Voici une expérience que nous avons tentée: essayer de mettre en évidence le relief, la topographie lunaire à partir d'une unique image prise du sol...
...ou si vous voulez, se construire un LEM virtuel pour une balade au dessus de la surface lunaire, et pourquoi pas, terminer par un alunissage dans un cratère... vaste programme!
Première approche:
Le principe de départ est assez simple: prenons une vue d'un cratère caractéristique (ci-contre). Si l'on en fait la coupe en luminosité, on obtient le profil juste en dessous: les parties claires (flancs gauches) voient une hausse de luminosité, tandis que les parties sombres (flancs droits) voient une baisse. Les plaines, elles, sont en teinte plate.
Le profil "topographique" que l'on désirerait obtenir est en dessous: deux flancs hauts (le pourtour du cratère) et un pic central.
Comment passer du premier graphe au second? On remarque assez rapidement que le graphe du haut (luminosité) est la dérivée du graphe du bas (topographie), à une constante près. Donc pour passer de "luminosité" à "topographie", il faudra faire l'opération inverse: une intégration.
Cependant, une opération préalable est à faire: pour que le profil topographique des plaines soit plat, il faut que leur luminosité soit descendue à 0 (opération d'offset à réaliser). De plus, puisque l'opération d'intégration s'apparente à une sommation suivant une ligne, on devra parfois "tasser" la dynamique de l'image d'origine (opération de multiplication par 0,...) de manière à ne par avoir des dépassements de valeur.
L'intégration se fait alors de la manière suivante, en incrémentant ligne par ligne et pixel par pixel:
nouvelle valeur de pixel (x,y) = valeur de pixel (x-1, y) + valeur de pixel (x,y)
On recalcule donc l'image entière pixel par pixel de manière dynamique (on "réécrit" sur l'image existante). On doit aussi s'imposer d'avoir une image avec les parties éclairées à droite et les parties sombres à gauche.
Le programme a été réalisé en Fortran et travaille actuellement sur des images de format 384x256, 16 bits.
Voici ci-dessous l'image de base (prise au foyer de notre T305) puis l'image calculée (intégrée):
On remarque déjà que l'opération à donné un résultat conforme à ce que l'on attendait: par exemple, pour le cratère du bas, le pourtour est brillant et uniforme, et le fond est de teinte plate. On remarque cependant quelques artefacts: des sortes de trainées horizontales dues au fait que certaines zones lumineuses ou noires ne "s'équilibrent" pas lors de la sommation. Le but général est cependant atteint dans l'ensemble, de manière assez simple.
Il s'agit maintenant de voir si le fichier "topographique" réalisé est exploitable dans un logiciel de rendu du relief.
Nous avons utilisé le magnifique logiciel TERRAGEN de M.P.Fairclough, un freeware de rendu de terrain absolument fantastique, surpassant nombre de ses concurrents commerciaux (cela n'engage que moi... mais testez-le!).
Après l'importation du fichier "topographique" (sous forme d'une image BMP) et quelques réglages (consistant principalement en un réglage de la couleur du terrain, de la position du Soleil et des ombres ainsi que de l'observateur, de la désactivation du rendu atmosphérique,...), le rendu est lancé: on obtient rapidement une image telle que celle ci-dessous:
Le rendu est assez satisfaisant; a noter par exemple que les traces horizontales sur l'image 2D calculée n'ont que peu d'influence sur le rendu final.
La position de l'observateur et celle du soleil étant paramétrable à volonté, on peut virtuellement imaginer n'importe quel point de vue et n'importe quel instant du jour lunaire, comme le montrent les deux images suivantes avec deux orientations du soleil différentes:
Ci dessous, une vue montrant l'image d'origine et le rendu final; on reconnait la plupart des détails visibles sur la photo (remarquer par exemple le petit cratelet dans le grand cratère devant). Remarquer également la différence des ombres portées, (libre choix dans Terragen):
Après avoir réalisé des vues fixes, il était tentant de s'embarquer pour un survol de la lune: c'est ce que permet Terranim, un plugin de Terragen, qui permet de faire le parcours de son choix sur n'importe quel terrain, en regardant dans n'importe quelle direction. L'animation ci-dessous montre un survol des trois crateres. Il s'agit d'un GIF animé qui a été fortement compressé pour atteindre "seulement" 475Ko... par conséquent, il a un format réduit, est un peu "saccadé" et présente certaines plages de couleurs plates (dues à la compression de la pallette à 15 couleurs). La qualité du film AVI original est en revanche la même que celle des photos ci-dessus, pour une taille brute de 30Mo!!!
Voici donc la petite animation(475Ko, patience...)
(cliquez pour charger directement)
Cliquez ici pour télécharger le fichier original, taille 200x150, zippé et compressé avec le codec Indeo v5: Attention 1.9Mo!!
Limitations de la méthode: ...et il y en a!... Effectivement, l'image doit se préter à la manipulation: il ne doit pas y avoir de zones saturées ou noires: toute la dynamique doit être utilisée, sans dépassement, sous peine d'obtenir d'énormes traces horizontales. De plus, la teinte des plaines doit être sensiblement la même sur toute l'image pour que le terrain final soit plat, et les zones dans l'ombres doivent être limitées. Cela exclut nottament les parties trop proches du terminateur.
Les tests seraient loins d'êtres terminés: il faudrait en fait tacher de réaliser des images de la lune dans ce but spécifique. De plus, de nouveaux algorithmes plus "rigoureux" devraient être testés... avis aux amateurs!... Cependant étant donné la multitude d'autres sujets passionnants en astro, nous avons stoppé ce sujet.
Les personnes intéressées pourront charger les programmes et quelques images ici: Attention cependant, par manque de temps je ne pourrai pas vous fournir d'aide technique sur ces programmes déjà anciens...
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