Voir des objets à travers le brouillard

Vues

(par Giovanni Calcerano) Un groupe de chercheurs du MIT - Massachusetts Institute of Technology - a développé un système capable de produire des images d'objets enveloppés de brouillard même lorsqu'il est si dense que la vision humaine ne peut pas le pénétrer. Le même système est également capable de mesurer la distance des objets par rapport à un point de référence tel qu'une voiture en mouvement. On espère ainsi obtenir un module intégré qui permette d'aider les conducteurs humains et qui, de même, permet une conduite autonome même dans le brouillard et dans des conditions de faible visibilité.

Les chercheurs ont testé le système en utilisant un petit réservoir d'eau dans lequel un humidificateur a été immergé. Le brouillard obtenu a permis la vision humaine pour seulement 36 centimètres. Le système a plutôt été capable d'identifier des images d'objets jusqu'à une profondeur de 57 centimètres.

Cette valeur ne représente certainement pas une grande distance, mais le brouillard produit pour l'étude est beaucoup plus dense que ce à quoi un conducteur humain doit habituellement faire face; dans le monde réel, les conditions typiques permettraient une visibilité d'environ 30 à 50 mètres. «J'ai décidé de relever le défi de développer un système capable de voir à travers le brouillard, et je savais que ce n'était pas un défi facile», déclare Guy Satat, le chercheur du MIT Media Lab qui dirigeait l'équipe de développement. «Nous avons affaire à des situations réalistes, où le brouillard est dynamique et hétérogène, en mouvement et changement constants, avec des zones plus denses et moins denses. D'autres méthodes ne sont pas conçues pour faire face à de tels scénarios ».

Le nouveau système utilise une caméra qui émet des rafales ultra-courtes de lumière laser et mesure le temps nécessaire au retour des rayons réfléchis. Par temps clair, le temps nécessaire à la lumière pour revenir au compteur indique fidèlement les distances aux objets qui la reflètent. Mais le brouillard fait que la lumière «se diffuse» ou rebondit au hasard. La majeure partie de la lumière atteignant le capteur de la caméra aura alors été réfléchie par les gouttelettes d'eau en suspension et non par les différents objets que les véhicules doivent éviter.

Le système MIT contourne ce problème en utilisant une analyse statistique. En fait, les chercheurs ont pu démontrer que, quelle que soit la densité du brouillard, les temps de retour de la lumière réfléchie adhèrent à un modèle statistique connu sous le nom de distribution gamma. Le système estime les paramètres pour construire cette courbe de distribution et l'utilise pour filtrer la réflexion du brouillard du signal lumineux atteignant le capteur de la caméra.

Fondamentalement, le système calcule une distribution différente pour chacun des pixels 1.024 du capteur. Et c'est pourquoi il est capable de gérer les variations de densité qui rendent les systèmes actuels inutiles: il est en effet capable de s'adapter aux circonstances dans lesquelles chaque pixel voit un type de brouillard différent.

«Ce qui est formidable, c'est que tout est assez simple», déclare Satat. «Si vous analysez la méthode, vous vous rendez compte qu'elle n'est étonnamment pas très complexe. De plus, le système ne nécessite aucune connaissance préalable du brouillard et de sa densité, ce qui permet de fonctionner dans les conditions de brouillard les plus larges. "

Satat et ses collègues décriront leur système en détail dans un document à la Conférence internationale sur la photographie computationnelle en mai. Satat a été rejoint, dans le travail, par son directeur de thèse, le professeur agrégé des arts médiatiques et des sciences Ramesh Raskar, et par Matthew Tancik, un étudiant diplômé en génie électronique et informatique.

Voir des objets à travers le brouillard