24 Août, 2018

Imaginez une caméra sans objectif

Electronique, Informatique, Internet, Logiciel, Matériel, Multimédia, NTIC, Réseau, Technologie, Télécoms, Téléphonie

Les ingénieurs de l’Université de l’Utah développent une caméra informatisée sans optique qui utilise plutôt une fenêtre ordinaire comme objectif

À l’avenir, le pare-brise de votre voiture pourrait devenir une caméra géante détectant des objets sur la route. Ou chaque fenêtre dans une maison pourrait être transformée en une caméra de sécurité.

Les ingénieurs en électricité et en informatique de l’Université de l’Utah ont découvert un moyen de créer une caméra sans optique dans laquelle une vitre ordinaire ou une fenêtre transparente pouvait devenir l’objectif.

Leur innovation a été détaillée dans un document de recherche intitulé « L’imagerie informatique permet de créer une caméra sans lentille transparente » (See-Through’ Lensless Camera), publiée dans le nouveau numéro d’Optics Express. Une copie de l’article, co-écrite par Ganghun Kim, diplômé en génie électrique et informatique, peut être téléchargée ici.

Rajesh Menon, professeur agrégé en génie électrique et informatique de cette université, soutient que toutes les caméras ont été développées avec l’idée que les humains regardent et décryptent les images. Mais si, demandait-il, vous pourriez développer une caméra pouvant être interprétée par un ordinateur exécutant un algorithme ?

« Pourquoi ne pas penser dès le départ à concevoir des caméras optimisées pour les machines et non pour les humains ? C’est mon point de vue philosophique », dit-il.

Rajesh Menon, professeur agrégé en génie électrique et informatique à l’Université de l’Utah, a découvert un moyen de créer une caméra sans optique dans laquelle une vitre ordinaire ou une fenêtre transparente pouvait devenir l’objectif.

Si un capteur d’appareil photo numérique normal, tel qu’un capteur de téléphone portable ou un appareil photo reflex, est pointé sur un objet sans l’aide d’un objectif (lens), il en résulte une image qui ressemble à une forme floue pixelisée. Mais dans cette forme floue, il reste suffisamment d’informations numériques pour détecter l’objet si un programme informatique est correctement entrainé pour l’identifier. Vous créez simplement un algorithme pour décoder l’image.

À travers une série d’expériences, Rajesh Menon et son équipe de chercheurs ont pris une photo du logo «U» de l’université ainsi que la vidéo d’un personnage animé, tous deux affichés sur un panneau lumineux à LED. Un capteur de caméra peu coûteux, prêt à l’emploi, était connecté sur le côté d’une fenêtre en plexiglas, mais il était orienté vers la fenêtre tandis que le panneau lumineux était placé devant la vitre à un angle de 90 degrés par rapport à l’avant du capteur. L’image obtenue à partir du capteur de la caméra, avec l’aide d’un processeur informatique exécutant l’algorithme, est une image à faible résolution mais clairement reconnaissable. La méthode permet également de produire des images animées ainsi que des images en couleur, explique Rajesh Menon.

Le processus consiste à enrouler du ruban réfléchissant sur le bord de la fenêtre. La majeure partie de la lumière provenant de l’objet dans l’image passe à travers la vitre, mais juste assez, environ 1 %, est dispersée par la fenêtre et dans le capteur de la caméra pour que l’algorithme informatique décode l’image.

Bien que la photo obtenue ne soit pas suffisante pour remporter un prix Pulitzer, elle serait suffisante pour des applications telles que des capteurs d’évitement d’obstacles pour les voitures autonomes. Mais Rajesh Menon affirme que des capteurs plus puissants peuvent produire des images de plus haute résolution.

Les applications pour une caméra sans objectif peuvent être presque illimitées. Les caméras de sécurité peuvent être intégrées dans une maison pendant la construction en utilisant les fenêtres comme lentilles. Elle pourrait être utilisé dans les lunettes de réalité augmentée pour réduire leur volume. Avec les lunettes AR actuelles, les caméras doivent être dirigées vers les yeux de l’utilisateur afin de suivre leurs positions, mais avec cette technologie, elles peuvent être positionnées sur les côtés de l’objectif (lens) pour réduire la taille. Un pare-brise de voiture pourrait avoir plusieurs caméras sur les bords pour capturer plus d’informations. Et la technologie pourrait également être utilisée dans la rétine ou d’autres scanners biométriques, qui ont généralement des caméras dirigées vers l’œil.

« Ce n’est pas une solution unique, mais cela ouvre une voie intéressante pour réfléchir aux systèmes d’imagerie », explique Rajesh Menon.

À partir de là, lui et son équipe continueront à développer le système, y compris des images 3D, une meilleure résolution des couleurs et la photographie d’objets avec la lumière du foyer. Ses expériences actuelles consistaient à prendre des photos d’images auto-éclairées à partir d’un système d’éclairage.