Reconstruction 3D

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Mission

Mener une série d’études pour construire une représentation en 3D des zones urbaines

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Instruments

Pléiades

Compétences

Géométrie des capteurs, deep learning, reconstruction 3D

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Date

De 2020 à aujourd’hui

Le projet de reconstruction 3D

Grâce à des contrats du CNES et à des investissements propres, nous menons une série d’études pour construire une représentation 3D des zones urbaines. Ces reconstructions 3D se font à partir d’images multi-stéréo comme Pléiades (résolution spatiale 50cm).

Les phases d’une reconstruction 3D

la reconstruction 3D du MNS à partir d’images multi-stéréo (par stéréo-corrélation)

amélioration du MNS (par deep learning)

détection des empreintes de bâtiments (deep learning)

segmentation des pentes de toit (deep learning)

construction de modèles de bâtiments LOD2

digital surface monitoring observation terre donnees satellite

Le partenaire principal

CNES

Mots-clés

modélisation numérique de surface, DSM, deep learning, Pléiades, géométrie des capteurs, reconstruction, 3D, images, multi-stéréo, zones, urbaines

SCIENCE FOR EARTH CARE

L'unité Observation de la Terre de Magellium est experte en missions spatiales optiques et en applications géophysiques et biophysiques. L'unité offre un haut niveau d'expertise et une complète maîtrise sur l'ensemble de la chaîne de traitement, lui permettant de répondre à tous les projets des plus grandes commandes spatiales telles que l'ESA et le CNES.

L'unité EO

Contact

+33 5 62 24 70 00

1, rue Ariane
31520 Ramonville Saint-Agne FRANCE

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www.magellium.com

LibGEO

Juin 16, 2022

LibGEO

LIbrairie pour la Géométrie d’Expertise et Opérationnelle

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Produit

Bibliothèque de modélisation géométrique des capteurs d’observation de la Terre

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Satellites / Instruments

Pléiades, Pléiades NEO, Sentinel-2 L1B, CO3D, TRISHNA, 3MI, METImage, Metop SG, MicroCarb

Compétences

Géométrie, calibration en orbite, prototypage, étude, correction géométrique

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Date

De 1995 à aujourd’hui

Le produit LibGEO

LibGEO est la nouvelle bibliothèque de modélisation géométrique multi-capteurs de référence du CNES (Centre National d’Etudes Spatiales). Elle est conçue pour la modélisation géométrique rigoureuse des capteurs d’observation de la Terre. En effet, cette modélisation permet de construire une ligne de visée et d’intersecter avec un modèle de la Terre (ellipsoïde, Modèle Numérique d’Elévation, géoïde…). En outre, LibGEO fournit un grand nombre d’outils pour exploiter et améliorer la géolocalisation des images satellites.

Cette bibliothèque est le résultat de plus de 20 ans d’amélioration continue et de R&D. Ce produit a été conçu en collaboration avec le CNES et l’IGN (Institut géographique national français).

Ce produit prend en charge plusieurs capteurs :

- - Pléiades et Pléiades NEO
  - Sentinel-2 L1B
  - CO3D
  - TRISHNA
  - 3MI, METImage, Metop SG
  - MicroCarb
  - Capteurs génériques, d’autres capteurs peuvent être facilement supportés quelle que soit leur nature (push-broom, frame camera, whiskbroom…)

Résidus des points de jonction, après affinage des paramètres géométriques. Les flèches rouges ont été marquées comme des anomalies et éliminées par filtrage, tandis que les flèches bleues sont correctes.

L’unité Observation de la Terre est chargée de développer et d’éditer le logiciel pour le compte du CNES. Au-delà de la modélisation, LibGEO permet d’optimiser les paramètres physiques afin d’améliorer la localisation à partir d’observations exogènes, généralement obtenues par un corrélateur ou des points de contrôle au sol.

Les propriétés de LibGEO

Les fonctionnalités :

- - Modélisation rigoureuse de la ligne de visée
  - Modélisation RPC et grille
  - Localisation directe (image>terrain) et inverse (terrain>image) et colocalisation (image1>image2), intersection sur les modèles numériques d’élévation
  - Rééchantillonnage de grilles entre géométries (image, sol, épipolaire)
  - Optimisation des paramètres d’acquisition (attitude, éphémérides…) en utilisant les Ground Control Points et la corrélation d’images pour améliorer la géolocalisation.
  - Filtrage des valeurs aberrantes
  - Géométrie pour la reconstruction stéréo
  - Sérialisation sur disque des modèles de visualisation au format XML

Les services disponibles :

- - Distribution, maintenance corrective, adaptative et évolutive, support
  - Expertise & conseil et études
  - Développement sur mesure : nouveaux capteurs, chaîne de correction géométrique, outils dédiés, etc.

L’architecture :

- - Bibliothèque C++ modulable ouverte et compatible Cloud
  - API Python couvrante, pratique avec tutos
  - Disponible sous Linux CentOs7, portable

Optimisation du modèle de visualisation

Les partenaires principaux

Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) et Institut Nation de l’information Géographique et Forestière (IGN)

Mots-clés

observation, satellite, terre, études, LibGEO, bibliothèque, modélisation, géométrie, capteur, CNES, logiciel, produit fini, Pleiades Neo, Sentinel, CO3D, Trishna, 3MI, METImage, Metop, MicroCarb, Euclidium, affinage, expertise, localisation, image

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L'unité EO

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DSMGenerator

Juin 16, 2022

DSMGenerator

Génération automatique de modèles numériques de surface (DSM en anglais)

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Produit

Génération automatique de modèles numériques de surface à partir d’acquisitions multi-stéréoscopiques à haute résolution

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Instruments

Produits satellitaires stéréoscopiques, tels que Pléiades

Compétences

Géométrie des capteurs, multi-stéréoscopie, multi-threading

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Date

De 2018 à aujourd’hui

Le produit prêt à l’emploi DSMGenerator

DSMGenerator (Digital Surface Model Generator) est un outil de génération automatique de modèles numériques de surface à partir d’acquisitions multi-stéréoscopiques à haute résolution. Les acquisitions proviennent de satellites tels que Pleiades.

L’outil DSMGenerator est conçu pour tirer le meilleur parti du calcul parallèle. En effet, ceci est rendu possible grâce au multithreading et à une gestion rigoureuse de la consommation de mémoire.

La production suit des étapes définies. Ainsi, pour chaque couple d’images, nous procédons à une projection en géométrie épipolaire à l’aide d’Euclidium et à un découpage des tuiles. Ensuite, pour chaque paire de tuiles, nous réalisons un calcul des cartes de disparité en utilisant l’implémentation OpenCV SGMB. Nous effectuons également une conversion de la carte de disparité en nuage de points. Enfin, nous opérons une fusion de tous les nuages de points et une production du DSM final.

Comparaison d’un DSM généré par DSMGenerator à partir d’un triplet stéréo Pléiade et d’un DSM généré par d’autres méthodes à partir des mêmes entrées.

L’unité EO a testé le produit sur Pleiades HR 3-stéréo, Pleiades HR 13-stéréo et ZY3-2-stéréo. En conclusion, il a fallu moins d’une heure pour traiter les données Pléiades HR 3-stereo sur un serveur 12-core.

L’outil DSMGenerator est aussi utilisé pour la reconstruction 3D.

Les fonctionnalités du produit

• Généricité multi-capteurs

• Modélisation physique ou rpc de la ligne de visée

• Multi-stéréo, de 2 à n-uplet

• Production de nuages intermédiaires

• Production d’un modèle numérique de surface 2.5D final à la résolution de l’image originale

• Calcul parallèle, évolutif, prêt pour l’informatique dématérialisée

Mots-clés

satellite, modèle numérique de surface, digital surface model, DSM, pleiade, géométrie, nuage de point, stéréo

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FLEX L1B to L2 Etude de récupération

Juin 16, 2022

FLEX L1B to L2 étude de récupération

Développement d’algorithmes et de logiciels pour le traitement des données L1B à L2D

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Mission

Cartographie de la fluorescence de la végétation pour quantifier l’activité photosynthétique et analyse des signaux de fluorescence pour fournir des informations sur l’efficacité de la photosynthèse

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Satellites / Instruments

Satellite FLEX, Sentinel

Compétences

Analyse algorithmique, développement logiciel, traitement de données

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Date

De 2018 à aujourd’hui

Le projet FLEX

FLEX (FLuorescence EXplorer) est un satellite d’observation de la Terre. La mission du même nom fait partie du programme Living Planet de l’ESA.

L’objectif de la mission est d’effectuer des mesures globales de la fluorescence afin de mieux comprendre le fonctionnement du processus de photosynthèse. En somme, FLEX doit fournir une cartographie globale de la végétation grâce à un spectromètre imageur embarqué. Cet instrument est baptisé FLORIS pour Fluorescence Imaging Spectrometer. La cartographie doit permettre de quantifier l’activité photosynthétique.

Aussi, l’objectif de la mission FLEX est d’analyser les signaux de fluorescence dans le but est de fournir des informations sur l’efficacité de la photosynthèse. Ces analyses doivent permettre d’améliorer les connaissances concernant le carbone stocké dans les plantes et son rôle dans les cycles du carbone et de l’eau. En effet, la fluorescence est un indicateur sensible de la perturbation photosynthétique et du stress.

En raison de la complexité de la mission, l’ESA développe un outil FLEX L2 End-to-End Mission Performance Simulator. Par conséquent, cet outil doit servir à :

- - reproduire les performances attendues de la mission
  - vérifier que la mission et les concepts d’instruments FLORIS répondent aux exigences du système
  - analyser la pertinence des algorithmes de traitement d’image développés de niveau 1 et 2 (L2)

flex satellite observation terre vegetation magellium

Illustration du satellite FLEX

L’unité EO est en charge du développement de l’algorithme et de l’analyse des performances.

Retrouvez plus de précision sur le site web du projet FLEX.

Les objectifs de FLEX

L’objectif est de fournir des algorithmes scientifiquement consolidés (par le biais d’ATBD) et un logiciel prototype pour les modules de traitement des données L1B à L2D. Ces élements serviront en vue de leur intégration dans le simulateur FLEX L2 End-to-End.

L2A : étalonnage radiométrique et spectral, co-registre géométrique
L2B : caractérisation atmosphérique, détection des nuages, correction atmosphérique
L2C : récupération de la fluorescence
L2D : récupération des paramètres biophysiques

Les partenaires principaux

ESA, Universitat de Valencia, Universita de Milano, Universita di Bologna, Institut Météorologique de Finlande

Mots-clés

observation, satellite, terre, études, fluorescence, spectromètre, algorithme, logiciel, FLEX, végétation, radiométrie, géométrie, capteur, carbone, eau, photosynthèse, cartographie, ESA

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