Télédétection, traitement d’image et réalité virtuelle
Personnel et localisation
Responsable technique et contact : Stéphane Le Mouélic
Liste des personnes exerçant sur la plateforme : Manuel Giraud, Marion Massé
Localisation : Nantes
Présentation
La télédétection est un outil utilisé de manière transverse dans le cadre de nos recherches sur l’étude de la Terre et des planètes. Nous travaillons en particulier sur le calcul de modèles numériques de terrain (Terre, planètes et expériences analogiques de labo), sur la réalisation de cartes de composition minéralogique des surfaces planétaires à partir de spectro-imagerie (Terre/Planètes et Lunes), et des cartes d’espèces végétales (Terre).
Pour cela, notre laboratoire dispose de deux jeux de caméras hyperspectrales (HySPEX). Un jeu est installé de manière fixe en laboratoire, et l’autre peut être utilisé dans un avion, et fonctionne de manière couplée avec un LIDAR, équipement géré par l’OSUNA. Notre laboratoire est également impliqué dans les équipes scientifiques de plusieurs missions spatiales internationales (Mars Express, MRO, TGO, MSL, Mars2020, Cassini, JUICE, MMX….), ce qui nous garanti un accès privilégié à de nombreux jeux de données d’imagerie et spectroscopie planétaire (imagerie radar, visible, infrarouge, photographies très haute résolution, imagerie stéréo), notamment de Mars et des satellites des planètes géantes. Nous traitons les données avec des langages de programmation et des logiciels dédiés tels qu’IDL/ENVI, ISIS, Erdas IMAGINE, LPS, Socet Set, Agisoft Metashape, ArcGIS/QGIS, Unity3D. Nous développons également des algorithmes propres à nos besoins de recherches. Nous utilisons aussi la réalité virtuelle et la réalité augmentée pour manipuler et visualiser des données de manière immersive. L’immersion dans le monde virtuel, recréé à partir des données d’imagerie (in situ/aéroportée/satellite), permet aux planétologues et géologues de se rendre virtuellement « sur le terrain », facilitant ainsi la compréhension des processus ayant façonné les paysages des surfaces planétaires.
Équipements
Nos domaines d’expertise recouvrent les thématiques liées à l’imagerie hyperspesctrale visible et proche infrarouge, au LIDAR aéroporté, à la photogrammétrie, à l’imagerie stéréoscopique, ainsi que la réalité virtuelle en géoscience.
En plus de nos stations de calcul informatiques, nos principaux équipements sont les suivants:
– Les caméras hyperspectrales : ce type de capteur passif permet de réaliser des centaines de photographies d’une même zone dans des longueurs d’ondes différentes. Pour chaque pixel d’une image hyperspectrale, nous disposons ainsi d’un spectre visible-proche infrarouge, ce qui permet de remonter à la composition des éléments constitutifs de ce pixel. Notre laboratoire est équipé d’une plateforme hyperspectrale Hyspex (Norsk Elektro OptiKK), qui se compose de caméras de terrain (utilisées dans des campagnes aéroportées, éventuellement couplées à un LIDAR) et d’un jeu de caméras fixes de laboratoire, observant à des distances de 30 cm à 1m. Ces deux ensembles permettent de réaliser des images hyperspectrales sur la gamme 0.4-2.5 µm.
– Les casques de réalité virtuelle : nous disposons de plusieurs casques de réalité virtuelle (Oculus rift, HTC Vive pro, HP reverb, Oculus Quest), permettant une utilisation simultanée en réseau,
– Le CAVE : ce système de réalité virtuelle est composé de 4 vidéoprojecteurs 3D projetant des images sur trois mûrs de 2x3m plus le sol,
– Appareil photo réflex plein format (Nikon D750, Nikon Z7II), utilisé pour les applications de photogrammétrie.
Exemples de scènes de réalité virtuelle
> La liste ci-dessous donne quelques exemples d’environnements collaboratifs à visiter en réalité virtuelle, sur certains sites d’étude que nous avons reconstitués par photogrammétrie et imagerie satellite. Ces scènes sont en libre accès sur la plateforme SteamVR (nécessite juste un casque de réalité virtuelle et un compte sur la plateforme Steam, et l’installation de l’application gratuite SteamVR):
- Kimberley, Gale cratère, Mars (Affleurement géologique sur le trajet du rover martien Curiosity, ref. Caravaca et al., Planet. Space Sci., 2020, DOI:10.1016/j.pss.2019.104808)
- Taurus Littrow, site d’atterrissage d’Apollo 17, Lune (Brèches d’impact sur la Lune, et échantillons lunaires associés, ref. Le Mouélic et al., Planet. Space Sci., 2024, DOI:10.1016/j.pss.2023.105813)
- L’abri Otello (Saint-Rémy-de-provence dans les Alpilles, parois ornées datant du néolithique, que nous avons étudiées en imagerie hyperspectrale, ref. Defrasnes et al., Archeological and Anthropological Science, 2023, DOI:10.1007/s12520-023-01812-6)
- Pénestin, Plage de la Mine d’or (Site d’intérêt géologique dans le Morbihan, ref Caravaca et al., VGC, 2021, HAL)
- L’affleurement “La Tarta” à Ténérife (Site d’étude étudié du camp de terrain des étudiants de Master 2)
- La chapelle des Scrovegni (l’une des premières représentations de la comète de Halley dans l’art pictural)
- La zone de “Ogre Hill” sur le trajet du rover martien Curiosity (dépôts sédimentaires et éoliens)
- La coulée du Salagou (exemple d’orgues basaltiques, site situé au nord de Montpellier, visité par les étudiants de L3 lors de leur camp de terrain annuel)
- Extraits de la tapisserie de Bayeux replacés dans la cathédrale de Bayeux (permettant de voir l’une des plus anciennes représentations de la comète de Halley)
- Voir LPG-3D pour d’autres réalisations…
Galerie de modèles 3D
> Une partie des modèles 3D de roches, de fossiles, et d’affleurements géologiques (Terre, Lune, Mars,…) que nous avons produit peuvent se retrouver sur Sketchfab via ce lien: Galerie de modèles 3D
Exemples de reconstitution 3D :
Thèmes associés
Systèmes Littoraux et Marins, Terre, Planètes et Lunes
Financements
CNRS, Nantes Université, FEDER, Région Pays de la Loire, Contrat Plan Etat-Région, CNES