Stage - Simulation de scènes synthétiques pour des satellites optiques H/F

Magellium (Groupe Artal), avec ses 300 collaborateurs, est un acteur indépendant, spécialiste sur la chaine de valorisation du pixel et de la donnée image et vidéo (du capteur satellite, aéroporté ou drone jusqu’à son utilisation dans les systèmes d’information géographique, la cartographie et la Géointelligence). Magellium promeut la maîtrise des technologies du logiciel, de l’IA, du traitement d’image et de la géomatique.  

L’unité Earth Observation est en charge des activités de traitement d’images d’origine spatiale. Ses domaines d’expertise sont : la géométrie des capteurs & le traitement d’image, la calibration/validation & le contrôle qualité et les services d’observation de la Terre. Nos experts en télédétection, nos scientifiques et nos concepteurs de logiciels spécialisés se concentrent sur les programmes de R&D, les algorithmes de traitement, les systèmes de segment sol et les services environnementaux. Observer la Terre depuis l'espace, surveiller notre environnement et les changements climatiques sont nos défis.

Pour ces projets concernant notre environnement et les changements climatiques, Magellium propose le stage suivant intitulé : Simulation de scènes synthétiques pour des satellites optiques.

CONTEXTE

L’observation de la Terre par satellites dépend des propriétés de surface, atmosphère et caractéristiques instrumentales.

Les  modèles de transfert radiatifs (RTMs) servent à simuler la propagation de la lumière à travers l’atmosphère en prenant en compte les propriétés de surface et sont clés pour comprendre les observations faites par des satellites, tester des nouveaux algorithmes de traitement de données ainsi que les stratégies de validation. 

Les End-to-End Simulator (E2ES) sont des outils qui mettent en œuvre les RTM afin de simuler dans un premier temps l’acquisition d’une scène par l’instrument du satellite, puis dans un second temps de mettre en œuvre les algorithmes de traitement de l’image afin de retrouver les propriétés de surface, le but étant de retrouver exactement les conditions de surfaces simulées.

Un des buts principaux d’un E2ES est de pouvoir développer, tester et valider la chaîne de traitement d’image du satellite avant le lancement et d’évaluer l’impact des différents bruits.

Dans le cadre européen, ces outils sont développés sous supervision de l’ESA. Bien souvent, ces algorithmes sont développés pour des applications spécifiques, avec des approximations qui les rendent inadéquats à la simulation de données pour d’autres applications ou missions. Dans ce contexte, il existe un réel intérêt à développer des algorithmes de simulation plus génériques et robustes, pouvant être appliqués à différentes missions.

Typiquement, un E2ES continent ce qu’on appelle Scene Generator Module (SGM) capable de générer des scènes avec différents degrés de réalisme et qui comprends: (1) l’intégration des propriétés de surfaces, topographie, et caractéristiques atmosphériques ; et (2) un RTM qui est capable de simuler la radiance mesurée par un satellite et les processus d’absorption et diffusion par des gazs, aérosols et nuages.

Ces images synthétiques peuvent être utilisées pour (1) la conception des nouveaux instruments, (2) le développement et test des nouveaux algorithmes de traitement d’images, et (3) l’implémentation des stratégies pour la validation des produits satellitaires.

SUJET

L’objectif de ce stage sera de contribuer au développement d’un SGM générique. Dans une première phase, le stagiaire devra se concentrer sur la génération des propriétés de surface incluant entre autres des caractéristiques spectrales (c.à.d. réflectance/BRDF, émissivité, température, topographie, et land cover. Ce simulateur doit être capable de générer des scènes synthétiques ainsi que des images réalistes.

Comme objectifs principaux, vous devrez:

• Vous familiariser avec l’état-de-l’art dans ce domaine en lisant des références scientifiques et documents techniques, et établir une liste des exigences,

• Faire un design du SGM en proposant une architecture, interfaces, et identifier des donnés auxiliaires nécessaires pour le développement,

• Développer les algorithmes et les tester dans des cas spécifiques (mission FLEX),

• Documenter les algorithmes dans une Algorithm Theoretical Basis Document (ATBD).

Les travaux seront réalisés en Python ou Matlab, dans un système Windows.

Vous travaillerez en collaboration active avec les experts en transfert radiatif, et télédétection pour définir le plan travail, développer l’outil et générer les données. Vous devrez être autonome dans leur mise en œuvre.

PERSPECTIVE

Des perspectives pour rejoindre les équipes Magellium en CDI pourront être proposées à l’issue de ce stage en fonction des opportunités, que ce soit sur ces projets spatiaux ou des collaborations avec des laboratoires.

Vous aurez aussi l’occasion d’entrer en contact  avec plusieurs instituts de recherche internationaux tels que l’Univ. de Valencia (Espagne), ITC (Pays Bas), Univ. de Milan (Italie) qui vous permettront d' élargir votre réseau professionnel.

Etudiant(e) en cursus universitaire ou en école d'ingénieur et préparant un diplôme de niveau Bac+5 dans le domaine de la télédétection, physique, traitement d’images, ou informatique.

Vous avez une expérience prouvée en programmation numérique (Matlab/Python) et disposez d’un bon bagage physique (transfert radiatif), informatique (développement de software) et connaissances sur l’Observation de la Terre (mission satellites), en particulier pour des missions optiques.

Chez Magellium, la diversité et l'inclusion sont fondamentales pour notre fonctionnement et ancrées dans nos valeurs. Nous respectons la diversité de nos employés, leurs expériences, leurs origines, leurs handicaps, et offrons des chances égales à tous. Tous différents, tous compétents !

Mots clés : transfert radiatif, émulateurs, librairies spectrales, simulation des données

Mots clés informatiques : Matlab, Python