SUJET DE STAGE au LSIS, UMR CNRS 7296 ImpaCt

SUJET DE STAGE au LSIS, UMR CNRS 7296
ImpaCt-3D: Automatic Detection of Impact Craters on Celestial Bodies
Détection Automatique de Cratères sur les Objets Célestes
Encadrants : Jean-Luc Mari [e-mail] (LSIS) et Laurent Jorda [e-mail] (LAM)
Peu présents sur Terre, les cratères d'impact sont fréquemment observés sur presque tous les corps du système solaire (planètes,
satellites, astéroïdes). Ils sont dus à la collision de météorites ou d'astéroïdes. L'identification de cratères d'impact à la surface des objets du
système solaire ainsi que la caractérisation de leurs propriétés (densité, diamètre, profondeur et degré d'érosion) permet de calculer les
paramètres fondamentaux indispensables à une compréhension des mécanismes géologiques qui ont façonnés la surface de ces objets. En
faisant l'hypothèse communément admise d'un flux constant d'objets impacteurs, le nombre de cratères par unité de surface est en effet
proportionnel à l’âge de la surface impactée, permettant ainsi d'établir une chronologie des processus géologiques ayant conduits aux objets
que nous observons actuellement avec les sondes spatiales.
Les instruments embarqués à bord des sondes spatiales interplanétaires (en particulier les caméras) permettent depuis les années
2000 une cartographie de plus en plus précise de la surface des planètes, de leurs satellites ainsi que d'astéroïdes et de comètes. Des
techniques de reconstruction 3D permettent d'extraire de ces images des modèles 3D à haute résolution sous la forme de maillages
triangulaires comprenant parfois plusieurs centaines de millions de facettes.
Le but du stage est le développement d'une méthode automatique de détection de cratères à partir d'un maillage triangulaire,
préliminaire indispensable à la mesure de leurs caractéristiques. La méthode sera appliquée aux astéroïdes Eros, Vesta et Lutetia pour
lesquels nous disposons des modèles 3D.
Pour ce faire, une piste envisagée consistera à extraire l'ensemble des lignes caractéristiques (i.e. les lignes de ravins et les lignes de
crêtes) des objets triangulés, puis d'effectuer un filtrage pour ne conserver que les cycles de sommets, caractérisant alors les cratères. De
plus, une méthode de restauration devra être élaborée lorsque certains cycles ne seront pas totalement fermés. L'originalité de cette approche
réside dans le traitement direct d'acquisitions 3D, contrairement aux méthodes traditionnelle qui reposent sur une analyse des images 2D
pour détecter les cratères.
Une étude des caractéristiques propres aux cratères (de type taille, "rondeur", profondeur) pourra compléter la méthode de détection
automatique développée.
Figure 1. Images de deux portions de la surface de l'astéroïde Lutetia observé par la sonde spatiale Rosetta. A droite: un terrain jeune
constitué d'un cratère comprenant très peu d'impacts par unité de surface. A gauche: une zone ancienne comprenant un grand nombre de
cratères d'impacts.
Figure 2. Détection automatique de lignes caractéristiques sur les maillages 3D de l’astéroïde Vesta.
[1] Dimitri Kudelski, Sophie Viseur, Giovanni Scrofani et Jean-Luc Mari. Feature Line Extraction on Meshes through Vertex Marking and
2D Topological Operators. International Journal of Image and Graphics (IJIG), volume 11, numéro 4, pp. 531-548, World Scientific
Publishing, octobre 2011.
[2] Dimitri Kudelski, Jean-Luc Mari et Sophie Viseur. Extraction of feature lines with connectivity preservation. In Computer Graphics
International, CGI 2011 (electronic proceedings), Ottawa, Canada, juin 2011.
[3] Dimitri Kudelski, Jean-Luc Mari et Sophie Viseur. 3D Feature Line Detection based on Vertex Labeling and 2D Skeletonization. In
Shape Modeling International Conference, SMI 2010, IEEE Computer Society Publisher, pp. 246-250, Aix-en-Provence, France, juin 2010.