Il y a cinq ans, mon mari et moi avons passé l'été en Écosse. Lorsque nous ne travaillions pas, nous parcourions les Highlands en faisant des randonnées et des visites touristiques. La chose dont je me souviens le plus, c'est le brouillard. Des nuages blancs cinématiques et enveloppants, qui semblent sortir de nulle part, font disparaître complètement les collines et les vallées escarpées. Oh, et ai-je mentionné que beaucoup de routes étaient à sens unique? Si nous nous étions arrêtés, nous aurions pu rester bloqués pendant des heures. Alors, au lieu de cela, nous avançions d'un pas lent, en plissant les yeux pour voir la lueur jaune des phares qui venaient dans le brouillard.
Si seulement nous avions eu un nouveau système d’imagerie mis au point par des chercheurs du MIT, conçu pour voir à travers le brouillard et avertir les conducteurs des obstacles.
«Nous voulons voir à travers le brouillard comme si le brouillard n'était pas là», déclare Guy Satat, candidat au doctorat au MIT Media Lab, qui a dirigé la recherche.
Le système utilise des mesures ultra-rapides et un algorithme pour éliminer le brouillard par ordinateur et créer une carte de profondeur des objets se trouvant à proximité. Il utilise une caméra SPAD (diode à avalanche de photon unique) qui enregistre des impulsions de lumière laser et mesure le temps nécessaire au retour des réflexions. Par temps clair, cette mesure de temps pourrait être utilisée pour mesurer la distance d'un objet. Mais le brouillard provoque la dispersion de la lumière, rendant ces mesures peu fiables. L’équipe a donc mis au point un modèle permettant de mesurer comment, précisément, les gouttelettes de brouillard affectent le temps de retour de la lumière. Ensuite, le système peut éliminer la dispersion et créer une image claire de ce qui se passe réellement.
Pour tester le système, l’équipe a dû créer un faux brouillard. C'était plus facile à dire qu'à faire. Ils ont essayé le type de machine à brouillard que vous pouvez louer pour les fêtes, mais le résultat était «beaucoup trop intense» pour leurs objectifs, dit Satat. Ils ont finalement utilisé un réservoir d'eau avec un moteur d'humidificateur à l'intérieur pour créer une chambre de brouillard. Ils placent de petits objets tels que des blocs et des cartes-lettres à l'intérieur, pour voir jusqu'à quel point et comment le système peut voir. Les résultats ont montré que le système fonctionnait bien mieux que la vision humaine, dans des conditions beaucoup plus brumeuses que les voitures sur les routes.
Satat et ses collègues présenteront un article sur leur système lors de la Conférence internationale sur la photographie numérique à l'Université Carnegie Mellon en mai.
Satat dit qu'il est possible que le système fonctionne sur d'autres conditions telles que la pluie et la neige, mais ils ne les ont pas encore testés. Ils cherchent actuellement à rendre le système plus efficace en photons, ce qui pourrait lui permettre de voir à travers un brouillard plus dense sur des distances plus éloignées. Ils espèrent que le système aura un jour de nombreuses applications dans le monde réel.
«L'application la plus évidente est celle des voitures autonomes, tout simplement parce que cette industrie utilise déjà un matériel similaire», déclare Satat.
La plupart des systèmes de voiture sans conducteur (bien que pas ceux de Tesla notamment) utilisent des systèmes LIDAR (détection et télémétrie de la lumière), qui émettent des impulsions de lumière infrarouge et mesurent le temps qu'il faut pour revenir. Ceci est similaire à la première partie du système de l'équipe MIT, sans l'étape supplémentaire consistant à soustraire les photons de brouillard de la scène. Les systèmes LIDAR sont actuellement assez coûteux, mais leur prix devrait baisser à mesure qu'ils se développent. Satat et son équipe espèrent se «greffer» sur le développement LIDAR pour ajouter un jour leur fonction de brouillard aux voitures.
Le système pourrait aussi, évidemment, être utile dans les voitures classiques, car les humains ne peuvent pas non plus voir à travers le brouillard. Satat imagine un système de «conduite augmentée» qui pourrait supprimer le brouillard de votre vision.
"Vous verriez la route devant vous comme s'il n'y avait pas de brouillard", explique-t-il, "ou la voiture créerait des messages d'avertissement indiquant qu'il y a un objet devant vous."
Le système était capable de résoudre les images d'objets et d'évaluer leur profondeur à une distance de 57 centimètres. (Mélanie Gonick / MIT) Le système pourrait également être utile pour les avions et les trains, qui sont souvent gênés par le brouillard. Il pourrait également être utilisé pour voir à travers une eau trouble.
Oliver Carsten, professeur à l'Institute for Transport Studies de l'Université de Leeds, a déclaré qu'il pouvait imaginer que la technologie MIT étende les capacités des systèmes actuels de freinage d'urgence (AEB), qui utilisent des capteurs pour détecter les obstacles devant vous et provoquer le freinage de la voiture. . Le système pourrait rendre l'AEB plus efficace par mauvais temps.
Mais, dit Carsten, l'équipe "devra démontrer sa fiabilité dans diverses conditions environnementales, non seulement en laboratoire, mais aussi dans le monde réel".
Satat et son équipe font partie du groupe Culture de la caméra du Media Lab, dirigé par Ramesh Raskar, expert en photographie numérique. Le groupe travaille depuis des années sur des problèmes d’imagerie similaires. Récemment, ils ont développé un système utilisant des lasers et des caméras pour voir les objets dans les coins. Ils ont également créé un système qui utilise le rayonnement térahertz pour lire les neuf premières pages d'un livre fermé. La technologie présente un potentiel pour les musées et les experts en livres anciens, qui peuvent avoir des livres ou d’autres documents trop délicats à toucher.
