Une nouvelle caméra d’inspection sous‑marine utilise la technologie time‑of‑flight 3D
Les particules suspendues dans l’eau peuvent rendre les environnements troubles, et leur apparence opaque réduit la visibilité. Le brouillard, où de petites gouttes d’eau dans l’air rendent la visibilité difficile pour les humains et les systèmes d’imagerie, en est un exemple familier. En conduisant par temps de brouillard, l’allumage des phares avant aveugle les conducteurs, créant un effet de «fumée» à cause duquel les phares avant sont réfléchis par le brouillard – un phénomène appelé rétrodiffusion. Le projet UTOFIA (Underwater Time Of Flight Image Acquisition system), financé par l’UE, s’est attaqué à ce problème d’imagerie en émettant des impulsions de lumière très courtes, programmées pour correspondre à l’obturateur de la caméra, contrairement à un flot lumineux permanent (comme c’est le cas avec l’analogie des phares avant de la voiture). UTOFIA a mis au point des prototypes pour un système commercial d’inspection sous‑marine utilisant la technologie «time‑of‑flight» 3D, d’intérêt pour la science marine, la surveillance environnementale du secteur public, l’évaluation du stock de la pêche/de l’aquaculture commerciales et les technologies sous‑marines, telles que la modélisation du fond marin. À long terme, ces systèmes pourraient aider pour le fonctionnement autonome des véhicules sous‑marins. Des améliorations de génération Expliquant les principes derrière la technologie UTOFIA, M. Jens Thielemann, coordinateur du projet, précise que «tandis que la lumière se déplace à une vitesse constante, la lumière réfléchie par les particules de l’environnement trouble retourne vers la caméra avant la lumière réfléchie par les objets observés. La fermeture de l’obturateur lorsque la lumière arrive de l’obscurité ainsi que son ouverture pour l’arrivée de la lumière des objets, élimine ou réduit la rétrodiffusion sur l’image.» En utilisant ce principe, l’équipe paneuropéenne a construit son système d’imagerie trois fois. Basant chaque fois la construction sur ce qui a été appris concernant les caractéristiques physiques des composants des systèmes, l’équipe a perfectionné leur méthodologie time‑of‑flight, gagnant une compréhension plus approfondie du fonctionnement des technologies à l’état solide lorsqu’elles sont exposées à des évènements de l’ordre d’une nanoseconde. Ces efforts ont entrainé une réduction de la taille du système par un facteur de six. De plus, la puissance du laser a augmenté par un facteur de quatre et la précision du rendement 3D a été décuplée par rapport à l’original. Puisqu’il existe une gamme d’utilisations potentielles, cette technologie a été testée pour plusieurs scénarios. Par exemple, en Espagne, la caméra a été utilisée pour estimer la biomasse pour l’industrie de l’aquaculture, l’équipe étant satisfaite des données 3D et des images résultantes. Les tests initiaux pour des systèmes de navigation sous‑marine à courte distance étaient également prometteurs pour des véhicules sous‑marins téléguidés et autonomes (ROV/AUV), une piste avec énormément de potentiel. De bonnes images du fond marin pourraient, par exemple, être utilisées pour l’évaluation quantitative des déchets et de la pollution (utile pour l’élaboration des politiques et leur application), et également comme contribution pour des efforts de nettoyage. Peut‑être que le plus gros potentiel repose sur la surveillance automatisée, l’évaluation quantitative et la caractérisation (taille, espèces et comportement) de la vie marine. Gardez un œil sur le sujet L’équipe travaille actuellement sur la commercialisation de cette technologie en collaboration avec l’un des partenaires du projet Subsea Tech, et prévoit de réaliser les premières ventes cette année. «Avant UTOFIA, aucune technologie 3D en temps réel et de plein champ n’était disponible avec une portée de plusieurs mètres. Les approches existantes ne pouvaient pas fournir d’image complète (seulement une ligne unique qui était scannée) ou pouvaient seulement fournir une image incomplète avec un champ de vision 3D limité (stéréo)», indique M. Thielemann. «UTOFIA est également le premier système à effectuer du crénelage à l’aide d’un réseau de capteurs CMOS, le rendant ainsi bien plus rentable.» Pour amener cette technologie au niveau suivant, les algorithmes de traitement de l’image continueront à être développés pour la surveillance de l’aquaculture et de la pêche. Pour ce faire, l’équipe a assuré un financement pour les deux projets de suivi, SMARTFISH et BIOSYS. On parle également d’utiliser cette technologie dans l’espace!
Mots‑clés
UTOFIA, trouble, caméra, immergé, surveillance, 3D, imagerie, sous‑marin, marine, aquaculture, autonome
