Soutenance de thèse de Romain FETICK
Ecole Doctorale
Physique et Sciences de la Matière
Spécialité
PHYSIQUE & SCIENCES DE LA MATIERE - Spécialité : OPTIQUE, PHOTONIQUE ET TRAITEMENT D'IMAGE
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
traitement d'image,optique adaptative,images haute résolution,visible,observation de satellites,astronomie
Keywords
image processing,adaptive optics,high resolution imaging,visible,satellite observation,astronomy
Titre de thèse
Traitement d'images corrigées par optique adaptative: estimation paramétrique de la réponse impulsionnelle et déconvolution
Post-processing for adaptive optics corrected images: parametric estimation of the point spread function and deconvolution
Date
Jeudi 1 Octobre 2020
à 10:00
Adresse
Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
38 rue Frédéric Joliot Curie
13388 Marseille
Amphithéâtre
Jury
Directeur de these | M. Thierry FUSCO | ONERA |
Rapporteur | M. David MOUILLET | Université Grenoble Alpes |
Rapporteur | M. Jean-François GIOVANNELLI | Université de Bordeaux |
Directeur de these | M. Laurent MUGNIER | ONERA |
CoDirecteur de these | M. Benoît NEICHEL | Laboratoire d'Astrophysiqe de Marseille |
Examinateur | Mme Magali DELEUIL | Université Aix Marseille |
Examinateur | Mme Karine PERRAUT | Université Grenoble Alpes |
Examinateur | M. Franck MARCHIS | SETI Institute |
Résumé de la thèse
La résolution des images astronomiques est sévèrement dégradée par la turbulence atmosphérique. La réponse impulsionnelle (Point Spread Function, PSF) du système dimagerie, télescope et atmosphère, est étendue et ne permet pas de dépasser la limite de diffraction dun télescope de quelques dizaines de centimètres dans le visible. Loptique adaptative (OA) est une correction en temps réel de la turbulence atmosphérique qui augmente considérablement la résolution du système. Cependant la correction dOA dans la bande visible est seulement partielle. La déconvolution est une technique de traitement a posteriori qui permet de restaurer linformation contenue dans limage mais qui a été atténuée par la turbulence. Cette déconvolution nécessite lutilisation de la PSF du système, souvent inconnue ou incorrectement estimée. Le travail présenté ici montre lintérêt dutiliser un modèle paramétrique de PSF en traitement dimage. Les deux grands axes de ce travail sont alors i) la création et validation dun modèle de PSF adapté à la correction OA et ii) lutilisation de ce modèle de PSF pour la déconvolution. Le modèle proposé ici inclut des paramètres physiques, dont le paramètre de Fried qui indique la force de la turbulence ou la variance de phase corrigée par OA. Grâce à son origine physique, ce modèle de PSF corrigée par OA est précis sur la forme de la PSF et ses paramètres peuvent être déterminés par télémétrie. La robustesse et adaptabilité du modèle sont validées notamment sur limageur SPHERE/Zimpol et sur le spectro-imageur MUSE du VLT. Ensuite le modèle est utilisé en déconvolution dimages astronomiques. Nous montrons que la déconvolution jointe qui estime à la fois la PSF et lobjet est dégénérée. A la place nous utilisons une technique dite de marginalisation : limage est utilisée pour estimer dans un premier temps uniquement la PSF. Puis la PSF est injectée à nouveau dans un algorithme de déconvolution non myope. Les techniques de déconvolution avec PSF paramétriques sont appliquées à lESO Large Program dobservation dastéroïdes de la ceinture principale.
Thesis resume
Imaging resolution is severely reduced in astronomy due to the atmospheric turbulence. The resulting Point Spread Function (PSF) is large and is equivalent to the one of a diffraction limited telescope of a dozen of centimetres in the visible. Adaptive Optics (AO) is a real time compensation of the turbulence significantly increasing the resolution. However AO correction in the visible wavelength is only partial. The deconvolution post-processing technique restores the information contained in the image although attenuated by the turbulence effect. This deconvolution requires the input of the PSF, often unknown or poorly known in astronomy. The current work focuses on i) writing and validating a PSF model dedicated to AO observations, and ii) the usage of this PSF model for deconvolution purposes. The PSF model developed here includes physical parameters such as the Fried parameter or the AO residual phase variance. Thanks to this physical origin, this PSF model precisely fits the AO PSF shape and its parameters may be constrained by telemetry. Robustness and versatility of the model are proven on the SPHERE/Zimpol imager and the MUSE spectro-imager from VLT. Then the model is used for deconvolution of astronomical images. We show that the joint deconvolution, that estimates simultaneously the object and the PSF, is degenerated. Instead we use the marginal approach: the image is use to estimate first the PSF, the object is estimated only in a second step. These deconvolution techniques using parametric PSF are applied on asteroid images from the ESO Large Program.