Fusion rapide d’images multispectrales et hyperspectrales en astronomie infrarouge

Soutenance de thèse de Claire Guilloteau à l’ENSEEIHT, Salle des Thèses (C002), 2 rue Charles Camichel, Toulouse

Résumé de la thèse

Le James Webb Space Telescope (JWST) sera lancé en décembre 2021 et fournira des images multispectrales (à basse résolution spectrale) sur de larges champs de vue (avec une haute résolution spatiale) et des images hyperspectrales (à haute résolution spectrale) sur des petits champs de vue (avec une plus basse résolution spatiale). Les travaux de cette thèse ont pour but de développer des méthodes de fusion qui combinent ces images pour reconstruire la scène astrophysique observée à haute résolution spatiale et spectrale. Le produit fusionné permettra une amélioration de l’interprétation scientifique des données. Ces travaux s’inscrivent dans le programme d’observation prioritaire Early Release Science « Radiative Feedback of Massive Stars » qui sera mené lors de la première vague des missions scientifiques du JWST en septembre 2022. Les principaux enjeux de la fusion de données pour le JWST sont le très gros volume des données fusionnées, considérablement plus grand que la taille typique des images rencontrées en observation de la Terre, et la complexité des deux instruments d’observation.

Dans cette thèse, nous proposons d’abord un cadre générique permettant de simuler des observations telles qu’elles seront fournies par deux instruments embarqués sur le JWST: l’imageur multispectral NIRCam et le spectromètre NIRSpec. Ce protocole repose principalement sur une image de référence à hautes résolutions spatiale et spectrale, créée pour représenter les caractéristiques spatiales et spectrales d’une région de photodissociation, et sur la modélisation des instruments considérés. Ensuite, nous exploitons le modèle direct précédemment établi pour formuler la tâche de fusion comme un problème inverse. En complément du terme d’attache aux données obtenu, un certain nombre de régularisations sont explorées. Pour surmonter la complexité des modèles instrumentaux ainsi que la très grande taille des données, une implémentation rapide est proposée.

Composition du jury de thèse

• Alain ABERGEL, Professeur des Universités, Université Paris-Saclay, Rapporteur.
• Jean-François GIOVANNELLI, Professeur des Universités, Université de Bordeaux, Rapporteur.
• Carole LE GUYADER, Professeure des Universités, INSA Rouen Normandie, Examinatrice.
• Emeric BRON, Astronome adjoint, Observatoire de Paris, Examinateur.
• Jocelyn CHANUSSOT, Professeur des Universités, Université Grenoble Alpes, Examinateur.
• Olivier BERNÉ, Chargé de recherche, IRAP, Toulouse, Directeur de thèse.
• Nicolas Dobigeon, Professeur des Universités, Toulouse INP-ENSEEIHT, Directeur de thèse.
• Thomas Oberlin, Maître de Conférences, ISAE-SUPAERO, Toulouse, Directeur de thèse.