Imagerie polarimétrique active adaptative infrarouge pour des applications de détection et de décamouflage

par Nicolas Vannier

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de François Goudail.

Soutenue le 18-11-2016

à Paris Saclay , dans le cadre de Electrical, Optical, Bio - physics and Engineering , en partenariat avec Laboratoire Charles Fabry / Spim (laboratoire) .

Le président du jury était Marie-Claire Schanne-Klein.

Le jury était composé de François Goudail, Jihad Zallat, Philippe Adam.

Les rapporteurs étaient Mehdi Alouini, Xavier Orlik.


  • Résumé

    Nous avons développé et construit un imageur polarimétrique actif avec une illumination laser à la longueurd'onde 1:55 um. Il peut générer et analyser tous les états de polarisation de la sphère de Poincaré. Il permetde réaliser une optimisation polarimétrique du contraste en analysant la scène à l'aide d'un algorithme desegmentation ultra rapide basé sur des contours actifs. Cet imageur nous permet de comparer plusieursmodalités d'imagerie possédant des nombres de degrés de liberté polarimétrique différents. Nous effectuons ladétection d'objets manufacturés dans différents environnements avec l'imagerie polarimétrique active pourillustrer les capacités de ces modalités. Nous démontrons l'effcacité de l'imagerie polarimétrique active pourdes applications de décamouffage et de détection d'objets dangereux, et mettons en évidence lescaractéristiques qu'un imageur polarimétrique doit posséder pour ce type d'applications. Nous montrons quedans la majorité des scénarios étudiés, les matrices de Mueller sont presque diagonales, et que desperformances de détection satisfaisante peuvent être atteintes avec des imageurs polarimétriques plus simplesqui ont un nombre de degrés de liberté réduit. De plus, la normalisation de l'intensité des images est unecondition nécessaire pour mieux révéler le contraste polarimétrique.

  • Titre traduit

    Active adaptative infrared polarimetric imager for detection and decamouflage applications


  • Résumé

    We designed and built an active polarimetric imager with laser illumination at 1:55 um wavelength. It cangenerate and analyze any polarization state on the Poincaré sphere. It let us the possibility to perform apolarimetric contrast optimization by analyzing the scene with an ultrafast active-contour-based segmentationalgorithm. This imagins systeme allow to compare several imaging modes having different numbers ofpolarimetric degrees of freedom. We address the detection of manufactured objects in different types ofenvironments with active polarimetric imaging to illustrate the capabilities of the techniques. We demonstratethe effciency of active polarimetric imaging for decamouffage and hazardous object detection, and underlinethe characteristics that a polarimetric imager aimed at this type of application should possess. We show thatin most encountered scenarios the Mueller matrices are nearly diagonal, and suffcient detection performancecan be obtained with simple polarimetric imaging systems having reduced degrees of freedom. Moreover,intensity normalization of images is of paramount importance to better reveal polarimetric contrast.


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