Fusion Multi-Capteurs


SEMANTIC TS met en œuvre la méthode de fusion multi-capteurs qu’elle développe depuis 2006 au travers de contrats de R&D pour le compte de la DGA. Les moyens suivants sont mis en œuvre :

  • Le navire océanographique SEMANTIC, dédié à la reconnaissance des fonds marins et présentant un très faible tirant d’eau

  • Le sonar latéral interféromètre GEOSWATH qui permet d’établir l’imagerie sonar latéral en même temps que la bathymétrie multifaisceaux

  • Un sonar latéral complémentaire à plus haute fréquence

  • La méthode DIVA de Détection & Inspection Verticale Acoustique qu’elle a mise au point de 2003 à 2005

  • La méthode de classification des sédiments marins CLASS

Les moyens et méthodes sont opérés simultanément.

, Fusion Multi-Capteurs
Principe d’acquisition multi-capteurs
En résumé, les outils sonars mis en œuvre (sondeur mono-faisceaux (38kHz & 200 kHz), multi-faisceaux, sonar latéral à 250 kHz, 100 kHz, 400 kHz, 450kHz, 900 kHz)
permettent d’approcher de manière différente (type de phénomène physique mis en jeu, résolution, incidence angulaire …) les caractéristiques des fonds marins.
Dans une chaîne d’instrumentation, chaque capteur joue un rôle spécifique. En augmentant le nombre (et la nature) des capteurs, l’ensemble des informations collectées
permet une meilleure compréhension du milieu exploré.
Le choix du sonar latéral utilisé dépend de l’objectif de la mission. Selon les éléments à cartographier (végétations, roches, sédiments …)
SEMANTIC TS définit le sonar à utiliser, c’est-à-dire celui dont la fréquence va permettre une détection optimale.

Principe de la méthode de fusion multi-capteurs

SEMANTIC TS réalise la fusion des informations provenant de différents capteurs, à savoir :

  • La bathymétrie 3D renseignant sur la topographie du fond obtenue en même temps que l’imagerie sonar latéral de coque
  • La micro rugosité bathymétrique (extraite de la bathymétrie fine, c’est-à-dire haute résolution)
    fournissant des informations sur la couverture végétale du fond. En dehors de la précision fournie qui
    permet d’obtenir la bathymétrie fine, le respect des méthodes d’acquisition (précision de la centrale-GPS
    + correction des profils de célérité) permet d’obtenir des cartographies de la micro-rugosité du fond.
    Celle-ci constitue un élément essentiel, car très informatif, de la méthode de fusion multi-capteurs.
    Elle n’est accessible que si la chaine des précisions d’acquisition est respectée à l’échelle centimétrique.
    Elle découle d’un travail de mesure « propre », ne nécessite pas de contrainte en sus de celles du sonar
    latéral (qui fourni déjà la bathymétrie multi-faisceaux en sus) et n’a pas de coût supplémentaire.
  • L’imagerie sonar latéral, le niveau de gris renseignant sur la réflectivité et donc sur la nature de la
    couverture (végétale ou non) du fond
  • L’information de présence ou d’absence de végétation fournie par la méthode DIVA
  • La nature des fonds fournie par la méthode CLASS (Classification des Sédiments Superficiels)

Le concept de fusion des données multi-capteurs est innovant et très puissant. Il permet d’établir des
cartographies extrêmement précises des biocénoses situées sur le fond de façon aisée c’est-à-dire en diminuant
les besoins en vérité terrain (plongeur, caméra).

Clé de voûte de la méthode de fusion multi-capteurs : le logiciel POSEIDON

Si l’intégralité des informations acquises n’est pas visionnée en temps réel, l’interprétation des données – dans le but de déduire les caractéristiques physiques et/ou biologiques du milieu – ne peut se faire de manière efficace. C’est la raison pour laquelle SEMANTIC TS a développé un logiciel (POSEIDON) permettant la fusion de l’ensemble des capteurs mis en œuvre lors des sorties en mer.

Ce logiciel est la clé de voûte de l’architecture du système de mesures en mer; il est à la fois Chef d’orchestre, SIG et traiteur de données, puisqu’il gère :

  • la navigation du bateau (fonction du pilotage automatique, du positionnement en temps réel, de la lecture de cartes marines électroniques),
  • la synchronisation des enregistrements
  • les communications entre les appareillages,
  • que le traitement et le stockage des données brutes des capteurs.
  • la fusion multi-capteur
  • ainsi que l’édition de cartographies et les différentes fonctionnalités SIG

 

, Fusion Multi-Capteurs
Illustration des qualités informatives de la microrugosité : la zone sombre de la vue aérienne est peu rugueuse et correspond, non pas à des
posidonies, mais à un sédiment de type sable grossier, la zone claire étant constituée de sable fin. Les zones rugueuses correspondent à l’herbier
de posidonies : dans ce cas le contourage des zones rugueuses permet de définir les zones d’herbier

, Fusion Multi-Capteurs
Mosaïque sonar latéral de la zone précédente

, Fusion Multi-Capteurs
Exemple de mosaïque sonar latéral de la zone précédente à laquelle sont superposés les résultats de la méthode DIVA : en vert présence de végétation – en jaune : sédiment meuble.

, Fusion Multi-Capteurs
Analyse de la mosaïque sonal : définition de zones larges de réponse acoustique homogène et interprétation à l’aide de photos géoréférencées