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Caractéristiques des images

Avant de passer au prochain chapitre qui traite des capteurs et de leurs caractéristiques, nous devons définir et expliquer quelques termes et concepts fondamentaux associés aux images de télédétection.

Photographie aérienne

L'énergie électromagnétique peut être perçue de façon photographique ou de façon électronique. Le processus photographique utilise une réaction chimique sur une surface sensible à la lumière pour capter et enregistrer les variations d'énergie. Il est important, en télédétection, de distinguer les termes "image" et "photographie". Une image est une représentation graphique, quels que soit la longueur d'onde ou le dispositif de télédétection qui ont été utilisés pour capter et enregistrer l'énergie électromagnétique. Une photographie désigne spécifiquement toute image captée et enregistrée sur une pellicule photographique. La photo noir et blanc, à gauche, représentant une partie de la ville d'Ottawa au Canada, a été obtenue grâce à la partie visible du spectre. Les photographies enregistrent habituellement les longueurs d'onde entre 0,3 et 0,9 µm (les portions visible et infrarouge réfléchi). Avec ces définitions, nous constatons que toute photographie est une image, mais que les images ne sont pas toutes des photographies. À moins de parler d'images enregistrées par un procédé photographique, nous utilisons donc le terme image.

pixels

Une photographie peut être présentée et affichée en format numérique en divisant l'image en petits morceaux de taille et de forme égales, que nous nommons pixels. La luminosité de chaque pixel est représentée par une valeur numérique. C'est exactement ce qui a été fait à la photographie de gauche. En effet, en appliquant les définitions présentées plus haut, nous déduisons que l'image est vraiment une image numérique de la photographie originale ! Cette photographie a été numérisée et subdivisée en pixels. Chaque pixel a été doté d'une valeur représentant les différents niveaux de luminosité. L'ordinateur affiche chaque valeur numérique comme un niveau de luminosité. Les capteurs enregistrent alors électroniquement l'énergie en format numérique (en rangées de chiffres). Ces deux différentes façons de représenter et d'afficher les données de télédétection, par des moyens photographiques ou numériques, sont interchangeables car elles représentent la même information (mais chaque conversion peut engendrer une perte de précision).

Dans la section précédente, nous avons décrit la portion visible du spectre et le concept de couleur. Nous percevons les couleurs parce que nos yeux captent la gamme entière des longueurs d'onde visibles et notre cerveau transforme cette information en couleurs distinctes. Imaginez le monde si nous ne pouvions percevoir qu'une seule bande étroite de longueurs d'onde ou de couleur ! De nombreux capteurs fonctionnent de cette façon. L'information d'une gamme étroite de longueur d'onde est captée et emmagasinée sous forme numérique dans un fichier réprésentant la bande de longueurs d'onde. Il est ensuite possible de combiner et d'afficher de ces bandes d'information numérique en utilisant les trois couleurs primaires (rouge, vert, bleu). Les données de chaque bande sont représentées comme une couleur primaire et, selon la luminosité relative (c.-à-d. valeur numérique) de chaque pixel dans chaque bande, les couleurs se combineront en proportions différentes pour produire des couleurs distinctes.

Image en noir et blancImage en couleurs

Lorsque nous utilisons cette méthode pour afficher une seule bande ou gamme de longueurs d'onde, nous affichons réellement cette bande avec les trois couleurs primaires. Parce que la luminosité de chaque pixel est la même pour chaque couleur primaire, les couleurs se combinent et produisent une image en noir et blanc. L'image est donc affichée avec ses différentes teintes de gris, de noir à blanc. Lorsque nous affichons plus d'une bande, chaque bande ayant une couleur primaire différente, le niveau de luminosité peut être différent pour chaque combinaison de bandes ou de couleurs primaires, et les couleurs se combinent pour former un composé couleurs.

Le saviez-vous?

Une sensibilité radiométrique
La pellicule photographique peut enregistrer des détails spatiaux extrêmement fins puisque chaque molécule d'halogénure d'argent peut enregistrer une quantité de lumière différente de la molécule voisine. Par contre, les capteurs numériques ont une sensibilité radiométrique et spectrale beaucoup plus fine. Ces capteurs sont capables de discerner des bandes spectrales très étroites (permettant d'établir la signature spectrale d'une cible) et d'enregistrer plusieurs milliers de niveau d'intensité d'énergie.

Question éclair

Courbes de réflexion

1. Identifiez la meilleure façon de cartographier les espèces à feuilles caduques (bouleau, érable) et les conifères (pin, épinette, sapin) d'une forêt en été en utilisant des données de télédétection et expliquez pourquoi. Utilisez les courbes de réflexion qui démontrent les signatures spectrales de ces deux types d'arbres pour expliquer votre réponse.
La réponse est...

2. Quel serait l'avantage d'afficher simplement des images de longueurs d'onde variées en combinaison pour faire une image couleur au lieu d'examiner chaque image individuellement.
La réponse est...

 

Question éclair - réponse

1. Parce que les deux types d'arbres présenteraient la même teinte de vert à l'oeil nu, une image (ou photographie) utilisant la portion visible du spectre ne serait pas utile. De plus, il serait difficile de distinguer les deux types de feuilles dans une photographie aérienne à partir de la forme ou de la taille des cimes, particulièrement si les arbres se trouvent dans une forêt mixte. En regardant les courbes de réflectance des deux types d'arbres, il est évident qu'il serait difficile de les distinguer à partir des longueurs d'onde visibles. Mais, dans le proche infrarouge, même si les deux reflètent une bonne portion du rayonnement incident, ils sont clairement identifiables. Donc, un dispositif de télédétection, tel qu'un film noir et blanc infrarouge, qui capte la réflexion infrarouge autour de 0,8 µm, serait idéal pour cette étude.

Courbes de réflexion

 2. En combinant les images qui représentent différentes longueurs d'onde, nous pourrions identifier des combinaisons de réflectance entre les différentes bandes qui mettent au premier plan les objets que nous ne pourrions pas voir si nous les examinions une bande à la fois. De plus, ces combinaisons peuvent se manifester comme des variations subtiles de couleur (que nos yeux perçoivent plus facilement), au lieu de variations de teintes de gris si nous examinons seulement une image à la fois.

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