ASTRONOMIE ET ASTROPHYSIQUE
De nombreux moyens d'acquisition d'images sont utilisés en astronomie. Citons en particulier les détecteurs numériques de la famille des CCD (Charge Coupled Device, ou, en français : DTC pour "Dispositif à transfert de charge") qui fournissent des images numérisées dès leur acquisition, et l'utilisation des plaques photographiques qui donnent accès à des zones de ciel très étendues.
L'astronomie
CCD
L'apparition des caméras CCD se situe au début des années 80. L'utilisation des détecteurs CCD s'est très rapidement banalisé sur les télescopes professionnels implantés au sol, et actuellement la caméra CCD a pratiquement remplacé la photographie dans tous les domaines de l'astronomie observationnelle sauf lorsque le champ à couvrir est important.
Les détecteurs CCD présentent des atouts essentiels dûs d'une part à leur facilité d'emploi dans un environnement informatique (le dépouillement des images peut se faire dans les minutes, voire secondes, qui suivent le temps d'intégration) et, d'autre part, à leurs qualités exceptionnelles : faible bruit de lecture, rendement quantique (nombre d'électrons fournis par photon incident) proche de l'unité, excellente linéarité (le CCD n'a pratiquement pas de seuil de détection et le nombre d'électrons donne directement une mesure photométrique), etc. Ils sont employés dans tous les domaines de la photométrie : photométrie stellaire, photométrie de surface, photométrie rapide. Ils permettent en particulier de détecter les objets dont la brillance de surface est très faible par rapport au fond du ciel. La technique utilisé dans ce cas, consiste à réaliser une image composite à partir d'un grand nombre de poses courtes, car l'augmentation du temps d'intégration n'augmente pas le niveau de détection à cause de différents bruits (de lecture, thermique, de calibration, etc.). Ces techniques sont exploitées dans l’étude de l'Univers lointain [FORT, 1991].
Les outils de traitement d'images sont nombreux et variés. Citons, en particulier, les pré-traitements (soustraction du noir, suppression des pixels aberrants, etc.) et les opérations classiques de traitement d'image (opérations ponctuelles, transformations géométriques, convolutions spatiales et fréquentielles, la restauration des images, la modélisation stellaire, isophotale, etc.). D'autres, plus récentes, font appel à la morphologie mathématique ou à la transformation en ondelettes pour la vision des astres en multirésolution.
Exploitation
de clichés photographiques avec la MAMA
Les plaques photographiques restent encore un support irremplaçable pour l'analyse des grands champs et pour le suivi des phénomènes variables dans le temps et l'espace (certaines plaques datent d'un siècle). L'analyse des clichés a longtemps été effectuée à l'aide de procédés manuels ou semi-automatiques prenant beaucoup de temps, manquant de précision, et faisant intervenir le rôle personnel de l'opérateur. Avec les développements technologiques, il est apparu nécessaire de construire des machines automatiques pour dépouiller les clichés (nouveaux ou anciens). Ces machines permettent d'obtenir des gains considérables en vitesse, en précision et en fiabilité. Elles autorisent en outre le traitement et le stockage de masses considérables de données. C'est dans ce contexte que la division technique de l'Institut national des sciences de l'Univers (INSU), institut du CNRS, a construit une Machine automatique à mesurer pour l'astronomie, la MAMA [GUIBERT, 1991], hébergée par l'observatoire de Paris.
Il s'agit d'un microdensitomètre capable de mesurer pixel par pixel l'opacité d'un cliché photographique dont le support est une plaque de verre ou un film. Le cliché est posé sur une table de verre se déplaçant horizontalement et perpendiculairement à un faisceau lumineux calibré fixe. La lumière transmise est recueillie par le système de mesure. Les signaux analogiques sont ensuite transformés en signaux numériques pour être envoyés au système informatique. Les mesures sont faites à la volée pendant le mouvement de la table. Les données sont transférées à l'ordinateur qui assure la gestion et le traitement des informations, lui-même relié à une station d'analyse et de visualisation des images et à un système informatique qui permet de faire du traitement interactif d'images à partir de logiciels spécialisés.
L'analyse des clichés à l'aide de la MAMA permet d'obtenir de nombreuses informations scientifiques dans le domaine de l'astrophysique. Citons ainsi :
- dans le domaine solaire et planétaire : l'étude, à partir de clichés du Soleil, de la dynamique des écoulements de matière dans la chromosphère, les filaments, les protubérances et les éruptions solaires, le suivi au cours du temps du déplacement des taches solaires, la mesure de la position et la détermination des trajectoires des satellites des planètes géantes ;
- dans le domaine stellaire et galactique : la mesure précise de la position des objets, la détermination de mouvements propres des étoiles grâce à l'analyse comparative de clichés pris à différentes époques, l'étude des populations stellaires ;
- dans le domaine extragalactique : la détection systématique des quasars par la photométrie couleur, l'étude de la morphologie des galaxies.
