Brevet FR2737326A1 — publié le 19970131

La présente invention est relative à un procédé pour le traitement ou la transmission d'une image acquise sous la forme d'une matrice de pixels L'invention trouve en particulier avantageusement application, notamment dans le domaine de l'observation de la terre par satellite, pour le traitement d'images acquises par balayage "Pousse-balai" (Push-broom selon la terminologie anglo-saxonne). Le principe d'un balayage de type "pousse-balai" a été illustré sur la figure 1 dans le cas d'une barrette 1 de détecteurs. La barrette 1 réalise l'observation successive, au cours du défilement du satellite qui le porte, de lignes L1, L2,..., Ln perpendiculaires au déplacement (flêche D). Une optique 2 d'instrumentation forme à chaque instant l'image d'une ligne de paysage sur la ligne des détecteurs, la barrette 1 étant placée dans le plan focal de l'optique 2, perpendiculairement au vecteur vitesse du satellite. Le paysage défile devant chaque détecteur qui intègre le flux lumineux pendant le temps de pose et le transforme en une charge électrique proportionnelle. On a illustré sur la figure 2 une chaine de traitement classique des images ainsi relevées. Cette chaine de traitement comporte de façon schématique une unité 3 de traitement et d'amplification en sortie des détecteurs de la barrette 1, un codeur 4 analogique-numérique recevant le signal en sortie de l'unité 3, des moyens 5 pour la transmission au sol à partir du satellite des images numériques ainsi relevées, une unité 6 pour la reconstitution au sol des images. L'unité 3 comporte en particulier un registre à décalage dans lequel les informations intégrées et stockées dans chaque détecteur de la barrette 1 sous forme de charge sont transférés à l'issue d'un temps de pose. Ce registre assure ensuite un transfert électronique des charges, qui sont converties en une succession de tensions proportionnelles aux flux lumineux reçus et intégrés. L'unité 6 au sol reconstruit les images en mettant notamment en oeuvre des traitements de déconvolution destinés à compenser les défauts instrumentaux, ainsi que le cas échéant des traitements d'interpolation pour reconstituer certains pixels de l'image. Les images produites par des détecteurs à transfert de charge (CCD) linéaire ou matriciel à zones photosensibles adjacentes sont en général échantillonnées à une fréquence qui correspond à l'inverse de la taille des détecteurs élémentaires. I1 en résulte que les images transmises sont généralement spectralement repliées. Un but de l'invention est de proposer un procédé de traitement d'images qui pallie cet inconvénient. Dans un premier mode de mise en oeuvre possible, le procédé proposé par l'invention permet de diviser par deux le débit de transmission. Dans un autre mode de mise en oeuvre, il permet de multiplier la résolution de l'image. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé pour le traitement ou la transmission d'une image acquise sous la forme d'une matrice de pixels (bien entendu non nécessairement acquise par un capteur matriciel), caractérisé par les étapes suivantes - on agglomère les pixels de façon à réaliser un échantillonnage quinconce, le pas entre deux lignes successives de l'échantillonnage ainsi réalisé correspondant au pas entre deux lignes successives de la matrice de pixels initiale, - on traite ou transmet les pixels ainsi obtenus, - on réalise une interpolation quinconce sur les pixels issus de ce traitement ou de cette transmission. De façon préférentielle, les pixels sont agglomérés par quatre. L'invention propose en particulier un procédé pour augmenter la résolution d'une image d'un paysage donné à l'aide d'une deuxième image de ce payage mieux résolue, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre sur la deuxième image le procédé précité, - les pixels de la deuxième image étant aggloméré en des pixels se superposant une ligne sur deux aux pixels de la première image, - les pixels agglomérés de la seconde image et les pixels de la première image étant traités de la façon suivante on détermine pour chaque pixel aggloméré intermédiaire situé entre deux lignes de la première image, en fonction des pixels juxtaposés de son voisinage, une loi de calcul des valeurs des pixels de la première image en fonction des valeurs des pixels agglomérés qui leur sont superposés, on applique ladite loi de calcule audit pixel aggloméré pour déterminer une valeur de pixel intermédiaire - l'interpolation quinconce étant réalisée sur les valeurs pixels de la première image complétés par les valeurs de pixels intermédiaires ainsi calculés. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront encore de la description. Cette description est purement illustrative et non limitative. Elle doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 illustre le principe d'une acquisition d'image par balayage "pousse-balait; - la figure 2 illustre une chaine de traitement d'une telle acquisition - la figure 3 illustre le procédé de traitement avec réduction de débit d'un facteur 2, proposé par l'invention - les figures 4 et 5 illustrent le procédé de traitement avec augmentation de la résolution dans un rapport de 2, proposé par l'invention. On se réfère à la figure 3. On se place dans le cas où l'on a réalisé une acquisition à une fréquence d'échantillonnage fe et où la fonction de transfert de modulation est significative pour les fréquences proches de la fréquence fe/2. Sur la figure 3, on a représenté en traits fins les pixels X de trois lignes t1, t2, t3 relevées avec cet échantillonnage au moyen d'une barrette de détecteurs CCD. Selon le traitement conforme au premier mode de mise en oeuvre proposé par l'invention, on agglomère les pixels X, par exemple par groupe de quatre, tout en conservant la même fréquence d'échantillonnage. On réalise ainsi un suréchantillonnage quinconce atténuant très fortement le repliement spectral. Ces pixels Ag sont représentés en traits gras sur la figure 3. Chaque pixel Ag est la somme de quatre pixels X voisins en carré. Avantageusement, ainsi qu'illustré sur la figure 3, les pixels Ag réalisés par agglomération sont disposés selon une trame en quinconce. Les pixels Ag d'une même ligne de la trame agglomérée sont juxtaposées de façon jointive, les pixels Ag de deux lignes successives de la trame agglomérée étant décalés de la largeur d'un demi-pixel Ag et se recouvrant sur la hauteur d'une ligne de pixels X. L'échantillonnage quinconce ainsi généré est un échantillonnage à la fréquence de Shannon, qui permet d'éviter le repliement du spectre. I1 est transmis au sol avec un débit effectif de transmission qui est divisé par deux par rapport au débit qui serait nécessaire pour transmettre tel quel l'échantillonnage de pixels x. A la réception, on réalise un traitement d'interpolation quinconce et une déconvolution. Le traitement d'interpolation permettant de reconstituer ces pixels manquant est par exemple une interpolation de Fourier, classiquement connue de l'Homme du Métier et qui ne sera pas ici décrite plus en détails. D'autres traitements d'interpolation sont bien entendu possibles. A titre d'exemple, on pourra également utiliser un traitement d'interpolation du type de celui décrit dans la publication "Analyse miltirésolution pour les images avec un facteur de résolution 2" - J.C. FEAUVEAU - Traitement du signal Volume 7 - n02 - 1990. Avec une tel traitement, il est possible de restituer quasiment la résolution initiale de l'image, alors que le débit est divisé par deux. On se réfère maintenant aux figures 4 et 5. Sur la figure 4, les pixels IA de l'image que l'on acquiert sont représentés en traits gras. Ces pixels sont par exemple traités de façon classique et transmis au sol. On se place dans l'hypothèse où l'on dispose au sol en plus de cette image de pixels IA d'une image de la même zone avec une résolution deux fois plus importante, les deux images étant exactement superposables. Les pixels I: de cette image sont ceux représentés en traits fins. Cette image est par exemple une image saisie dans une autre bande spectrale. Chaque pixel IA (en traits gras) est superposé à quatre pixels Iz (en traits fins). Les pixels IZ de l'image la plus résolue sont agglomérés par quatre de la façon qui a été décrite en référence à la figure 3. On dispose par conséquent, ainsi que cela été illustré sur la figure 5 - pour chaque pixel IA, de la valeur al de ce pixel IA et de la valeur zl d'un pixel aggloméré AgIz correspondant aux quatre pixels Iz superposés à ce pixel 1A - de la valeur z2 des pixels agglomérés complémentaires AgIz qui définissent une trame quinconce avec les pixels IA. Cet échantillonnage est plus particulièrement illustré sur la figure 6. Pour chaque valeur z2 des pixels agglomérés complémentaires AgIz, on calcule de la façon suivante une valeur a2 que prendrait un pixel IA superposé. On détermine à partir des couples des valeurs (al, zl) des pixels qui entourent le pixel AgIz de valeur z2 une loi G polynomiale reliant les valeurs al aux valeurs zl. G(M1,M2,.., Mn ; zl) = où M1, M2, Mn sont les paramètres de cette fonction G. G est par exemple avantageusement choisi de degré 1 en zl. Puis on calcule la valeur a2 pour le pixel AgIz précité en utilisant la loi polynomiale G ainsi déterminée G(M1,M2,.., Mn ; z2) = a2 On dispose alors d'une matrice de valeurs al, a2 correspondant à un échantillonnage quinconce. L'image à faible résolution est ensuite restituée à partir de cette matrice par interpolation quinconce et déconvolution Comme on l'aura compris, la résolution de l'image ainsi obtenue est deux fois plus importante que celle de l'image de pixels IA initiale. L'image initiale de pixels IA a ainsi été quasidépliée spectralement par l'image constituée par les pixels Iz. On notera en outre que les poids relatifs des pixels IA et Iz des images initiales dans l'image finale sont identiques. REVENDICATIONS 1. Procédé pour le traitement ou la transmission d'une image acquise sous la forme d'une matrice de pixels, caractérisé par les étapes suivantes - on agglomère les pixels de façon à réaliser un échantillonnage quinconce, le pas entre deux lignes successives de l'échantillonnage ainsi réalisé correspondant au pas entre deux lignes successives de la matrice de pixels initiale, - on traite ou transmet les pixels ainsi obtenus, - on réalise une interpolation quinconce sur les pixels issus de ce traitement ou de cette transmission. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pixels sont agglomérés par quatre. 3. Procédé pour augmenter la résolution d'une image d'un paysage donné à l'aide d'une deuxième image de ce paysage mieux résolue, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre sur la deuxième image le procédé selon l'une des revendications 1 et 2, - les pixels de la deuxième image étant aggloméré en des pixels se superposant une ligne sur deux aux pixels de la première image, - les pixels agglomérés et les pixels de la première image étant traités de la façon suivante on détermine pour chaque pixel aggloméré intermédiaire situé entre deux lignes de la première image, en fonction des pixels juxtaposés de son voisinage, une loi de calcul des valeurs des pixels de la première image en fonction des valeurs des pixels agglomérés qui leur sont superposés, on applique ladite loi de calcule audit pixel aggloméré pour déterminer une valeur de pixel intermédiaire - l'interpolation quinconce étant réalisée sur les valeurs pixels de la première image complétés par les valeurs de pixels intermédiaires ainsi calculés. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les lois de calcul sont des lois polynomiales. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ces lois polynomiales sont des lois de degré 1. 6. Application du procédé selon l'une des revendications précédentes au traitement ou à la transmission d'images acquises par balayage de type "Poussebalai" au moyen d'une barrette ou d'une matrice de détecteurs élémentaires à transfert de charge.