CINOC - Dispositif de mesure de la Luminance du Ciel Nocturne par Imagerie

CINOC Dispositif de mesure de la luminance du CIel NOCturne par imagerie 10 / 22 o Soustraire le niveau de noir ; o Dématriçage des images RAW pour obtenir les images R, G et B (sans interpolation : un pixel de l'image provient de quatre pixels du capteur) ; o Conversion RGB en niveaux de gris (voir la section « Sensibilité spectrale » pour plus de détails) afin d'obtenir les images en niveaux de gris. o Calculer la valeur moyenne (signal) et l'écart type (bruit). Les courbes suivantes sont obtenues : Figure 1. Évolution du rapport signal/bruit (SNR) en fonction du temps d'exposition (à gauche) et du gain (à droite). La Figure 1 (à gauche) confirme que le SNR augmente avec le temps d'exposition. Pour un gain G = 1, aucun temps d'exposition ne permet de mesurer une luminance de 10 ⁻ ⁴ cd/m² avec un SNR > 1. Afin d'obtenir la luminance minimale mesurable, nous choisirons donc d'augmenter la valeur du gain. La Figure 1 (à droite) montre l'évolution du SNR en fonction du gain. L'augmentation du gain de 1 à 8 accroît significativement la limite de détection sans modifier le SNR. Cependant, un gain de 16 n'apporte que peu d'amélioration. Nous choisirons donc G = 8. Dans la configuration T = 30 s, G = 8 et en conditions de laboratoire, le système est capable de mesurer une luminance de 10 ⁻ ⁴ cd/m² avec un rapport signal/bruit de 1,5. La valeur minimale du Tableau 1 semble donc atteignable. 1.2 Correction du vignettage Le vignettage désigne un assombrissement des bords d'une image, dû au système de lentilles de l’objectif. Lors de l'étalonnage d'un capteur, le vignettage peut avoir un impact significatif sur les mesures photométriques, affectant les mesures de luminance sur les bords. Il est donc essentiel de le corriger. La procédure de mesure du vignettage est relativement simple pour un appareil photo équipé d'un objectif conventionnel : capturer une luminance constante sur l'ensemble du champ de vision. La distribution d'énergie observée sur le capteur dans ces conditions reflète directement le vignettage. Cependant, dans le cas d'un objectif fisheye (180°), cette technique n'est plus applicable, sauf si l'on dispose d'un hémisphère à luminance constante [30–33]. Une solution consiste à faire pivoter le système d'imagerie à l'aide d'une tête panoramique/inclinable. La source de lumière homogène et constante (port de sortie d’une sphère étalon d'intégration) est située à une distance suffisamment éloignée (5 mètres) pour négliger les différences de luminance liées aux différents angles de vue. L'acquisition d'images par incréments de 10° en inclinaison (de 5° à 85°) et en panoramique (de 0° à 350°) a permis d'obtenir 288 mesures de vignettage partiel réparties sur l'ensemble du champ de vision. Le vignettage peut être modélisé par de nombreux modèles mathématiques [30–33]. Nous avons testé huit modèles différents, détaillés dans le Tableau 2.