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Compression et format des données

Afin de traiter efficacement les données obtenues avec les radars polarimétriques AIRSAR et SIR C, les scientifiques du Jet Propulsion Laboratory (JPL) ont cherché un format simple et compact pour conserver et distribuer les données, tout en maintenant les informations essentielles pour leur interprétation et leur classification.

Le saviez vous?

Le saviez vous? La matrice de Stokes et la matrice de covariance contiennent de l'information sur la phase, bien qu'elles soient des représentations en puissance. En effet, les termes orthogonaux, comme sont des nombres complexes et l'« angle » du nombre complexe dépend de la différence de phase entre les canaux HH et VV.

Plutôt que d'entreposer les quatre éléments complexes de la matrice, ce qui pourrait exiger 32 octets par pixel, ils ont sélectionné la matrice de Stokes (Kennaugh) pour les données de AIRSAR et ont comprimé chaque échantillon (ou valeur moyenne d'un groupe d'échantillons) dans un mot long de 10 octets. D'autres systèmes de traitement compriment les données radar présentées sous la forme de la matrice de covariance Boerner et al, page 292.

Dans la méthode du JPL, la puissance totale de chaque échantillon est calculée et conservée dans deux octets, l'un pour la mantisse, l'autre pour l'exposant. On conserve les huit éléments uniques restants de la matrice de Stokes dans huit octets. Ces huit éléments sont normalisés par le premier élément de la première rangée, M11. On conserve la racine carrée des quatre éléments les plus petits qui contiennent les produits vectoriels des canaux de polarisation parallèle et de polarisation orthogonale. On peut facilement retrouver les éléments originaux de la matrice de Stokes à partir des valeurs conservées Dubois & Norikane.

Lorsqu'il sera possible de conserver de très grandes quantités de données, on pourra conserver toute la matrice de diffusion (Sinclair) de chaque échantillon, sans devoir prendre la moyenne. On a mis au point des méthodes plus perfectionnées pour comprimer les données des images radar pour les données monocanal, notamment des méthodes utilisant la transformée DCT ou les ondelettes. Toutefois, on n'a pas encore testé complètement ces méthodes sur des données polarimétriques.

Question éclair

pomme

Question 1: Que signifie l'expression « mécanisme de diffusion »?
La réponse...

Question 2: Comment définit-on un « mécanisme de diffusion »?
La réponse...

Question 3: Pourquoi considère-t-on que la matrice de covariance est une représentation « en puissance »?
La réponse...

Question éclair - réponse

pomme

Réponse 1: Tout accident de terrain ou toute structure - plan d'eau, champ de maïs, ferme, automobile - disperse l'énergie du radar d'une façon qui lui est propre. On utilise les " mécanismes de diffusion " pour tenter de caractériser la diffusion d'une structure donnée à partir d'éléments simples dont on connaît les propriétés diffusantes ou que l'on peut modéliser, par exemple : la sphère, le dièdre, l'hélice et les diffuseurs composites, comme une distribution aléatoire de dipôles.

Réponse 2: Il existe deux méthodes fondamentales pour définir un « mécanisme de diffusion ». On peut premièrement élaborer un modèle physique du diffuseur, comme un dipôle ou un réflecteur trièdre, puis on utilise les principes physiques (notamment les équations de Maxwell) pour calculer comment les ondes électromagnétiques sont diffusées de la surface. La diffusion est décrite par la matrice de diffusion ou ses formes dérivées comme la matrice de Stokes ou la matrice de covariance. Le mot « mécanisme » fait référence au diffuseur élémentaire, ou modèle, et à la définition mathématique de son comportement diffusant.

La deuxième méthode consiste à faire une mesure directe de la diffusion, sur le terrain ou en laboratoire (dans une chambre anéchoïque par exemple). Dans ce cas, l'écho mesuré est habituellement formé par certains mécanismes élémentaires. On a créé différentes procédures mathématiques pour séparer le signal en composantes élémentaires (notamment, la décomposition en valeurs propres de la matrice de cohérence). Chaque composante est ensuite associée à un mécanisme de diffusion qui pourra, avec un peu de chance, être reliée à un des modèles physiques mentionnés plus haut.

Réponse 3: Puisque les éléments de la matrice de diffusion relient la « tension » de l'onde électromagnétique diffusée (l'intensité du champ électrique), à la « tension » de l'onde incidente, la matrice de covariance est formée de produits de ces éléments. En d'autres termes, la matrice de covariante relie la puissance de l'onde électromagnétique diffusée à la puissance de l'onde incidente.

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