Stage – Évaluation des effets atmosphériques sur la qualité d’acquisition des capteurs optiques

Magellium Artal Group, avec ses 300 collaborateurs, est un acteur indépendant, spécialiste sur la chaine de valorisation du pixel et de la donnée image et vidéo (du capteur satellite, aéroporté ou drone jusqu’à son utilisation dans les systèmes d’information géographique, la cartographie et la Géointelligence). Magellium promeut la maîtrise des technologies du logiciel, de l’IA, du traitement d’image et de la géomatique.

L’unité Earth Observation est en charge des activités de traitement d’images d’origine spatiale. Ses domaines d’expertise sont : la géométrie des capteurs & le traitement d’image, la calibration/validation & le contrôle qualité et les services d’observation de la Terre. Nos experts en télédétection, nos scientifiques et nos concepteurs de logiciels spécialisés se concentrent sur les programmes de R&D, les algorithmes de traitement, les systèmes de segment sol et les services environnementaux. Observer la Terre depuis l’espace, surveiller notre environnement et les changements climatiques sont nos défis.

Pour ces projets concernant notre environnement et les changements climatiques, Magellium propose le stage suivant intitulé :

Évaluation des effets atmosphériques sur la qualité d’acquisition des capteurs optiques

CONTEXTE

L’observation de la Terre par satellites dépend des propriétés de surface, de l’atmosphère et des caractéristiques instrumentales. Lorsqu’une mission satellite est en phase de design, on emploie  ce que l’on appelle un End-2-End Simulator (E2ES), qui permet partir de la propriété des matériaux et de l’atmosphère puis de simuler l’acquisition par l’instrument, afin de pouvoir tester les divers algorithmes de traitement d’image.

Un E2ES typique suis l’architecture décrite dans le schéma ci-dessous. Un module appelé Scene Generator Module calcule le rayonnement physique que reçoit le satellite à partir d’une image au sol. Un autre module, l’Instrument Simulation Module, simule les différents bruits et biais dûs à l’optique et au capteur. A la sortie de l’ISM, on dispose d’images brutes. Ces images brutes sont ensuite ingérées par les algorithmes de traitement d’images que l’on souhaite développer pour les appliquer sur les données réelles.

L’avantage d’un E2ES est qu’il permet de mesurer la qualité des images du satellite avant même le lancement. Aussi, ces simulations sont souvent utilisées tout le long de la mission car elle permet une validation parfaite des performances des algorithmes de traitement, contrairement aux techniques de validation réelles qui comportent des erreurs.

Magellium est doté d’un simulateur d’acquisition End-to-End, appelé MAGISC (MAGellium Image Simulation Chain), issu de projets de recherche et développement et consolidé sur des projets (notamment pour l’ESA) au fur et à mesure des années. En particulier, MAGISC est déjà doté d’un SGM prototype et d’un ISM éprouvé.

SUJET

Magellium est chargé dans les prochaines années du développement et de la maintenance des algorithmes de traitement d’une constellation de satellites d’observation, MS-HR. Dans le cadre de cette mission, Magellium va simuler les instruments de MS-HR à l’aide de l’ISM de MAGISC.

Le stagiaire sera amené à reprendre le SGM de MAGISC, et de tester les algorithmes de traitement d’images sur des données qu’il simulera par lui-même. L’objectif du stage est de proposer une étude quantitative des performances des algorithmes de traitements, commençant par des cas assez  simples (atmosphère uniforme, typique) et évoluant vers des cas plus évolués pour conduire une étude de sensitivité (est-ce que les algorithmes de traitements répondent bien dans tous les cas rencontrés?). Pour conduire de telles études de sensitivité, le stagiaire sera amené à faire évoluer le SGM en le rendant de plus en plus complet (prise en compte de plus en plus d’effets physiques).

Déroulement du stage :

• État de l’art sur la simulation et la correction atmosphérique
• Conception et implémentation de nouveaux effets atmosphériques dans l’outil existant
• Simulation d’images avec des modèles atmosphériques, plus ou moins complexe
• Application de la correction atmosphérique et analyse de la sensibilité

Les travaux seront réalisés en Python dans un système Linux. Vous travaillerez en collaboration active avec les experts en performance instrument et télédétection pour définir le plan de travail, développer l’outil et générer les données.

Vous devrez être autonome dans leur mise en œuvre. Ce stage constitue l’occasion d’à la fois de consolider ses connaissances scientifiques (transfert radiatif/ radiométrie capteur), ‘métier’ (architecture d’un simulateur / design d’une mission) et techniques/informatiques (prise en main d’un code/intégration).

PERSPECTIVE

Dans la continuité de ce stage, un poste en CDI pourra être proposé au candidat. Il est aussi à noter que Magellium propose un cycle de formation complet sur l’Observation de la Terre (géométrie, radiométrie, transfert radiatif…)  pour ses stagiaires.