Brevet FR3039286A1 — publié le 20170127

PROCEDE DE COMPRESSION ET DE DECOMPRESSION D'UNE IMAGE, NOTAMMENT D'UNE IMAGE SAR La présente invention concerne un procédé de compression et de décompression d'une image, notamment d'une image SAR. L'invention s'applique par exemple pour des images SAR obtenues par des radars embarqués sur des drones ou des OPV (Optionaly Piloted Vehicle). Les images SAR élaborées par des radars aéroportés, notamment sur des drones, sont transmises vers des stations sol par des liaisons adaptées. La grande quantité d'informations transmises, correspondant notamment aux données des images SAR pose des problèmes de transmission et de saturation de ces liaisons, en d'autres termes la bande passante de ces liaisons est limitée. La ressource en fréquence est en effet limitée à cause du nombre croissant des utilisateurs de cette ressource et des services qui y sont associés. Une solution connue consiste à réaliser une compression des images SAR. Plusieurs techniques connues de compressions sont utilisées à cet effet. On peut notamment citer les techniques de compression décrites dans les documents de F. A. Sakarya and S. Emek, "SAR Image Compression," IEEE Conference Record of the Thirtieth Asilomar Conference on Signais, Systems and Computers, Vol. 2, pp. 858-862, 1996, de F. A. Sakarya, W. Dong and S. Emek, "An Evaluation of SAR Image Compression Techniques," IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing, Vol. 4, pp. 2833-2836, 1997, de W. Aili and Y. Mingji, "SAR Image Compression with Vector Quantization of Wavelet Trees at Low Bit Rates," Proceedings of the IEEE International Conference on Wireless Communications, Networking and Mobile Computing, pp. 1-4, 2009, de S. P. Luttrell, "Image compression using a multilayer neural network," Pattern Recognition Letters, Vol. 10, n°1, pp. 1-7, 1989 ou encore de R. A. Baxter, "SAR Image Compression with the Gabor Transform," IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 37, n° 1, 1999. 3039286 2 Ces compressions ont notamment comme inconvénient qu'elles nécessitent une formation importante et coûteuse des opérateurs pour interpréter les images transmises. En effet, les solutions actuelles tendent à reconstituer les images et les informations sans prise en compte du contexte extérieur. En 5 particulier, un opérateur dispose de deux images de la même zone à différentes échelles et hétérogènes. Il est donc difficile pour lui d'exploiter l'ensemble des informations apportées et d'en extraire les informations essentielles. Par ailleurs, il doit souvent porter son attention sur un écran puis sur un autre, perdant en efficacité et augmentant la pénibilité de la 10 tâche. Un but de l'invention est de pallier les inconvénients précités tout en permettant une transmission des données d'images SAR dans une bande de fréquence limitée. 15 A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de compression et de décompression d'une image produite par un capteur embarqué sur une plateforme, pour la transmission de ladite image compressée vers un système reproduisant ladite image, ledit procédé utilisant un premier fichier de référence embarqué dans ladite plateforme et comportant des données 20 représentatives connues a priori du domaine couvert par ladite image, un deuxième fichier de référence comportant au moins les mêmes données représentatives étant accessibles audit système, ledit procédé réalisant : dans une première étape, un changement de format de ladite image pour la rendre apte à être comparée aux données représentatives ; 25 dans une deuxième étape, une comparaison de ladite image avec lesdites données représentatives embarquées pour former une image différentielle constituée de la différence entre les données de ladite image et lesdites données représentatives ; l'image compressée transmise vers ledit système étant ladite image 30 différentielle, l'image décompressée produite par ledit système étant constituée à partir des mêmes données représentatives accessibles audit système et de ladite image différentielle. Dans un mode de mise en oeuvre particulier, la plateforme étant un aéronef, ledit capteur est un radar et ladite image est une image SAR. 3039286 3 Au moins une partie des données représentatives sont par exemple des données d'un modèle numérique de terrain MNT. Au moins une partie des données représentatives sont par exemple des données fournies par un moteur de recherche. 5 Ledit changement de format se fait par exemple par le codage de l'image SAR par rapport à une image de référence issues des données représentatives par transformation en niveau de gris de l'image SAR puis par application d'un Laplacien sur les deux images et par ajustement d'échelle. Ledit procédé définit par exemple la résolution de ladite image 10 décompressée en fonction desdites données représentatives connues a priori. Dans un mode de mise en oeuvre possible, ledit système est au sol. Ladite image différentielle peut en outre être compressée par une autre méthode de compression. 15 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit, faite en regard de dessins annexés qui représentent : La figure 1, une illustration du principe du procédé selon l'invention ; La figure 2, une illustration de la compression et de la décompression 20 effectuées selon l'invention ; La figure 3, un exemple de chaîne de traitement mise en oeuvre de l'étape de comparaison du procédé selon l'invention ; La figure 4, un exemple d'application d'une compression selon l'invention à une image électro-optique. 25 La figure 1 illustre le principe du procédé selon l'invention. L'invention exploite les données externes 2, 3 pré-enregistrées issues d'autres sources que la captation radar et couple ces données aux données d'images SAR acquises par le radar, de manière à comprimer les images SAR. La façon 30 dont sont comprimées les images SAR est présentée par la suite. 3039286 4 Les données externes utilisées sont des données représentatives du domaine couvert par le radar, elles sont connues a priori. Ces données sont par exemple : les données issues des fichiers MNT 2 (Modèle Numérique de 5 Terrain) qui permettent d'obtenir l'information de présence de terre ou de mer, ainsi que l'altitude ; les images 3 fournies par un moteur de recherche qui permettent, à travers la texture des images, de connaître la présence d'infrastructures particulières telles que les routes, les ouvrages d'art, 10 certains bâtiments, les ports ou les aéroports notamment. Plus particulièrement, l'invention utilise les données externes de façon partagée entre le système en vol et le système au sol. Un fichier de référence comportant les données MNT et d'autres données externes, par 15 exemple les données d'images du moteur de recherche, est partagé entre le système en vol et le système au sol. Plus précisément, un premier fichier de référence 5 est présent dans le système en vol et un deuxième fichier 5', comportant les mêmes données représentatives, est accessible pour le système au sol, il est par exemple intégré dans le système au sol. Ce 20 deuxième fichier 5' est présenté en figure 2. La figure 2 illustre le principe de compression du procédé selon l'invention par l'exploitation du fichier de référence 5, 5' partagé. Dans une première étape, on réalise un changement de format de l'image 25 SAR pour la rendre apte à être comparée aux données représentatives du domaine couvert par le radar, ces données représentatives étant dans le fichier de référence. Dans une étape suivante, on compare 21 les données 1 de l'image SAR ainsi formatée avec les données représentatives pour obtenir une image 30 différentielle 20. Cette image différentielle 20 constitue l'image compressée, destinée à être transmise 22 au sol. L'image SAR produite par le système au sol est reconstituée 23 à partir de cette image différentielle 20 (différence entre l'image SAR captée et les données représentatives embarquées) et des mêmes données représentatives accessibles au sol, comprise dans le fichier de référence 5'. 3039286 5 Plus précisément, l'image différentielle 20 complète les données représentatives accessibles au sol pour reconstituer l'image SAR. Ainsi, on a seulement transféré cette image différentielle 20 pour finalement produire l'image complète au sol. 5 L'invention permet donc avantageusement de minimiser la bande passante nécessaire pour transférer les informations nécessaires à la production de l'image SAR au sol. Le codage de l'image s'effectue en différentiel par rapport à un référentiel partagé, par exemple le référentiel des données MNT. 10 En pratique, la comparaison est effectuée entre l'image SAR représentée en coordonnées cartésiennes et les données représentatives du fichier de référence embarqué. Les données transmises au sol, pour produire l'image SAR dans le système au sol, sont le résultat de cette comparaison formant 15 l'image différentielle 20 comme indiqué précédemment. La comparaison et la formation de l'image différentielle sont, par exemple, réalisées par le traitement radar 4 qui exploite les données SAR 1 et les données externes 2, 3 issues du fichier de référence 5 embarqué. 20 La figure 3 illustre un exemple de réalisation de cette comparaison. Dans cet exemple, on utilise les données 3 d'une image couleur, connue a priori, issue d'un moteur de recherche, les données MNT étant par ailleurs utilisées. On part donc d'une image SAR 1 en noir et blanc et d'une image en couleur 3 fournie par le moteur de recherche, connue a priori. 25 La première étape 31 consiste à transformer l'image SAR dans un format permettant la comparaison avec l'image connue a priori. Cela se traduit dans ce cas particulier par placer les deux images 1, 3 dans un même référentiel de couleur, c'est-à-dire transformer l'image en image noir et blanc. Cela se traduit également par recaler les images en adaptant les échelles sur les 30 dimensions cartésiennes X, Y, Z. Par exemple, des points singuliers peuvent être utilisés pour les changements de coordonnées. Il est également possible de recaler l'image SAR par rapport aux autres images telles que les images MNT par exemple, par corrélation dans l'image. Un autre exemple de mise en oeuvre consiste à réaliser des opérations de 35 morphologie mathématique sur l'image SAR du type étirement, dilatation, 3039286 6 et/ou utilisation d'un Laplacien d'ordre 1 pour déterminer les contours par rapport à un seuil moyen. Les coordonnées X, Y, Z de l'image SAR sont, par exemple, obtenues par le système de géo-référencement de la plateforme sur laquelle est embarqué le 5 radar. Un recalage 32 est fait par adaptation de la taille de l'image SAR au modèle MNT, ou autre, par étirement (changement d'échelle) des informations SAR correspondant au géo-référencement du MNT. Ensuite, une corrélation est faite entre les deux images afin d'homogénéiser les niveaux. Un coefficient 10 de corrélation 33, correctif, ainsi qu'une image différentielle 37 sont obtenus. Une mesure de différence entre les deux images' fer,alées, est réalisée. On obtient une carte de différences qui est analysée par rapport à des seuils 34. Les zones d'intérêt fortement différentes sont encodées pour être transmises. 15 Le seuil de détection de différence est un seuil en amplitude et en surface (aire) de manière à ne pas conserver que les cibles. Ces zones d'intérêt, formant l'image différentielle 20, sont considérablement plus petites que l'image complète et sont les seules à être transmises avec leurs positions géo-référencées. L'image ainsi compressée 35 correspond 20 par exemple à 10% de l'image radar. De plus, cette image compressée peut être à nouveau compressée 36 par des méthodes standards, JPEG ou autres. La figure 4 illustre la compression dans le cas d'une image électro-optique, 25 une méthode équivalente à celle de la figure 3 pouvant être appliquée. Afin de compresser une image électro-optique 40, cette dernière est transformée en niveaux de gris et mise à l'échelle. Le seuillage s'effectue de manière identique. Le résultat du seuillage est transmis en couleur. Dans une première phase 41, on effectue un changement de coordonnées. Dans une 30 deuxième phase 42, on réalise l'obtention et le traitement de l'image différentielle par sélection des zones d'intérêt 401. Dans une troisième phase, on effectue un changement de coordonnées pour retrouver l'image différentielle 402 dans le repère d'origine. 3039286 7 Les données externes 2, 3, représentatives du domaine couvert par le radar et connues a priori, permettent également d'améliorer le traitement et aussi de faciliter le travail de l'opérateur dont la mission est notamment d'interpréter les images produites par le système au sol. En particulier, elles 5 permettent de délivrer des images qui s'interprètent plus facilement, ne nécessitant pas une longue formation de l'opérateur. Plusieurs exemples de mise en oeuvre, décrites ci-après, illustrent l'exploitation avantageuse des connaissances a priori du domaine balayé par le radar, et notamment la comparaison entre l'image SAR et les images connues a priori fournies par 10 exemple par un modèle MNT ou une image d'un moteur de recherche. Ces exemples montrent que le procédé selon l'invention permet avantageusement de sélectionner la résolution de l'image SAR en fonction des données représentatives connues a priori. La résolution doit être comprise ici comme l'aptitude de l'image à présenter ou mettre en évidence 15 telle ou telle grandeur physique (cibles mobiles, routes, pylônes, bâtiments par exemple). La connaissance a priori du terrain, domaine couvert par le radar, y compris ses reliefs, permet d'identifier des zones d'ombres et d'accentuer leurs 20 traitements (meilleure résolution par exemple) sur les zones d'intérêt. L'information masquée par les ombres, souvent critiques en radar et en optique, est par exemple matérialisée par transparence à l'aide des informations a priori. Un traitement différé sous un angle différent permet de combler ces zones 25 d'ombres. L'information a priori permet également d'identifier une cible mobile grâce à sa position aberrante sur l'image. Un étiquetage des cibles mobiles peut être réalisé afin de les mettre en valeur sur l'image radar et d'entrelacer un mode GMTI. Le pistage des cibles est alors amélioré par la connaissance a priori 30 des routes. Un objectif peut être d'adapter le nombre maximum de plots radar autorisés en fonction de l'environnement. Ainsi par exemple dans le cas d'une zone côtière, la présence d'une route entraînerait une augmentation du nombre de plots, car il peut y avoir plusieurs véhicules à pister. 3039286 8 La connaissance a priori du terrain permet également d'adapter ou de changer dynamiquement la polarisation de l'antenne du radar en fonction des structures à imager. Ainsi dans le cas d'un mode d'imagerie SAR, si on détecte des éléments avec des structures verticales, par exemple des 5 pylônes ou des bâtiments notamment, on peut alors opter pour une polarisation verticale. Si à l'inverse, on détecte des objets avec des structures horizontales, telles que des lignes électriques, une polarisation horizontale peut être sélectionnée. Dans le cas d'un mode d'imagerie SAR également, on peut dans un premier 10 temps utiliser une forme d'onde basse résolution pour imager une grande zone et en fonction des zones d'intérêt, utiliser une forme d'onde haute résolution pour imager une zone plus sélective, zones à fortes différences entre l'image radar et l'image a priori. 15 Ces exemples impactent favorablement le travail de l'opérateur. L'invention permet en effet de placer les cibles d'intérêt sur une image unique, afin notamment de : diminuer la charge de l'opérateur ; diminuer le niveau d'expérience requis par l'opérateur ; 20 faciliter l'interprétation des images radar. Le procédé de compression et de décompression selon l'invention, minimisant fortement les flux de données transmises, permet donc également avantageusement d'améliorer le traitement des images et 25 d'améliorer les conditions de travail des opérateurs. On peut ainsi banaliser et simplifier la formation des opérateurs qui peuvent ainsi plus se concentrer sur leur mission grâce à un moindre effort d'interprétation des images. La superposition de l'image SAR et de l'image a priori, définie par exemple par les données du MNT 2 ou du moteur de recherche 3 permet 30 avantageusement la constitution d'une image unique. L'invention a été décrite pour la compression et la décompression d'images SAR, elle peut s'appliquer avec le même procédé pour la compression et la décompression d'autres types d'images, par exemple des images obtenues 35 par des capteurs électro-optique ou infrarouge, pourvu que l'on dispose 3039286 9 d'une base de données partagées comportant des images connues a priori du domaine couvert par l'application. REVENDICATIONS1. Procédé de compression et de décompression d'une image (1) produite 5 par un capteur embarqué sur une plateforme, pour la transmission (22) de ladite image compressée vers un système reproduisant ladite image, caractérisé en ce qu'il utilise un premier fichier de référence (5) embarqué dans ladite plateforme et comportant des données représentatives (2, 3) connues a priori du domaine couvert par ladite image, un deuxième fichier de 10 référence (5') comportant au moins les mêmes données représentatives étant accessibles audit système, ledit procédé réalisant : dans une première étape (31), un changement de format de ladite image pour la rendre apte à être comparée aux données représentatives (2, 3) ; 15 dans une deuxième étape (34), une comparaison de ladite image avec lesdites données représentatives embarquées pour former une image différentielle (20) constituée de la différence entre les données de ladite image et lesdites données représentatives (2, 3) ; l'image compressée transmise vers ledit système étant ladite image 20 différentielle, l'image décompressée produite par ledit système étant constituée (23) à partir des mêmes données représentatives accessibles audit système et de ladite image différentielle. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plateforme étant un aéronef, ledit capteur est un radar et ladite image (1) est une 25 image SAR. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une partie des données représentatives sont des données (2) d'un modèle numérique de terrain (MNT). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, 30 caractérisé en ce qu'au moins une partie des données représentatives sont des données (3) fournies par un moteur de recherche. 3039286 11 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit changement de format se fait par le codage de l'image SAR par rapport à une image de référence issues des données représentatives par transformation en niveau de gris de l'image SAR puis par application d'un Laplacien sur les deux images et par ajustement d'échelle. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il définit la résolution de ladite image décompressée en fonction desdites données représentatives connues a priori. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que ledit système est au sol. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite image différentielle (20) est en outre compressée par une autre méthode de compression.15