d'attributs dédiés à l'extraction d'informations dans les séries d'images radar doit permettre une meilleure utilisation de ces données. Ce transfert doit également comporter des méthodes de fusion d'informations permettant de combiner un ensemble de paramètres sélectionnés par les experts. La méthode de fusion floue interactive proposée est une alternative à des méthodes de classification automatiques ou supervisées, qui permet d'intégrer les connaissances expertes et de laisser l'utilisateur final piloter la fusion vers une solution satifaisante The work presented in this thesis is articulated around three axis : two methodological axis, information extraction and fusion in multi-temporal synthetic aperture radar (SAR) imagery, and one more thematic axis, the application of the proposed methods for change detection and for detection of geographical stable objects. The "extraction-fusion" strategy allows the use of multi-temporal SAR data in the operational context of deforestation monitoring or geographical map updating, in regions where satellite optical imagery meets bad weather conditions. The attributes developed in the information extraction axis bring an original contribution to the multi-temporal SAR image analysis. Based on the existing parameters for the single-date images, the attributes are extended to the multi-temporl case to exploit either the information redundancy for the detection improvement of the stable structures, or the radiometry modificatins to detect the changes occured between acquisistions. The second methodological axis consists in fusing the extracted information in the form of attributes by an original method designed for the special context of spce-borne remote sensing. The collaboration with geophysicists led us to develop an interactive fusion method which integrates the expert knowledge of the researched zones and about the behavior of the attributes. A symbolic fuzzy fusion system allows to reach this objective through a graphical user interface (GUI) built in IDL, the programming language of ENVI, a widespread software in the remote sensing community. In addition to the functionalities of interactive adjustment of the membership functions, the developed GUI incorporates a set of functionalities which make it user-friendly for operators belonging to the application fields

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Picard, Ghislain. "Modélisation radar des couverts végétaux : applications à la télédétection de couverts forestiers et agricoles." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30159.

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Souyris, Jean-Claude. "Etude polarimétrique de dièdres droits et de dièdres à arête elliptique ou hélicoi͏̈dale. Application à la calibration de radars à synthèse d'ouverture et à l'analyse discriminante de cibles canoniques." Toulouse 3, 1992. http://www.theses.fr/1992TOU30179.

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Abstract:

Dans un systeme radar, un probleme fondamental et preliminaire reside dans la calibration de la chaine de mesures. Les cibles etalons ne manquent pas dans le traitement radar classique. En polarimetrie cependant, la procedure de calibration s'alourdit considerablement. Contrairement aux voies de polarisation directe pour lesquelles il existe de nombreux etalons, la connaissance d'etalons specifiques a celles de contrapolarisation est beaucoup plus reduite. C'est pourquoi nous avons travaille a la synthese de reflecteurs a deux surfaces. Cette etude nous a permis de definir des calibrateurs passifs originaux de polarisation croisee a partir d'un cahier des charges sur un angle solide donne. Les logiciels realises sont aussi applicables au calcul de diffraction de parties de cibles ainsi qu'a la realisation de leurres polarimetriques. Nous avons d'autre part etudie les potentialites de classification de cibles a partir de donnees polarimetriques mesurees ou simulees. Nous nous sommes notamment interesses a l'influence des effets perturbateurs lies a la mesure en fonction des parametres la definissant (euler, huynen,. . . ). Pour chacun d'entre eux, nous avons evalue la deterioration induite pour un niveau de bruit donne. Nous avons ainsi defini une representation originale, qui s'avere etre plus discriminante pour les diffractions et egalement plus robuste vis-a-vis du bruit que les representations classiques. Parallelement, des mesures polarimetriques sur des echantillons de sols vus sous plusieurs incidences ont servi a evaluer le contenu informatif de chacun des termes de la matrice de retrodiffusion de cibles naturelles

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Barrachina, Jose Agustin. "Complex-valued neural networks for radar applications." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2022. http://www.theses.fr/2022UPASG094.

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Le traitement des signaux radars et des images SAR nécessite généralement des représentations et des opérations à valeurs complexes, telles que les transformées de Fourier et d'ondelettes, les filtres de Wiener et les filtres adaptés, etc. Cependant, la grande majorité des architectures d'apprentissage profond sont actuellement basées sur des opérations à valeurs réelles, ce qui limite leur capacité d'apprentissage à partir de données complexes. Malgré l'émergence des réseaux de neurones à valeurs complexes (CVNN), leur application au radar et à l'imagerie SAR manque encore d'études sur leur pertinence et leur efficacité. Et la comparaison avec un réseau de neurones à valeurs réelles (RVNN) équivalent est généralement biaisée.Dans cette thèse, nous proposons d'étudier les mérites des CVNNs pour classifier des données complexes. Nous montrons que les CVNNs atteignent de meilleures performances que leur equivalent réel pour classifier des vecteurs à données gaussiennes non circulaires. Nous définissons également un critère d'équivalence entre les CVNNs et les RVNNs, entièrement connectés ou convolutifs, en termes du nombre de paramètres entraînables, tout en leur conservant une architecture similaire. Nous comparons ainsi statistiquement les performances de perceptrons multicouches (MLPs), de réseaux convolutifs (CNNs) et entièrement convolutifs (FCNNs) utilisés pour la segmentation d'images SAR polarimétriques. Le partitionnement des images SAR et l'équilibrage des classes sont étudiés afin d'éviter des biais d'apprentissage. En parallèle, nous avons également proposé une librairie open-source pour faciliter l'implémentation des CVNNs et la comparaison avec des réseaux équivalents réels Radar signal and SAR image processing generally require complex-valued representations and operations, e.g., Fourier, wavelet transforms, Wiener, matched filters, etc. However, the vast majority of architectures for deep learning are currently based on real-valued operations, which restrict their ability to learn from complex-valued features. Despite the emergence of Complex-Valued Neural Networks (CVNNs), their application on radar and SAR still lacks study on their relevance and efficiency. And the comparison against an equivalent Real-Valued Neural Network (RVNN) is usually biased.In this thesis, we propose to investigate the merits of CVNNs for classifying complex-valued data. We show that CVNNs achieve better performance than their real-valued counterpart for classifying non-circular Gaussian data. We also define a criterion of equivalence between feed-forward fully connected and convolutional CVNNs and RVNNs in terms of trainable parameters while keeping a similar architecture. We statistically compare the performance of equivalent Multi-Layer Perceptrons (MLPs), Convolutional Neural Networks (CNNs), and Fully Convolutional Neural Networks (FCNNs) for polarimetric SAR image segmentation. SAR image splitting and balancing classes are also studied to avoid learning biases. In parallel, we also proposed an open-source toolbox to facilitate the implementation of CVNNs and the comparison with real-equivalent networks

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Rondeau-Genesse, Gabriel. "Suivi de l'eau liquide dans la neige par images radar en bande C et par modélisation fine du manteau neigeux." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/8140.

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Abstract:

MODIS est une méthode fiable et précise utilisée couramment pour suivre l'évolution du couvert nival au-dessus de bassins versants alpins. Toutefois, cette méthode de télédétection possède quelques limitations importantes, tel que l'inhabilité à distinguer la neige humide de la neige sèche, qui pourrait être mieux prise en compte par l'utilisation d'une méthode de télédétection complémentaire telle que l'imagerie par radar à synthèse d'ouverture (RSO). Le site d'étude utilisé pour le projet est le bassin versant de la rivière Nechako, situé dans la chaîne Côtière de la Colombie-Britannique, qui est caractérisé par un manteau neigeux pouvant atteindre plusieurs mètres d’épaisseur en montagne. Quinze images RADARSAT-2 en mode ScanSAR Wide ont été obtenues en polarisation VV et VH entre les mois de mars et juillet 2012. Elles ont été traitées à l'aide d'un algorithme basé sur la méthode de Nagler et Rott pour distinguer la neige humide de la neige sèche, mais qui utilise un seuil graduel plutôt que le seuil de -3 dB fréquemment utilisé. Les cartes de neige humide qui découlent de cette technique correspondent mieux aux incertitudes retrouvées sur le bassin en raison de la présence importante de forêts de conifères et de régions montagneuses. Les cartes ont été combinées au produit de neige de MODIS, afin d'utiliser son habileté à détecter le couvert nival avec précision pour corriger les zones de bruit des images RSO, causées entre autres par des sols gorgés en eau. Afin d'aider l'analyse des images RSO, une modélisation fine du manteau neigeux a été effectuée avec le logiciel Crocus afin de procéder à une analyse détaillée de l’évolution des caractéristiques du manteau neigeux, notamment du contenu en eau liquide de la neige, tout au long de l’hiver. La modélisation a été effectuée à l'emplacement de trois coussins à neige sur le bassin versant et est réalisée grâce à l'utilisation de données du North American Regional Reanalysis (NARR). À partir des résultats du modèle Crocus et de l'équivalent en eau observé aux coussins à neige, une relation a été établie entre la détection de neige humide en montagne par RADARSAT-2 et le ruissellement reçu au réservoir de la rivière Nechako. Avec le jeu de données actuel, le ruissellement maximal reçu au réservoir a été prévu avec une précision de 10 jours. Il est prévu que davantage d'années d’images radar pourraient permettre de confirmer et de réduire cet intervalle.

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Roukounakis, Nikolaos. "Application d'un modèle météorologique à haute résolution à la correction troposphérique d'observations interférométriques de radar à synthèse d'ouverture (InSAR) dans la région de l'ouest du golfe de Corinthe, Grèce." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEE042.

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La Géodésie spatiale, par interférométrie radar à synthèse d’ouverture (InSAR) et Global Navigation Satellite System (GNSS), permet de cartographier les déformations tectoniques de la Terre. Les vitesses inter-sismiques, sont petites, de l’ordre de quelques mm an⁻¹. Pour atteindre une précision de positionnement relatif millimétrique, surtout dans la composante verticale, les délais troposphériques affectant les signaux GNSS et InSAR doivent être parfaitement corrigés. Pour le GNSS, les délais troposphériques peuvent être évalués précisément grâce à la géométrie d’observation et à la redondance des données. La précision est telle que ces délais sont désormais assimilés en routine dans les modèles météorologiques. La correction des interférogrammes est plus complexe parce que les données InSAR ne contiennent pas d’information permettant de remonter explicitement aux délais troposphériques. Au premier ordre, il est possible de calculer la part de l’interférogramme corrélée avec la topographie et de la corriger. Mais cette correction n’éliminer pas les hétérogénéités de courte longueurs d'onde ni les gradients régionaux. Pour cela il faut utiliser d’autres méthodes qui peuvent être basées sur l’utilisation des délais zénithaux GNSS disponibles dans la région ou sur des modèles météorologiques à haute résolution, ou sur une combinaison des deux. Les délais zénithaux GNSS présentent l’intérêt de leur exactitude et de leur précision maîtrisée, mais dans la plupart des régions, ils ne sont disponibles, au mieux, qu’à quelques dizaines de points dans une image typique de 100 x 100 km. À l’opposé les modèles troposphériques à haute résolution apportent une vision matricielle globale, cependant leur précision est difficile à évaluer, surtout en zone de montagne. Dans ma thèse, je calcule, sur la partie ouest du golfe de Corinthe, et pour l’année 2016, des modèles météorologiques à la résolution de 1 km, à l’aide du modèle américain WRF (Weather Research and Forecasting). Je compare les délais zénithaux prédits par le modèle avec ceux observés à dix-neuf stations GNSS permanentes. Ces données GNSS me permettent de choisir, parmi cinque jeux différents de paramètres de calcul WRF, celui qui aboutit au meilleur accord entre les délais GNSS et ceux issus de mes modèles. Je compare ensuite les séries temporelles GNSS de l’année 2016 aux sorties de modèles aux dix-neuf pixels correspondants. J’utilise enfin les sorties de mes modèles pour corriger les interférogrammes Sentinel-1 produits dans la zone d’étude avec des intervalles d’acquisition de 6, 12, 18 et 24 jours pour lesquels la cohérence des interférogramme demeure généralement élevée. Je montre qu’un modèle météorologique à haute résolution, ajusté à l'échelle locale à l’aide de données GNSS disponibles, permet une correction troposphérique des interférogrammes qui élimine une partie significative des effets de courte longueur d’onde, jusqu’à 5 km environ, donc plus courte que la longueur d’onde typique du relief Space geodesy techniques (SAR interferometry and GNSS) have recently emerged as an important tool for mapping regional surface deformations due to tectonic movements. A limiting factor to this technique is the effect of the troposphere, as horizontal and vertical surface velocities are of the order of a few mm yr⁻¹, and high accuracy (to mm level) is essential. The troposphere introduces a path delay in the microwave signal, which, in the case of GNSS Precise Point Positioning (PPP), can nowadays be successfully removed with the use of specialized mapping functions. Moreover, tropospheric stratification and short wavelength spatial turbulences produce an additive noise to the low amplitude ground deformations calculated by the (multitemporal) InSAR methodology. InSAR atmospheric phase delay corrections are much more challenging, as opposed to GNSS PPP, due to the single pass geometry and the gridded nature of the acquired data. Several methods have been proposed, including Global Navigation Satellite System (GNSS) zenithal delay estimations, satellite multispectral imagery analysis, and empirical phase/topography estimations. These methods have their limitations, as they rely either on local data assimilation, which is rarely available, or on empirical estimations which are difficult in situations where deformation and topography are correlated. Thus, the precise knowledge of the tropospheric parameters along the propagation medium is extremely useful for the estimation and minimization of atmospheric phase delay, so that the remaining signal represents the deformation mostly due to tectonic or other geophysical processes. In this context, the current PhD Thesis aims to investigate the extent to which a high-resolution weather model, such as WRF, can produce detailed tropospheric delay maps of the required accuracy, by coupling its output (in terms of Zenith Total Delay or ZTD) with the vertical delay component in GNSS measurements. The model initially is operated with varying parameterization in order to demonstrate the best possible configuration for our study, with GNSS measurements providing a benchmark of real atmospheric conditions. In the next phase, the two datasets (predicted and observed) are compared and statistically evaluated for a period of one year, in order to investigate the extent to which meteorological parameters that affect ZTD, can be simulated accurately by the model under different weather conditions. Finally, a novel methodology is tested, in which ZTD maps produced from WRF and validated with GNSS measurements in the first phase of the experiment are used as a correction method to eliminate the tropospheric effect from selected InSAR interferograms. Results show that a high-resolution weather model which is fine-tuned at the local scale can provide a valuable tool for the tropospheric correction of InSAR remote sensing data

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Danilo, Céline. "Évaluation des courants de surface océanique au moyen d'un radar à ouverture synthétique." Phd thesis, Université de Bretagne occidentale - Brest, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00560597.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est d'extraire la composante du courant de surface océanique dans l'axe de visée radar (ou direction radiale) à partir des informations enregistrées par un radar à synthèse d'ouverture (SAR) embarqué sur satellite. Nous analysons le décalage Doppler du signal reçu par le SAR à bord d'ENVISAT. Ce travail vise principalement à séparer, sur le décalage Doppler, la contribution des vagues et celle du courant ainsi qu'à étendre cette analyse à de larges scènes observées sous de multiples angles d'incidence. Cette étude se limite à la polarisation verticale et à la bande de fréquence C. La recherche de la signature de courant s'appuie sur l'hypothèse que le décalage Doppler ne résulte que des mouvements des vagues et du courant. De plus, nous supposons, dans une première étape, que le courant sur la surface d'estimation du décalage Doppler est uniforme. Suivant ces hypothèses, la contribution du courant peut être déduite du décalage Doppler au moyen d'une soustraction à partir de la contribution des vagues. Ces dernières ont des longueurs d'onde relativement courtes typiques de la mer du vent. L'utilisation pratique de l'information de vent à 10~m de la surface pour estimer la contribution des vagues est évaluée. La méthode d'extraction de la composante radiale du courant est mise au point et testée, dans un premier temps, pour un angle d'incidence constant de 23° à partir d'imagettes ponctuelles réparties sur l'ensemble des océans. La comparaison des moyennes mensuelles de la composante du courant extraite des données SAR avec les climatologies mensuelles issues des mesures de courant in-situ indique une erreur RMS de 0,35 m/s. Dans un second temps, la même méthodologie est appliquée à des images de grande taille (400 km par 400 km au minimum) pour lesquelles l'angle d'incidence local varie de 16 à 42°. Cette nouvelle configuration nécessite une analyse préalable de l'effet de l'angle d'incidence sur le décalage Doppler. Nous montrons que la contribution relative du courant au décalage Doppler augmente avec l'angle d'incidence et varie également en fonction de la direction du vent par rapport à la direction radiale. Les vitesses extraites des données SAR présentent un accord quantitatif avec les mesures de courant de capteurs in-situ. Ce résultat est encourageant pour le développement d'une application opérationnelle de cette méthode. Enfin, la dernière partie de ce travail est consacrée à un cas plus complexe pour lequel l'existence de courant côtier fortement variable ne permet plus de faire l'hypothèse de courant uniforme sur la surface d'estimation du décalage Doppler. Nous analysons dans ce cas des cartes de décalage Doppler à une résolution de l'ordre du kilomètre. Malgré la complexité de la situation, là encore, la confrontation des vitesses déduites du décalage Doppler avec des cartes de courant de marée indique le large potentiel des images SAR pour restituer une information de courant de surface à haute résolution.

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Zine, Sonia. "Contribution de la télédétection satellitale radar pour le suivi des paramètres de surface d'une zone sahélienne agro-pastorale." Phd thesis, Université de Marne la Vallée, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009644.

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Abstract:

Cette thèse porte sur le suivi des paramètres de surface par télédétection radar. Le diffusiomètre ERS, caractérisé par une forte répétitivité temporelle et une faible résolution spatiale, a montré son potentiel sur des zones pastorales sahéliennes. Afin d'élargir son utilisation à l'ensemble de la bande sahélienne, il s'agit d'évaluer son potentiel sur des zones plus hétérogènes. Pour cela, les travaux portent sur une région d'étude située en zone sahélienne agro-pastorale. Les résultats d'une étude de modélisation du signal alliée à l'exploitation de la complémentarité des données issues du diffusiomètre et du radar à synthèse d'ouverture ERS, montrent que le taux de recouvrement du couvert végétal est le paramètre clé de la réponse radar au sein de la cellule de résolution. Ces résultats ont permis d'estimer par inversion l'humidité de surface à partir des données du diffusiomètre.

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Trouvé, Nicolas. "Comparaison des outils optique et radar en polarimétrie bistatique." Phd thesis, Palaiseau, Ecole polytechnique, 2011. https://theses.hal.science/docs/00/68/47/57/PDF/these.pdf.

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Abstract:

L'information polarimétrique des ondes électromagnétiques est fondamentalement semblable pour les micros ondes (radar), l'infrarouge et le visible (optique). Cependant, les échelles et les moyens de mesures impliqués varient très fortement ce qui explique que les divers outils développés (étalonnage, configuration géométrique, filtrage du bruit) divergent entre les différentes communautés. Diffèrent notamment : la géométrie d'acquisition, classiquement bistatique en optique et majoritairement monostatique en radar, la nature de la mesure, cohérente pour le radar (intensité et phase) et en énergie pour l'optique ; les traitements. Cette thèse exploite l'utilisation transverse des outils appartenant à ces deux mondes afin d'améliorer notre compréhension globale de la polarimétrie et son exploitation. Nous avons d'abord adapté une méthode de calibration inspirée de l'optique au cas du radar bistatique. Ensuite nous avons analysé l'impact des géométries bistatiques et des choix de référence, pour proposer le choix du plan de diffusion dans l'analyse des images radar. Puis nous nous sommes penchés sur l'estimation de la matrice de covariance polarimétrique dans le cadre du radar. Ceci a permis de proposer une méthode originale de segmentation des images SAR ainsi que de nouveaux types de détecteurs. Enfin, nous présentons les différents "traitements polarimétriques" à proprement parler, et diverses applications auxquelles ces traitements peuvent servir : caractérisation de milieux dépolarisants en optique (tissus) ou radar (forêt), aide à la restitution 3D The polarimetric information is fundamentally similar for the micro-wave (radar), infrared and visible (optics) domains. However, measurement instruments vary considerably and therefore all the developed tools (calibration, geometric conventions, noise filtering) differ between the different communities. These differences are illustrated in particular by the following : the acquisition geometry, typically bistatic in optics and mainly monostatic in radar ; the nature of the measure, coherent for the radar (intensity and phase) and incoherent for optics ; the processing. This thesis attempts to compare the use of these tools in these two worlds to improve our understanding and use of polarimetry. A calibration method inspired by optics was first adapted to the case of bistatic radar. Then the impact of bistatic geometries and choice of reference polarimetric bases were analyzed, first for simple targets and then for depolarizing targets. That leads us to choose the diffusion plane as reference plane for conducting polarimetric analysis on bistatic radar images. Then we focus on the estimation of the covariance matrix in radar and on the statistical pre-processing. We propose here an original polarimetric segmentation scheme and a new family of polarimetric detectors. Finally, we discuss the different polarimetric decompositions, and various applications : characterization of depolarizing optical media (biological tissues) or radar (forest), help for 3D rendering

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Gao, Qi. "Estimation des ressources en eau sur les surfaces continentales par télédétection micro-onde multi-capteurs." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30137.

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Abstract:

L'estimation et le suivi des ressources en eau des surfaces continentales aux niveaux régional et global est essentielle pour la gestion du bilan hydrique, particulièrement dans le contexte des changements climatiques et anthropiques. Ils couvrent un large éventail de thèmes et de domaines, incluant la caractérisation des ressources en eau à l'échelle du bassin, la modélisation hydrologique ainsi que la prévision et la cartographie des inondations. Dans ce contexte, la caractérisation des états de surface, en tant que paramètres d'entrée dans les modèles hydrologiques, est essentielle pour obtenir une meilleure précision de la simulation, qui est liée à la précision prévisionnelle des débits des cours d'eau et le suivi des sécheresses et des inondations. L'estimation de la teneur en eau des surfaces continentales, incluant l'état hydrique du sol et les niveaux des surfaces couvertes d'eau, est particulièrement nécessaire pour une description précise des processus hydrologiques et plus généralement du cycle de l'eau sur les surfaces continentales. Afin de mieux comprendre les processus hydrologiques, l'influence humaine (l'effet anthropique) sur le cycle de l'eau nécessite une évaluation fine. Elle est particulièrement liée à la gestion de l'irrigation et la construction de barrages. L'objectif de la thèse était d'améliorer l'estimation des ressources en eau et une meilleure caractérisation des interventions anthropiques à travers l'utilisation de nouveaux capteurs satellitaires multi-configurations du programme européen Copernicus. Avec le développement de la technologie de télédétection spatiale, et plus particulièrement avec l'arrivée des constellations Sentinel (Sentinel-1, 2, 3) à haute résolution spatiale et temporelle, il existe un meilleur outil pour estimer les états des surfaces continentales. Ce travail de thèse comprend principalement deux priorités liées à des interventions humaines dans le cycle hydrologique:la cartographie de l'irrigation en tant que action humaine liée directement à l'humidité du sol et le forçage des barrages dans un modèle de simulation de rivière en tant qu'application liée à l'estimation du niveau de l'eau libre. Un premier axe de recherche a été basé sur une analyse statistique des données SAR Sentinel-1 pour caractériser l'état hydrique du sol. Deux méthodes ont été développées pour estimer ce paramètre avec une résolution spatiale de 100 m. Elles sont basées sur des approches de détection de changement à partir des données Sentinel-1 acquises en polarisation VV (verticale-verticale), combinées aux données optiques Sentinel-2 pour corriger les effets de la végétation The estimation of the water resources of the continental surfaces at a regional and global scale is fundamental for good water resources management. This estimation covers a wide range of topics and fields, including the characterisation of soils and water resources at the basin scale, hydrological modelling and flood prediction and mapping. In this context, the characterisation of the states of the continental surface, to obtain better input parameters for hydrological models, is essential to improve the precision in the simulation of flows, droughts, and floods. The estimation of the water content in the system, including the different water bodies and the free water in the soil, is especially necessary for a precise description of the hydrological processes and, in general, of the water cycle on the continental surfaces. To better characterise hydrological processes, human interventions cannot be neglected. Humans influence the water cycle, mainly through irrigation and the construction of reservoirs, which must be correctly quantified. The objective of the thesis is the improvement of the remote estimation of water resources, including the quantification of human factors, using several sensors recently launched, taking advantage of recent developments in remote sensing technology. With the arrival of the Sentinel constellations (Sentinel-1, 2, 3), we have better tools to estimate water resources, including human impacts, with greater precision and coverage. This thesis consists mainly of two parts where human interventions in the water cycle are considered: irrigation cartography (as an application of soil moisture), and the forcing of reservoirs in hydrological simulations (as an application of altimetry). Firstly, soil moisture is estimated from the statistical analysis of Sentinel-1 SAR data. Two methodologies are developed to obtain soil moisture with a spatial resolution of 100 m based on the interpretation of Sentinel-1 data collected with the VV polarization (vertical-vertical), which is combined with optical data of Sentinel-2 for the analysis of the effects of vegetation. Secondly, irrigation is mapped under various meteorological conditions, including high spatial and temporal resolution

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Harant, Olivier. "Méthodes statistiques en télédétection RSO polarimétrique haute résolution pour la modélisation et le suivi temporel des glaciers." Phd thesis, Université Rennes 1, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00863648.

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Abstract:

Ce travail de thèse propose une méthode générale d'estimation de déplacement de la surface des glaciers à partir d'images RSO polarimétriques à Haute Résolution spatiale. Les caractéristiques nouvelles de ces images offrent un niveau de détail propice au développement de nouvelles méthodes de suivi de texture complémentaires aux méthodes classiques d'interférométrie RADAR difficiles à mettre en oeuvre dans ce contexte. La méthode proposée est basée sur la vraisemblance du rapport d'images RSO multivariées. L'utilisation du rapport d'images RSO et des lois statistiques correspondantes offrent une souplesse adaptée aux caractéristiques des images RSO notamment au caractère multiplicatif du chatoiement. La texture extraite du jeu polarimétrique offre une bonne robustesse aux variations surfaciques de la neige. La question du modèle statistique sous-jacent des images HR est abordé et l'utilisation des lois de Fisher est justifié. Des protocoles de test permettent de souligner la sensibilité de ce type de méthode. Le schéma méthodologique est complété par un ensemble de traitements avancés tels que la segmentation hiérarchique et l'utilisation d'un modèle d'écoulement. Deux sites d'études dans les Alpes françaises et en Antarctique ont permis d'éprouver cette méthode sur l'estimation de déplacement des glaciers d'Argentière et de l'Astrolabe. Une étude préliminaire sur la généralisation multi-capteurs de cette chaîne de traitement est finalement introduite.

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Dissertations / Theses on the topic 'Radar à synthèse d'ouverture (SAR)'

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