Données Astronomiques HyperspectraLes: algorithmes Avancés – DAHLIA

Déjà populaire en télédétection ou dans les experiences de laboratoire, l'imagerie hyperspectrale est en plein essor en astronomie. S'appuyant sur les résultats spectaculaires obtenus (telescopes de 8m avec optique adaptative), son développement sur les futures très grands telescopes (ex. ELT, JWST) fournira bientôt des données hyperspectrales massives d'une complexité inégalée. Construit pour le VLT comme instrument de seconde génération, le spectrographe integral de champ assisté par optique adaptative MUSE illustre bien la problématique ; chaque exposition produira un cube de 90 000 éléments de resolution spatial et 4 000 éléments spectraux ! Or aucun des logiciels actuel d'analyse des données n'est en mesure de faire face à de telles caractéristiques … Afin d'offrir à la communauté les moyens d'un retour scientifique maximum lors de l'exploitation de ces nouveaux instruments, nous proposons un projet pluridisciplinaire pour développer des methodes innovantes en traitement du signal et des images sur les axes suivants : 1) outils avancés de visualisation de données hyperspectrales ; 2) fusion optimale de données hyperspectrales pour accroître le champ de vue (mosaïques) et/ou augmenter (addition) le rapport S/B, cela en gérant proprement la statistique du bruit (approches probabilistes et problèmes inverses); 3) déconvolution hyperspectrale avec prise en compte d'une réponse instrumentale imparfaitement connue et variable spatialement, spectralement et temporellement ; 4) séparation aveugle de sources pour traiter les champs encombrés (Analyses en Composantes Parcimonieuses, Factorisation en Matrices Non-Négatives); 5) la segmentation et classification multidimensionnelle d'objets de forme et comportement quelconques noyés dans le bruit pour l'analyse des champs profonds (fouille de données, définition de métriques, divergence informationnelle, etc.). Pour atteindre ces objectifs ambitieux, nous avons constitué un groupe multidisciplinaire et expérimenté d'experts des STIC et d'astrophysiciens issus de 4 instituts. Les objectifs précis de chaque tâche seront spécifiés par les astronomes qui fourniront les données de simulation et d'observation nécessaires et contribuerons à valider les solutions. De leur côté, les experts des STIC sélectionnerons et développerons les méthodes et algorithmes les plus capables de satisfaire aux exigences posées. Ce groupe n'a pas seulement une expérience au tout meilleur niveau mondial en instrumentation (CRAL, LATT) et en traitement du signal et des images astronomiques (LATT, LSIIT, OCA), il est aussi expérimenté dans la conduite de grands projets. Ces développements seont conduits avec comme perspective l'utilisation de MUSE, un projet dans lequel le CRAL et le LATT sont respectivement leader et membre du consortium de 7 instituts qui construit l'instrument. Les algorithmes sophistiqués de traitement que visons conforteront le rôle moteur de la France dans ce projet et lui offriront les moyens de valoriser au mieux les 255 nuits de temps garanti offert au consortium. Si les trois premières années (2008–2010/2011) du projet seront consacrées au développement et au prototypage des algorithmes au moyen de données de simulations d'excellence, sa dernière année (2012) sera employée pour valider ces méthodes sur les premières données réelles prises par MUSE et l'optimisation des logiciels. Les résultats de cet effort méthodologique ciblant l'astronomie comme domaine d'application seront publiés dans les meilleurs journaux des communautés Signal et Astrophysique et les logiciels documentés obtenus rendus accessibles au plus grand nombre par leur insertion au sein de l'Observatoire Virtuel. Un colloque international sera également organisé pour diffuser les acquis du projet.