Technique d’amélioration de la qualité de l’image

Depuis l’apparition des premiers systèmes d’imagerie multiéléments dans les années 1970 : sondeurs multifaisceaux en acoustique sous-marine et mode B en échographie médicale, de nombreuses méthodes ont été mises au point, visant à améliorer la qualité de l’image en termes de résolution et de contraste.

3.2.1. Sondeur multi-faisceaux à croix de Mills (Acoustique Sous-Marine)

Ce type de configuration fut originellement développé pour la radioastronomie. L’objectif étant de réduire la taille de la tache focale dans les deux directions de l’espace orthoscopique. Pour cela on utilise une propriété des antennes bidimensionnelles dit l’effet croix de Mills :

Figure 36 : Effet croix de Mills

L’intérêt d’une telle configuration est qu’elle permet d’obtenir des contrastes et résolutions performants dans les deux directions du plan orthoscopique pour un nombre limité de capteurs (deux antennes linéaires au lieu d’une matrice complète).

Figure 37 : Sondeur multi-faisceaux à croix de Mills (iXSea)

Emission

Réception

Emission

3.2.2. Méthode multi-focus (Echographie)

Nous avons vu que l’imagerie de mode B était optimale autour de la distance focale choisie uniquement (2.5.1). Une méthode d’imagerie a été proposée afin de pallier ce défaut. Elle consiste à émettre plusieurs tirs pour reconstruire la même ligne. On parle de méthode multifocus. Elle présente l’avantage d’offrir une résolution optimale sur une plus grande profondeur mais l’inconvénient d’augmenter le nombre de tirs nécessaires pour imager la scène.

Figure 38 : Principe de l’imagerie multifocus

Antenne d’émission réception

Faisceaux

Balayage transverse Zone d’imagerie

optimale Lois de retard

3.2.3. Sonar à antenne synthétique

Nous avons vu dans ce qui précède que la résolution dépend de la longueur de l’antenne. Cependant celle-ci est limitée par des contraintes de mise en œuvre diverses

Pour certaines applications, où le déplacement du porteur est quasi

déplacement de l’antenne physique pour reconstruire une antenne virtuelle plus large. C’est le cas du sonar latéral remorqué.

Figure

Un intérêt particulier d’un tel procédé est qu’en adaptant la taille de l’antenne virtuelle à la portée, la résolution devient indépendante de celle

signaux reçus sur les capteurs soient cohérents. C’est correspondent à la même ”empreinte” d’émission.

Figure 40

Les capteurs en cohérences pour cette zone de l’image sont donc compris dans des abscisses :

Sonar à antenne synthétique (Acoustique Sous-Marine)

Nous avons vu dans ce qui précède que la résolution dépend de la longueur de l’antenne. Cependant ci est limitée par des contraintes de mise en œuvre diverses : encombrement

Pour certaines applications, où le déplacement du porteur est quasi-linéaire, il est possible d’utiliser le déplacement de l’antenne physique pour reconstruire une antenne virtuelle plus large. C’est le cas du

Figure 39 : Principe du sonar à antenne synthétique

Un intérêt particulier d’un tel procédé est qu’en adaptant la taille de l’antenne virtuelle à la portée, la devient indépendante de celle-ci. En effet, pour pouvoir intégrer l’antenne, il faut que les apteurs soient cohérents. C’est-à-dire que la partie des signaux synthétisés correspondent à la même ”empreinte” d’émission.

40 : Zone de cohérence d'un imageur synthétique

Les capteurs en cohérences pour cette zone de l’image sont donc compris dans des abscisses : Antenne virtuelle

Fauchée du sonar

CPn E

R

Zone de cohérence

Nous avons vu dans ce qui précède que la résolution dépend de la longueur de l’antenne. Cependant : encombrement, coût, maniabilité. linéaire, il est possible d’utiliser le déplacement de l’antenne physique pour reconstruire une antenne virtuelle plus large. C’est le cas du

Un intérêt particulier d’un tel procédé est qu’en adaptant la taille de l’antenne virtuelle à la portée, la pouvoir intégrer l’antenne, il faut que les ire que la partie des signaux synthétisés

Les capteurs en cohérences pour cette zone de l’image sont donc compris dans des abscisses :

Trajectoire du sonar













−

∈

R

L

R

L

x

2

;

2

λ

λ

avec Le, la longueur de l’antenne d’émission. La taille de l’antenne synthétique

est donc déterminée par l’antenne d’émission : R L L e s

λ

En remplaçant dans l’expression de la résolution dans le cas synthétique, on obtient :

2 2 e e synth az L R R L = =

_λλ

δ

Ce qui signifie bien que la résolution d’un sonar à antenne synthétique ne dépend ni de la portée, ni de la longueur d’onde, mais uniquement de la longueur de l’antenne d’émission.

Figure 41 : Illustration de la constance de la résolution dans le cadre d'un sonar à antenne synthétique (les cibles de la scène sont toutes des plots de 1mx1mx1m)

300m

3.2.4. Méthode de synthèse non-cohérente (Echographie)

Comme nous l’avons décrit précédemment le phénomène de speckle est dû aux interférences constructives et destructives du signal rétrodiffusé. Il réduit la quantité d’information discernable sur l’image. Le speckle en imagerie acoustique ou optique cohérente peut être réduit de diverses façons telles que l’imagerie multi fréquentielle ou la composition spatiale synthétique non cohérente (synthetic compound). Ces méthodes de réduction du speckle impliquent une sommation d’images dont les speckles sont différents. Dans le cas de l’imagerie multi-fréquentielle les images sommées ont été acquises pour des fréquences d’insonification différentes. Dans le cas du synthetic compound, les images sommées ont été acquises après déplacement de l’antenne et donc la scène est observée sous différents angles. Pour des angles de vues suffisamment différents entre deux acquisitions, les images formées deviennent partiellement ou complètement incohérentes. L’intérêt de la réduction du speckle est qu’elle permet une meilleure définition des contours des structures ainsi qu’une amélioration du rapport signal à bruit. Cependant elle engendre également une dégradation de la résolution du fait de l’effet de filtrage passe-bas induit par la sommation incohérente.6

6

Il est intéressant de noter que cette technique (Spatial Synthetic Compound) est analogue au « filtrage en sous-bandes » de l’imagerie radar.