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

CINOC Dispositif de mesure de la luminance du CIel NOCturne par imagerie 9 / 22 Tableau 1. Échelles intervenant dans la luminance du ciel nocturne. Conformément au Tableau 1, notre système de mesure doit être capable de mesurer une luminance minimale de 0,23 mcd/m² avec une résolution de 0,04 mcd/m²/ADU (où ADU représente une unité de conversion analogique-numérique) afin de distinguer les différentes classes de qualité. Les sections suivantes décrivent les étapes d'étalonnage nécessaires pour atteindre cette luminance minimale. 1.1 Rapport signal/bruit du capteur L'équipement utilisé est une caméra Raspberry Pi HQ équipée d'un capteur Sony IMX477 et d'un objectif fisheye 180°. Les imperfections du processus de capture d'un système d'imagerie se manifestent par des écarts par rapport au signal attendu. Ces imperfections sont appelées « bruit » car elles introduisent des artefacts dans les images. La qualité d'image dépend du rapport signal/bruit (RSB). Dans notre système, le signal correspond à la valeur moyenne des pixels uniformément éclairés par une sphère d'intégration 2 pour une exposition donnée. Le bruit est l'écart par rapport au signal moyen, c'est-à-dire l'écart type des valeurs prises par ces mêmes pixels. Voici la procédure suivie pour collecter les données nécessaires à la mesure de l'évolution du rapport signal/bruit en fonction de la luminance mesurée : • Réglage du temps d'exposition et du gain aux valeurs souhaitées. Pour les applications d'imagerie du ciel nocturne, nous avons choisi un temps d'exposition de 10 à 30 secondes et un gain de 1 à 16. • Fermer l'objectif et réaliser des acquisitions dans l'obscurité totale (images noires). Celles-ci serviront à déterminer le niveau de noir. • Acquérir des images du port de sortie de la sphère d'intégration, dont la luminance est uniforme et ajustable. Un filtre neutre ND3 3 est utilisé devant cette sortie pour obtenir une luminance comprise entre 0,1 mcd/m² et 2 mcd/m². • Prendre des clichés dans l'obscurité totale afin de vérifier la stabilité du niveau de noir. Pour obtenir la courbe du rapport signal/bruit en fonction de la luminance, le traitement d'image comprend les étapes suivantes : • Détermination du niveau de noir : valeur moyenne des images noires. • Pour chaque luminance et pour chaque acquisition, dans une zone éclairée par la sphère (au moins 100 pixels pour que les statistiques soient valides) : 2 Une source lumineuse homogène et stable dont la luminance est précisément connue. 3 Division du signal par un facteur 1000.