Publié le 27 octobre 2003
Introduction
Lorsqu'on parle de résolution en télédétection, on pense le plus souvent à la résolution spatiale ou à la résolution temporelle. Cependant, la résolution spectrale et la résolution radiométrique sont également des caractéristiques importantes des images satellites. Voyons de plus près ce qu'est la résolution radiométrique.
Un peu de télédétection
La résolution est un des aspects les plus importants en télédétection. On distingue:
- la résolution temporelle (fréquence à laquelle une même zone est imagée par un capteur)
- la résolution spatiale (ou résolution au sol: superficie réelle couverte par un pixel sur l'image)
-
la résolution spectrale (ou largeur de la bande spectrale: aptitude d'un système de détection à distinguer des rayonnements électromagnétiques de fréquences différentes)
- la résolution radiométrique
La résolution radiométrique est définie comme l'énergie qui est nécessaire pour augmenter d'une unité la valeur d'un pixel. Elle définit donc le nombre de valeurs (de gris) utilisées dans une image.
L'écart radiométrique est le nombre maximal de valeurs qui peuvent être mesurées par un capteur. Pour la plupart des capteurs, ce nombre est 255. Cela signifie que le plus petit signal détectable sera enregistré avec une valeur 0 et le signal le plus fort sera enregistré avec une valeur de 255. On parle d'une résolution 8 bits (binary digits, donc 2 exposant 8 valeurs).
|
Nombre de bits |
Nombre de valeurs de gris |
Ecart |
|
1 |
2 |
0-1 |
|
2 |
4 |
0-3 |
|
3 |
8 |
0-7 |
|
4 |
16 |
0-15 |
|
5 |
32 |
0-31 |
|
6 |
64 |
0-63 |
|
7 |
128 |
0-127 |
|
8 |
256 |
0-255 |
|
9 |
512 |
0-511 |
|
10 |
1024 |
0-1023 |
On utilise souvent DN (pour 'digital number') pour exprimer la valeur des pixels.
Voyons ci-dessous l'effet de la résolution radiométrique sur une image.
Les images
L'image utilisée pour illustrer la résolution radiométrique est une image Landsat du point le plus occidental de l'Europe, les fjords de l'Ouest en Islande.
Bien que cette succession de presqu'îles ne représente qu'un 1/8 de la superficie de l'Islande, leur côtes forment de la moitié du littoral islandais.
Image Landsat 7 du 6 juin 2000. © NASA GSFC. Cliquez sur l'image pour une plus grande résolution
Le capteur à bord de Landsat 7 enregistre ses images au format 8 bits. Pour chaque canal, les valeurs enregistrées iront donc de 0 à 255.
Ci-dessous, une séquence d'images avec des résolutions radiométriques décroissantes :
image 8 bits
image 6 bits
image 4 bits
image 2 bits
image 7 bits
image 5 bits
image 3 bits
image 1 bit
Notre oeil ne nous permet de déceler des différences qu'à partir de 5 bits. La raison en est que l'image 8 bits originale n'utilise pas toutes les valeurs disponibles (de 0 à 255). Une image Landsat typique utilise 75 à 150 des 256 valeurs possibles.
Pourquoi le reste n'est-il pas utilisé ?
Un capteur doit 'photographier' de nombreuses surfaces différentes sur terre: de l'eau (très peu de réflexion), de la végétation, des zones urbaines, des déserts, de la neige, de la glace (avec une reflexion très importante)... Comme ces différentes surfaces vont réfléchir la lumière incidente avec des intensités très variables, le capteur doit être conçu pour ne pas être 'aveuglé', ce qui explique pourquoi il n'utilise pas toutes les valeurs possibles.
En résumé et pour simplifier, nous pouvons dire que la résolution radiométrique va définir le nombre de valeurs de gris que l'on va retrouver dans une image.