STAGE Optique - Système optronique spatial pour l’observation de la Terre F/H - 6 mois

Vous avez le goût du challenge ? Vous êtes curieux(se) et avez envie d’effectuer un stage qui vous aidera à vous développer et à mettre en pratique vos compétences académiques ? Vous souhaitez intégrer une entreprise innovante et agile, pour apporter votre pierre à l’édifice d’une croissance soutenue ?

Pour nous aider à atteindre nos objectifs de performance, notre ambition se poursuit et nous renforçons nos effectifs au sein de notre Pôle Bertin Photonics (BPH), alors rejoignez-nous dans le cadre de notre offre de stage intitulée :                                          

Etude des solutions et principes algorithmiques de super résolution pour l’amélioration de la résolution des images de la Terre prise par satellite en orbite LEO

L’imagerie spatiale via les constellations de petits satellites d’observation (Smallsat < 180kg) est une activité en forte croissance avec des enjeux de performances et de coût inédits. Afin de générer des images, ces petits satellites sont équipés d’une charge utile comportant typiquement un télescope d’imagerie longue focale et un ou plusieurs capteurs pixelisés de haute définition.

Ces charges utiles sont positionnées en orbite basses (LEO) afin d’observer la Terre suivant différentes bandes de fréquences dans le visible, le proche infrarouge et l’infrarouge à ondes courtes (< 2.9um). Avec une constellation d’une vingtaine de satellites en orbite héliosynchrones, il est possible d'offrir une période de revisite de quelques heures en chaque point de la planète. Cette particularité ouvre tout un champ de prise de données et de suivi de l’activité humaine ou des changements naturels observés depuis l’espace quasiment en temps réel. La sélection par bande spectrale permet de cibler le type d’informations recueillies.

Bertin Technologies est engagée dans le développement d’une charge utile contenant un télescope et deux voies d’observation, l’une en VNIR et l’autre en SWIR. Avec un diamètre de pupille d’entrée de 250mm, la charge utile reste de faible encombrement. Mais le télescope permet d’obtenir des images natives avec une résolution de 1 à 2 mètres seulement. Cela est suffisant pour de nombreuses applications, mais il est souvent nécessaire d’améliorer encore cette résolution.

Pour cela, deux voies sont possibles :

• D’une part, on peut simplement augmenter la taille de la pupille d’entrée ainsi que la distance focale du télescope. Mais cela impacte directement la dimension et le poids de la charge utile.

• Une autre voie consiste à aller chercher dans les images l’information manquante. C’est cette dernière approche que Bertin souhaite explorer. Il a en effet été démontré qu’après traitement d’images, la résolution effective au sol peut atteindre 40cm pour des orbites de 500km.

Des techniques anciennes et classiques consistent à prendre plusieurs fois l’image de la même scène en décalant de capteur de moins d’un pixel. On obtient ainsi plusieurs images avec un échantillonnage différent de la scène. Des algorithmes mathématiques de super-résolution permettent alors de reconstituer une image dont la résolution est supérieure à celle du capteur natif

Une autre approche, plus récente, consiste à utiliser une information « à priori » de la scène obtenue à partir d’algorithmes d’apprentissage profond pour, ensuite, « reconstruire » la scène en plus haute résolution telle qu’elle devrait apparaître. Ces techniques, plus avancées et utilisant les algorithmes d’apprentissage profond, permettent d’améliorer la résolution à partir d’une seule image, à l’inverse des techniques mathématiques qui ont besoin de plusieurs images pour recouvrir l’information manquante.

Il existe bien d’autres approches, chacune étant plus ou moins adaptée à la situation.

Afin de préparer les évolutions de sa charge utile, Bertin Technologies souhaite procéder à une exploration technologique des différentes solutions existantes pour améliorer la résolution d’images prise par une charge utile en orbite basse. L’objectif est d’identifier la ou les quelques solutions les plus prometteuses et de les appliquer à des images témoins.

A cet fin, le stage que nous vous proposons suivra les principales étapes suivantes :

• Recherche bibliographique et catégorisation des principales méthodes de super-résolution par accumulation d’image et processus mathématique et par apprentissage profond sur des images uniques.

• Identification des solutions pertinentes et classification par rapport à l’application Bertin en considérant les problématiques de consommation et de plateforme matérielle embarquée. Cette étape se fera avec le reste de l’équipe pour clarifier les facteurs de mérites.

• Programmation d’une ou deux solutions jugées pertinentes.

• Test sur des images témoins.

Le stage accompagne l’effort d’amélioration continue de l’offre de l’entreprise. Il doit aboutir à une meilleure compréhension des différentes solutions existantes pour augmenter, par traitement d’image, la résolution spatiale des clichés pris depuis une charge utile en orbite basse. Il doit également permettre de tester les solutions les plus prometteuses au regard des contraintes liées à la charge utile développée par Bertin Technologies.

Les résultats du stage doivent ainsi aider à établir la feuille de route algorithmique des charges utiles Bertin Technologies.

Idéalement, ce stage d’une durée de 6 mois commencera en février 2025 (la période est flexible). Il pourra être basé au choix à Aix-en-Provence (13) ou à Montigny-Le-Bretonneux (78).

Eric, votre tuteur vous accompagnera dans la réussite de votre stage afin de faciliter votre intégration et votre montée en compétences.

Ce que nous recherchons chez vous 

Vous êtes actuellement en dernière année d’école d’Ingénieur ou en Master 2 avec une orientation en optique et vous recherchez un stage de fin d’études ?

Votre parcours vous a permis d’acquérir des connaissances et compétences telles que :

• Principe mathématique et statistique du traitement de donnée et d’image

• Algorithmes de traitement du signal et de l’image

• Architecture algorithmique, incluant les réseaux neuronaux

• Programmation sur plateforme Python, Matlab

Vous possédez une bonne capacité à travailler avec les différents métiers de l’ingénierie, en particulier l'électronique embarquée ?

Vous êtes reconnu(e) pour votre habilité expérimentale ?

Vous êtes à l’aise avec les équipements de laboratoire et l’analyse de données ?

Vous savez faire preuve d’autonomie ?

Vous avez un bon niveau d'anglais et aimez travailler en équipe au sein d’un univers challengeant ?

Enfin, vous partagez nos valeurs essentielles que sont le courage, la confiance, le talent et l'esprit d'équipe ?

Alors n’hésitez plus et postulez chez nous !