Système de vision avancé traversant nuages et brouillard révélant scènes 3D cachées

Voir à travers les environnements diffusants

En utilisant du matériel similaire à ce qui permet aux voitures autonomes de « voir » leur environnement, des chercheurs ont développé un système pouvant voir à travers nuages et brouillard. Ils l'ont amélioré avec un algorithme reconstruisant des scènes tridimensionnelles cachées basé sur le mouvement de particules individuelles de lumière, ou photons. En tests, le système a reconstruit avec succès des formes obscurcies par 2,5 cm de mousse. À l'œil humain, c'est comme voir à travers les murs.

Cette technique complète d'autres systèmes de vision voyant à travers barrières à l'échelle microscopique — pour applications médicales — car elle se concentre sur situations à grande échelle : navigation voitures autonomes dans brouillard/pluie forte et imagerie satellite de surfaces terrestres et planétaires à travers atmosphère brumeuse.

Fonctionnement : laser + détecteur photon ultra-sensible

Pour voir à travers environnements diffusant la lumière, le système associe un laser à un détecteur de photons super-sensible enregistrant chaque bit de lumière laser l'atteignant. Alors que le laser scanne un obstacle comme un mur de mousse, un photon occasionnel parviendra à traverser la mousse, frappera les objets cachés derrière, et repassera à travers la mousse pour atteindre le détecteur. Le logiciel supporté par algorithme utilise ces quelques photons — et l'information sur où et quand ils ont frappé le détecteur — pour reconstruire les objets cachés en 3D.

Ce n'est pas le premier système capable de révéler objets cachés à travers environnements diffusants mais il contourne limitations associées à d'autres techniques ; par exemple, certains nécessitent connaissance de la distance de l'objet d'intérêt. Il est aussi courant que ces systèmes n'utilisent que l'information des photons balistiques — photons voyageant vers et depuis l'objet caché à travers le champ diffusant sans réellement diffuser en chemin.

Pour rendre leur algorithme apte aux complexités de la diffusion, les chercheurs ont dû co-concevoir étroitement matériel et logiciel, bien que les composants matériels utilisés ne soient que légèrement plus avancés que ceux dans les voitures autonomes actuelles. Selon la luminosité des objets cachés, le scan dans leurs tests prit de une minute à une heure mais l'algorithme reconstruisait la scène obscurcie en temps réel et pouvait tourner sur un ordinateur portable.

Perspectives futures

Un jour, un descendant de ce système pourrait être envoyé dans l'espace vers d'autres planètes et lunes pour aider à voir à travers nuages glacés vers couches et surfaces plus profondes. À court terme, les chercheurs aimeraient expérimenter avec différents environnements diffusants pour simuler d'autres circonstances où cette technologie pourrait être utile.