Impact de l'hétérogénéité de surface sur le signal en entrée d'un capteur infrarouge thermique : prise en compte de l'aspect directionnel

par Laurent Coret

Thèse de doctorat en Signal, image et acoustique

Sous la direction de Xavier Briottet.

Soutenue en 2002

à École nationale supérieure de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse ; 1972-2007) .

mots clés

• Hétérogénéité
• Flux
• Température de surface
• Émissivité directionnelle
• Effet directionnel
• Contrôle non destructif par thermographie infrarouge -- Thèses et écrits académiques
• Température -- Thèses et écrits académiques
• Surfaces -- Thèses et écrits académiques
• Anisotropie -- Thèses et écrits académiques

Résumé

L'objectif des travaux menés dans cette thèse est d'appréhender les effets de l'hétérogénéité de surface sur des mesures de télédétection infrarouge. Le principal modèle de changement d'échelle consiste en l'agrégation des grandeurs physiques observables sur des grilles de cellule de tailles variables. En l'appliquant à l'équation du bilan radiométrique, les paramètres thermo-optiques de la surface hétérogène sont définis. La température équivalente obtenue dépend des températures et émissivités locales et de la longueur d'onde. Du fait de son intérêt croissant dans l'étude des surfaces naturelles, l'aspect directionnel est abordé. Un modèle de luminance directionnelle, basé sur le principe d'agrégation, est proposé. Il nécessite la définition de la configuration géométrique d'observation et l'estimation de la luminance directionnelle pour une surface plane et homogène. L'étude de sensibilité du signal aux hétérogénéités de surface montre l'importance: (i) de la variation spatiale de la température de surface qui entraîne des effets directionnels de près de 4K sur la température équivalente et (ii) de l'anisotropie de l'émissivité entraînant des variations angulaires de la luminance de près de 10%. Des mesures réalisées sur le site PIRRENE au cours de l'été 2001 valide le principe de l'agrégation directionnelle, ainsi que le modèle développé, dans le cas d'une surface artificielle plane. Enfin, des mesures réalisées sur du gazon permettent d'appliquer le principe d'agrégation sur une surface naturelle et de faire apparaître les limitations du modèle actuel.

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