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Des chercheurs du MIT ont mis au point un système permettant de produire des images d’objets enveloppés d’un brouillard si épais, que même la vision humaine ne peut y pénétrer. L’incapacité à gérer les conditions de conduite brumeuses a été l’un des principaux obstacles au développement de systèmes de navigation des automobiles autonomes utilisant la lumière visible. Ainsi, le système du MIT pourrait être une étape cruciale vers des voitures autonomes plus sécuritaires.

Les chercheurs ont testé leur système en utilisant un petit réservoir d’eau avec un humidificateur immergé dans celui-ci. Le résultat fut un brouillard si dense, que la vision humaine ne pouvait y pénétrer que de 36 centimètres. Ce système était capable de reconnaitre des objets et de mesurer leur emplacement, à une distance près de 57 centimètres.

Cinquante-sept centimètres n’est pas une grande distance, mais le brouillard produit pour ces chercheurs est beaucoup plus dense que n’importe quelle sorte de brouillard dans la nature, qui normalement offre une visibilité d’environ 30 à 50 mètres. Le point essentiel est que le système fonctionne mieux que la vision humaine, alors que la plupart des systèmes d’imagerie ont des performances inférieures. Un système de navigation aussi efficace qu’un conducteur humain dans le brouillard serait une avancée majeure.

Relever un défi

«J’ai décidé de relever le défi de développer un système permettant de voir à travers le brouillard», explique Guy Satat, un étudiant diplômé du MIT Media Lab, qui a dirigé la recherche. « Nous avons affaire à un brouillard réaliste, dense, dynamique et hétérogène. Il est constamment en mouvement et changeant, avec des taches de brouillard plus dense ou moins dense. D’autres méthodes ne sont pas conçues pour faire face à de tels scénarios aussi réalistes. »

Satat et ses collègues décrivent leur système dans un document qu’ils présenteront à la Conférence internationale sur la photographie computationnelle en mai 2018. Satat est le premier auteur de cette recherche, et il a été rejoint par son directeur de thèse, Ramesh Raskar, et Matthew Tancik, qui était un étudiant diplômé en génie électrique et informatique lorsque cette recherche a été faite. Voici un exemple de ce système basé sur la photographie computationnelle :

Comment cela fonctionne-t-il ?

Ce nouveau système utilise une caméra « time-of-flight » qui est une façon de mesurer une distance en projetant des éclats de lumière laser ultracourts, dans une scène et qui mesure le temps de retour de la réflexion.

Par temps clair, le temps de retour de la lumière indiquerait fidèlement les distances des objets qui le reflétaient. Mais le brouillard réduit ce temps de retour, car la lumière «se disperse» ou rebondit de façon aléatoire. Le système du MIT contourne ce problème en utilisant des statistiques. Les modèles produits par la lumière réfléchie par le brouillard varient en fonction de la densité du brouillard: la lumière pénètre moins profondément dans un épais brouillard que dans un brouillard léger. Mais les chercheurs du MIT ont pu démontrer que, quelle que soit l’épaisseur du brouillard, les temps d’arrivée de la lumière réfléchie adhèrent à un schéma statistique connu sous le nom de distribution gamma.

Essentiellement, ce système calcule une distribution gamma différente pour chacun des 1024 pixels du capteur. C’est la raison pour laquelle il peut gérer les variations de densité de brouillard qui ont déjoué les systèmes antérieurs. « Le mauvais temps est l’un des principaux obstacles à surmonter pour la technologie de conduite autonome », explique Srinivasa Narasimhan, professeur d’informatique à l’Université Carnegie Mellon. « Le travail innovant de Satat et Raskar produit la meilleure amélioration de la visibilité que j’ai vue à des longueurs d’onde visibles ou proches de l’infrarouge, lequel pourrait être utilisé par des voitures très bientôt. », conclut Narasimhan.

Moins de risques d’accident

Nous avons tous déjà lu cette triste nouvelle, d’une voiture autonome qui a percuté une Femme. Grâce à cette découverte, les risques de tels accidents seraient réduits, car ce système computationnel, peut « voir » non seulement dans un brouillard dense, mais également la nuit puisqu’il utilise une caméra « time-of-flight » alimentée par un laser. Ce qui permettrait au final, d’avoir des voitures autonomes beaucoup plus sécuritaires que celles qui utilisent des radars ou autres capteurs, car ce qu’il y a de positif avec ce système, est sa simplicité à être implémenté et utilisé dans une voiture autonome.

source : MIT