Academic literature on the topic 'Simulations radiométriques'

Cette thèse a pour but d'améliorer le rendement scientifique de deux instruments spatiaux à bord de deux missions de l'ESA axées sur la formation planétaire, les dynamiques de surface et l'habitabilité au sein de notre système solaire. Les travaux de recherche se sont principalement concentrés sur l'étalonnage et la simulation des performances de deux instruments visible et infrarouge de pointe : le spectromètre MAJIS (Moons And Jupiter Imaging Spectrometer) sur la mission JUICE (Jupiter ICy moons Explorer) vers le système jovien et SIMBIO-SYS (Spectrometer and Imagers for MPO Bepicolombo Integrated Observatory SYStem) à bord de la mission BepiColombo vers Mercure. Des données d'étalonnage provenant de campagnes sol et de mesures en vol ont été analysées pour effectuer une caractérisation des deux détecteurs de MAJIS ainsi qu'un étalonnage spectral et spatial de MAJIS et radiométrique croisé de SIMBIO-SYS. Différentes métriques ont été caractérisées pour déterminer et documenter les performances et le comportement de ces instruments. En outre, sur la base des résultats de l'étalonnage, un module dédié aux simulations radiométriques et à l'optimisation des stratégies observationnelles a été développé pour MAJIS. Ce module permet de prédire les rapports signal/bruit et d'identifier les réglages instrumentaux qui permettent de maximiser le rendement scientifique de l'instrument. En faisant progresser l'étalonnage de ces instruments et en proposant des solutions aux défis opérationnels, cette thèse soutient les deux principales missions planétaires actuelles de l'ESA et introduit des méthodologies et des approches qui pourraient servir de base à de futures missions
This thesis aims to advance planetary exploration instrumentation by improving the scientific return of two ESA missions focused on planetary formation, surface dynamics, and habitability within our Solar System. The work focuses on the calibration and performance simulation of two advanced visible-to-infrared instruments: the MAJIS (Moons And Jupiter Imaging Spectrometer) spectrometer on the JUICE (Jupiter Icy moons Explorer) mission to the Jovian system and the SIMBIO-SYS (Spectrometer and Imagers for MPO Bepicolombo Integrated Observatory SYStem) aboard the BepiColombo mission to Mercury. Calibration data from ground campaigns and in-flight measurements were analyzed to complete detector characterization, spectral and spatial calibration, and radiometric cross-calibration. These efforts established reference values for instrument performance and behavior across key metrics. Additionally, based on the calibration results, a radiometric simulator and observational strategy optimization framework was developed for MAJIS. This framework enables the prediction of signal-to-noise ratios and identifies instrumental settings that maximize scientific return. By advancing calibration understanding and addressing operational challenges, this thesis supports the primary planetary missions of ESA and introduces methodologies and approaches that could serve as a foundation for future missions

Le système Catopsys est un système projecteur-miroir-caméra à placer dans une pièce d'habitation quelconque. Il constitue un moyen abordable (coût, installation, utilisation) de réaliser toutes sortes d'applications de réalité mixte immersives. L'objectif de cette thèse est d'étudier et d'optimiser la chaîne de traitement radiométrique mise en oeuvre à travers ce système. Tout d'abord, les perturbations radiométriques de la caméra sont étudiées puis une méthode de correction, applicable au système Catopsys, est mise au point. Ceci permet, de façon relativement fidèle, d'acquérir l'environnement réel et d'estimer les perturbations issues du projecteur et de la pièce. L'influence du projecteur et de la pièce, utilisée comme écran de projection, sur l'image visible par l'utilisateur, est ensuite étudiée. Une méthode de compensation de la projection, permettant de rendre l'image visible plus proche de l'image voulue, est proposée. Après une étude de la géométrie du système Catopsys, des méthodes de simulation d'éclairage spécifiques, dérivées de la méthode de lancer de rayons, sont proposées. Enfin, les possibilités fournies par le système pour des applications de réalité mixte ainsi que leur intégration dans la chaîne de traitement sont étudiées. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont permis de participer à la mise au point du système Catopsys, d'étudier la faisabilité de différentes fonctionnalités et d'en réaliser certaines. Ils ont également donné lieu à la publication de plusieurs papiers (une conférence internationale, une revue nationale, une conférence nationale)
The Catopsys system is a projector-miror-camera system which can be set in any room. It is an affordable way (not expensive, easy to install and easy to use) to perform various kinds of immersive mixed reality applications. The aim of this thesis is to study and optimize the radiometric process established through such system. First of all, radiometric perturbations of the camera are studied, then a correction method, which can be implemented in the Catopsys system, is described. This enables the system to capture, quite faithfully, the real environment and to estimate the perturbations caused by the projector or the room. The behaviour of the projector and the repercussion of using the room as a projection screen are then studied. A radiometric compensation method of the projection is proposed. This method makes the displayed image be more similar to the desired one. After a geometric study of the Catospys system, specific rendering methods, based on ray tracing, are proposed. Finally, the features provides by the system to perform mixed reality applications, as well as their integration in the system workflow are detailled. Works done during this thesis permitted us to collaborate to the conception of the Catopsys system, to evaluate the feasibility of some features, to implement some of them and to publish several papers (one international conference, one national journal, one national conference)

Le système Catopsys est un système projecteur-miroir-caméra à placer dans une pièce d'habitation quelconque. Il constitue un moyen abordable (coût, installation, utilisation) de réaliser toutes sortes d'applications de réalité mixte immersives. L'objectif de cette thèse est d'étudier et d'optimiser la chaîne de traitement radiométrique mise en oeuvre à travers ce système. Tout d'abord, les perturbations radiométriques de la caméra sont étudiées puis une méthode de correction, applicable au système Catopsys, est mise au point. Ceci permet, de façon relativement fidèle, d'acquérir l'environnement réel et d'estimer les perturbations issues du projecteur et de la pièce. L'influence du projecteur et de la pièce, utilisée comme écran de projection, sur l'image visible par l'utilisateur, est ensuite étudiée. Une méthode de compensation de la projection, permettant de rendre l'image visible plus proche de l'image voulue, est proposée. Après une étude de la géométrie du système Catopsys, des méthodes de simulation d'éclairage spécifiques, dérivées de la méthode de lancer de rayons, sont proposées. Enfin, les possibilités fournies par le système pour des applications de réalité mixte ainsi que leur intégration dans la chaîne de traitement sont étudiées. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont permis de participer à la mise au point du système Catopsys, d'étudier la faisabilité de différentes fonctionnalités et d'en réaliser certaines. Ils ont également donné lieu à la publication de plusieurs papiers (une conférence internationale, une revue nationale, une conférence nationale).

Un regain d'intérêt pour la télédétection de la salinité de surface de l'océan (SSS) par radiométrie en bande-L (21cm) est apparu dans les années 1990 et a conduit au lancement des missions spatiales SMOS (nov. 2009) et Aquarius (juin 2011). Cependant, en raison du faible rapport signal sur bruit, l'inversion de la SSS à partir des mesures radiométriques en bande-L est très difficile. Ce travail porte sur l'étude de la signature radiométrique en bande-L des propriétés de la surface de l'océan (en particulier SSS et rugosité) à partir des mesures du radiomètre aéroporté en bande-L CAROLS, acquises dans le golfe de Gascogne en 2009 et 2010. Une première étude a montré que la SSS déduite des mesures du radiomètre CAROLS était précise à mieux que 0.3 pss dans une zone de forte variabilité spatio-temporelle avec une meilleure précision que les modèles océanographiques côtiers. La seconde étude qui combine les mesures passives (CAROLS) et active (diffusiomètre en bande-C STORM) a mis en évidence l'amélioration des nouveaux modèles de rugosité par rapport aux modèles pré-lancement satellitaires. Par ailleurs, l'étude a montré l'importance de la prise en compte des moyennes et grandes échelles de rugosité (> 20 cm) pour l'interprétation des mesures radiomé- triques loin du nadir.

Ce travail est dédié à la simulation d’écoulements multidimensionnels de gaz raréfiés dans un domaine où l’interface avec le solide est mobile. Le comportement du gaz est modélisé par un modèle de type BGK de l’équation de Boltzmann et une méthode déterministe de vitesses discrètes est utilisée pour discrétiser l’espace des vitesses microscopiques.Dans ce document, nous proposons tout d’abord trois discrétisations spatiales du modèle qui permettent la prise en compte du mouvement des parois solides, grâce à un traitement spécifique des conditions aux limites. Ces approches sont implémentées et validées pour plusieurs cas unidimensionnels et à la suite de cette étude, la méthode maille coupée est choisie pour une extension à des écoulements de dimensions plus élevées.La suite du travail présente l’algorithme utilisé pour la simulation d’écoulements 2D et 3D. La précision et la robustesse de l’implémentation sont mises en avant grâce à la simulation de nombreux cas tests, dont les résultats sont comparés à ceux issus de la littérature. La méthode maille coupée a notamment été optimisée par une technique de raffinement de maillage adaptatif. La simulation instationnaire 3D de la rotation des pâles du radiomètre de Crookes illustre pleinement le potentiel de la méthode
This work is devoted to the multidimentional simulation of rarefied gases in a domain with moving boundary. The governing equation is given by BGKtype model of Boltzmann equation and velocity space is discretized with a standard discrete velocity method.We first propose three space discretizations that take boundary motion into account by specific treatment of the boundary conditions. These approaches are implemented and validated for several 1D flows. Based on this study, the cut cell method is chosen to be extend to multidimentional flows.Then we detail the cut cell algorithm for 2D and 3D flow simulations. Robustness and accuracy of the implementation are investigated through the simulation of numerous test cases. Our results are rigorously compared to the ones coming from the literature and good agreement is shown. The cut cell method has been optimized with an adaptive refinement mesh technique. The 3D unstationary simulation of the Crookes radiometer rotating vanes is a perfect illustration of the method potential