III.2.Traitement et corrections des données

Deux grands types de problèmes se posent lors de l’acquisition: les problèmes de géométrie (aspect géométrique : obliquité des rayons, pente du fond et ses irrégularités) et les problèmes de mise en évidence des informations (aspect radiométrique) contenues dans les signaux reçus, souvent déteriorés par des défauts émanant des capteurs eux-mêmes (halos, différence de gain entre les deux voies...) ou liés aux conditions de mise en œuvre.

III.2.1 Les aspects géométrique

A. Distortions géométriques inhérentes au principe du sonar latéral

Sur un fond plat :

Les rayons sonores issus du transducteur sont enregistrés selon une fonction du temps et représentent une distance oblique. On peut relier cette distance à l'horizontale par une relation simple :

 

 X2 + H2 = R2

avec:

H = hauteur du sonar par rapport au fond,

X = distance au sol

R= distance oblique

Si le fond de la mer est plat, cette correction, dite d'obliquité ou d'anamorphose, est facilement réalisable. Elle consiste à positionner chaque point image à sa distance X correspondante. La plupart des systèmes "temps réel" visualisent des images redressées à l'aide de ce procédé. Cette correction nécessite une bonne connaissance, à tout moment, de l'altitude du poisson.


Sur un fond en pente :

Lorsque le fond est en pente, la correction d'anamorphose est plus délicate . L'estimation de la pente se fait à partir des premiers échos reçus sur la voie droite et sur la voie gauche. Lorsque l'on a déterminé la pente, on applique la loi suivante :

X=(d²-h²)½ cos(a) + h sin(a)

 

h = hauteur d'eau sous le poisson,
d = distance oblique,
a = angle de la pente
 

 

Lorsque le fond est accidenté, le réarrangement des pixels suivant la distance horizontale croissante devient très difficile. Seule une étude bathymétrique précise permet de replacer chaque échantillon à sa vraie place. Des problèmes de diaphonie (recopie des informations d'une voie sur l'autre) sont cependant susceptibles de se poser.

Quelque soit le type de fond, ces corrections nécessitent de connaître, le mieux possible, la hauteur du sonar par rapport au fond.

Cette information doit être tirée du signal sonar lui-même, et en particulier du premier écho significatif du signal. La détection de hauteur consiste à estimer ce premier écho. On déduit la hauteur pour le point dont l'intensité de l'écho dépasse un seuil.

Détermination de la hauteur du poisson.
H=hauteur :

B. Correction de vitesse

Le temps de formation d'une ligne est toujours la même. Par contre, la vitesse du sonar varie. Si on représentait l'image uniquement par juxtaposition des lignes acquises, on observerait des déformations d'image liées à la variation de vitesse du sonar.

La correction de vitesse consiste à re-échantillonner le signal d'un pas constant en distance mais dans le sens d'avancement du sonar. Pour réaliser cette opération, on utilise, soit les informations fournies par un loch monté sur le poisson, soit un loch monté en parallèle ou encore le fichier de navigation. La première solution est bien évidemment la meilleure car le système de positionnement est relatif à l'antenne du bateau support et non pas au poisson immergé.

Dans certains cas, il est nécessaire de recaler les images (mosaïques) par identification de points similaires sur les profils qui se recouvrent.

C. Correction de lacet

La distorsion due au(pivotement autour de l'axe vertical) est la cause l'erreur la plus importante des erreurs dues à la navigation du poisson. Elle peut être attribuée aux imperfections hydrodynamiques du poisson et du câble, à des phénomènes de houle entraînant des résonances dans le câble tracteur...
Cette correction s'effectue sous le programme Isis par le biais d'une « smooth naviguation »


Les mouvements de lacet du poisson
D. Correction de tangage

En cas de tangage, le poisson pivote autour de l'axe horizontal du plan éclairé. 

Mouvement de tangage d'un poisson

Son altitude est faussée et le fond apparaît comme une surface ondulée. La profondeur vraie est alors le sommet de la sinusoïde.

E. Correction de roulis

Le roulis est à l'origine d'une modification de l'angle d'inclinaison du faisceau, ce qui revient à considérer la pente du fond comme une fonction sinusoïdale avec une période égale à celle du roulis. Quand le roulis est important, les rayons sonores sont dirigés, alternativement, vers la surface ou vers le fond provoquant, sur l'enregistrement, des bandes blanches à gauche puis à droite.

Mouvement de tangage d'un poisson

F. La marche en crabe

Lorsqu'un bateau tracte un sonar, des événements extérieurs tels que le vent, les vagues, la houle et les courants l'écartent de la route fixée. Il en résulte que sa trajectoire et celle du sonar ne sont pas rectilignes .Si le vent domine, la dérive n'est pas transmise au sonar, mais, lorsque c'est le courant qui a une action prépondérante, c'est l'attelage navire-poisson qui présente une dérive par rapport à la route suivie. Le faisceau ultrasonore n'étant plus perpendiculaire au profil, il en résulte une erreur sur la localisation d'autant plus importante que la portée est grande.

Il convient donc de porter une extrême attention à l'orientation des profils à réaliser, en fonctions des conditions de l'environnement local.



III.2.1 Les aspects géométrique

Quatres types de défauts peuvent être corriger pour extraire le maximum d'informations des images sonars :

A. Suppression de halos qui alterent l'homogénéité du signal :

Une antenne sonar dirige l'onde acoustique d'émission dans un plan vertical perpendiculaire à elle. Par contre, la puissance de cette onde varie dans le plan. Une antenne est caractérisée par son diagramme qui donne une courbe d'iso-gain (courbe de même gain) en fonction de la direction de propagation.

Pour reconstituer le signal de réflectance, on calcule statistiquement le modèle des diagrammes d'antenne par moyennage de l'image en fonction de l'angle d'incidence sur la donnée brute. Cette opération se fait une fois pour toute sur des images dénuées d'information (sans topographie et morphologie remarquables). On traite le signal reçu en le divisant par la valeur moyenne qui a été calculée pour l'angle d'incidence correspondant.

Les bandes alternativement claires et foncées, symétriques par rapport au déplacement du sonar, visibles sur les sonogrammes sont atténuées par cette correction.

B. Filtrage des bruits alrérants les données.

Le bruit correspond à un signal parasite reçu par le sonar. D'origine varié, il convient d'utiliser une methode en fonction de sa nature.

C. Rehaussement de contraste pour faire ressortir les faibles variations du signal.

Les gains des antennes bâbord et tribord ne sont pas toujours identiques. D'autre part, en fixant un gain constant, on constate que l'on perd des informations dans les parties très claires et les parties très sombres d'une image présentant différents types de morphologies ou de sédiments. On utilise un rehaussement de contraste s'adaptant à la nature de l'image.


D. Contrôle du gain automatique

La principale variation de l'intensité des signaux est due aux atténuations liées au chemin parcouru, l'angle d'incidence ou de rasance et d'autres variations qui ont pour origine la taille du matériau et l'aspect de la surface réfléchissante. Il faut alors ajuster le niveau de l'écho (amplitude du signal) pour chaque propagation.