Un rayon laser projeté à travers le trou d’une serrure permet de voir ce qui bouge derrière la porte
L‘un des étonnants aspects de la technologie moderne est que nous pouvons utiliser des objets tels que des caméras, des capteurs à distance et même des compteurs Geiger pour augmenter nos cinq sens. Les technologies d’imagerie et de suivi sont si avancées de nos jours qu’il est désormais possible de voir des objets dans les coins ou derrière des obstacles peu visibles. Dans une nouvelle étude, des ingénieurs du Computational Imaging Lab de l’Université Stanford (États-Unis) ont inventé une nouvelle technique qui leur permet de voir les objets physiques qui se déplacent dans une pièce à l’aide d’un seul faisceau laser.
L’imagerie de la forme ou de la position des objets dans les coins est connue sous le nom d’imagerie sans visibilité directe (NLOS pour Non-line-of-sight propagation). Cette technologie émergente pourrait, par exemple, aider les voitures autonomes à voir un piéton qui traverse au coin d’une rue dangereuse et à réagir à temps.
Pour avoir des « yeux » au coin de la rue, il suffit d’un laser qui émet des impulsions. Ces faisceaux laser rebondissent autour du coin du mur et sur tout objet qui l’obstrue, pour finalement retrouver le chemin de la source, où ils touchent un détecteur. Des algorithmes peuvent alors reconstituer les trajectoires des photons capturés en fonction du temps nécessaire à leur retour vers le détecteur.
Les chercheurs du Stanford Computational Imaging Lab ont expérimenté ce type de système au cours de la dernière décennie, avec d’excellents résultats à la clé. Le problème est que le NLOS nécessite de balayer une grande partie de la surface visible afin de déconstruire les trajectoires indirectes de la lumière.
Dans une nouvelle étude, les chercheurs de Stanford se sont surpassés et ont réussi à faire fonctionner le NLOS en utilisant une seule voie optique.
Appelée à juste titre « imagerie par trou de serrure », cette technique consiste à faire passer un faisceau laser par un petit trou dans une boîte ou une pièce. Les photons du faisceau laser rebondissent sur les murs de la pièce et sur tout objet qui s’y trouve, avant d’être renvoyés par le trou.
(Stanford Computational Imaging Lab)
Le champ de vision étant minuscule, cette méthode ne permet pas d’imager les objets statiques à l’intérieur de la pièce. La résolution n’est pas non plus très grande. Cependant, les données sont juste suffisantes pour construire une image utilisable et logique, comme vous pouvez le voir dans l’exemple ci-dessous. Bien sûr, ce mannequin de bois n’a pas l’air très net, mais les chercheurs pensent pouvoir affiner leurs algorithmes au point qu’ils devraient être capables de distinguer la forme d’un humain se déplaçant dans une pièce.
(Stanford Computational Imaging Lab)
Selon les chercheurs dans leur document technique :
En supposant que l’objet d’intérêt caché se déplace pendant le temps d’acquisition, nous capturons effectivement une série de projections résolues dans le temps de la forme de l’objet à partir de points de vue inconnus. Nous dérivons des méthodes inverses basées sur la maximisation des prévisions pour récupérer la forme et l’emplacement de l’objet à l’aide de ces mesures. Ensuite, à l’aide de longs temps d’exposition et de bandes rétroréfléchissantes, nous démontrons des résultats expérimentaux réussis avec un prototype de système d’imagerie en trou de serrure.
Ces interventions pourraient s’avérer utiles pour les applications policières et militaires, où l’évaluation des risques dangereux avant d’entrer dans une pièce pourrait sauver des vies. Par ailleurs, ce type de technologie pourrait s’avérer utile dans certains domaines scientifiques. Les archéologues, par exemple, pourraient trouver l’imagerie par trou de serrure utile pour cartographier des tombes ou des grottes.
L’étude disponible sur le site du Computational Imaging Lab de l’Université Stanford : Computational imaging of moving 3D objects through the keyhole of a closed door.