Imaginez que vous rentrez chez vous après une longue journée de travail. Soudain, une voiture sort d'une petite rue obscure et tourne juste devant vous. Heureusement, votre voiture autonome a vu ce véhicule bien avant qu'il n'arrive dans votre champ de vision et a ralenti pour éviter un accident. Cela peut sembler magique, mais une nouvelle technique développée à Caltech pourrait le rapprocher d'une réalité.

Avec l'avènement des véhicules autonomes, des engins spatiaux avancés et d'autres technologies qui reposent sur des capteurs pour la navigation, il existe un besoin toujours croissant de technologies avancées capables de rechercher des obstacles, des piétons ou d'autres objets. Mais que se passe-t-il si quelque chose est caché derrière un autre objet ?

Dans un article récemment publié dans la revue Nature Photonics , les chercheurs de Caltech et leurs collègues décrivent une nouvelle méthode qui transforme essentiellement les surfaces proches en lentilles qui peuvent être utilisées pour imager indirectement des objets précédemment obscurcis.

La technologie, développée dans le laboratoire de Changhuei Yang, professeur Thomas G. Myers de génie électrique, de bio-ingénierie et de génie médical; et enquêteur de l'Institut de recherche médicale du patrimoine, est une forme de détection sans ligne de visée (NLOS) - ou détection qui détecte un objet d'intérêt en dehors de la ligne de mire du spectateur. La nouvelle méthode, baptisée UNCOVER, le fait en utilisant des surfaces planes proches, telles que des murs, comme une lentille pour voir clairement l'objet caché.

La plupart des technologies d'imagerie NLOS actuelles détectent la lumière d'un objet caché qui est passivement réfléchie par une surface telle qu'un mur. Cependant, comme les surfaces telles que les murs diffusent principalement la lumière, les techniques ne produisent pas d'images claires. Les méthodes d'imagerie informatique peuvent être utilisées pour extraire des informations de la lumière diffusée et améliorer la clarté de l'image, mais elles ne peuvent pas générer d'images haute résolution.

UNCOVER, cependant, contrecarre directement la diffusion grâce à son utilisation de la technologie de mise en forme du front d'onde. La mise en forme du front d'onde n'était auparavant pas viable car elle nécessitait l'utilisation d'une étoile guide, une source ponctuelle approximative de lumière qui permet de déduire les détails de l'objet caché.

"Nous savons que les lentilles imagent un point sur un autre point. Si vous regardez à travers une mauvaise "lentille" avec des surfaces mates, l'image d'un point est maintenant floue et la lumière se répand partout, mais vous pouvez meuler et polir la surface mate pour diriger la lumière vers la bonne position », explique l'étudiant diplômé en génie électrique Ruizhi Cao, le premier auteur de la Nature Photonics papier. "C'est ainsi qu'un guidestar vous aide en principe :il nous indique où se trouvent les petites bosses, afin que nous sachions comment polir correctement la surface."

Yang et ses collègues ont découvert que l'objet caché lui-même pouvait être utilisé comme étoile guide. Le résultat est une méthode d'imagerie NLOS qui reconstitue la lumière diffusée en une image claire de l'objet caché.

Selon Cao, la méthode d'imagerie pourrait être utile pour la conduite autonome, les missions de sauvetage et d'autres missions liées à la télédétection. Dans le cas de la conduite autonome, Cao déclare :"Nous pouvons voir tout le trafic au carrefour avec cette méthode. Cela pourrait aider les voitures à prévoir le danger potentiel que l'on ne peut pas voir directement."

L'utilisation d'UNCOVER pourrait permettre aux automobiles de voir aussi bien que les humains, mais aussi aux humains de devenir de meilleurs conducteurs. Alors qu'un conducteur humain pourrait être en mesure de repérer un jaywalker à quelques mètres de là, une voiture autonome équipée de la technologie UNCOVER pourrait potentiellement être en mesure de repérer une telle instance sur le bloc suivant, à condition que les conditions d'imagerie soient optimales.

L'imagerie UNCOVER pourrait également s'avérer utile au-delà de la Terre - par exemple, dans les futures missions robotiques d'exploration de Mars, a déclaré Cao :"Nous comptons sur les rovers pour prendre des images d'une autre planète afin de nous aider à développer une meilleure compréhension de cette planète. Cependant, pour ces rovers, certains endroits peuvent être difficiles à atteindre en raison des ressources et de la puissance limitées. Avec la technique d'imagerie sans ligne de visée, nous n'avons pas besoin du rover lui-même pour le faire. Ce qu'il faut, c'est trouver un endroit où la lumière peut atteindre."

La photonique de la nature l'article s'intitule "Imagerie haute résolution sans ligne de visée utilisant la mise au point active". Les autres coauteurs incluent Frederic de Goumoens, Baptiste Blochet et Jian Xu. + Explorer plus loin

Une nouvelle méthode d'imagerie révèle des objets cachés