Suite à un accident de voiture récent, John Murray-Bruce aurait préféré avoir la capacité de détecter l'approche de l'autre véhicule grâce à un nouvel algorithme. Cet incident a renforcé la mission du professeur adjoint en informatique et en ingénierie à l'USF, qui est de développer une technologie permettant précisément cela : la capacité de visualiser au-delà des obstacles et, à long terme, élargir le champ de vision.
En utilisant une seule image, Murray-Bruce et son doctorant, Robinson Czajkowski, ont élaboré un algorithme révolutionnaire capable de générer des reconstructions tridimensionnelles en couleur d'une grande précision des zones masquées, ouvrant ainsi la voie à des applications prometteuses. Cette technologie novatrice peut non seulement contribuer à réduire les accidents de la route, mais également apporter un soutien précieux aux autorités compétentes pour leurs missions.
L'algorithme de John Murray-Bruce et Czajkowski ouvre la porte à une vision 3D au-delà des obstacles
Le professeur John Murray-Bruce et son doctorant Robinson Czajkowski ont développé un algorithme d'analyse d'images révolutionnaire permettant de créer des reconstructions 3D en couleur d'environnements situés hors du champ de vision direct, à partir d'une seule photographie.
Leur algorithme innovant utilise les surfaces ordinaires comme des miroirs pour révéler et modéliser avec une grande précision les régions, objets et pièces occultés par des obstacles. « Nous vivons dans un monde en trois dimensions. Obtenir une représentation 3D complète d'un scénario peut s'avérer déterminant dans de nombreuses situations opérationnelles », souligne le Pr Murray-Bruce.
Au-delà des applications évidentes dans la sécurité automobile pour la prévention d'accidents, ces reconstructions 3D précises à partir d'images 2D peuvent apporter une aide substantielle aux forces de l'ordre lors de prises d'otages. Mais aussi aux équipes de recherche et sauvetage, ainsi qu'aux stratèges militaires.
Les travaux publiés par Robinson Czajkowski et le Pr Murray-Bruce dans Nature Communications marquent une première mondiale : la reconstruction 3D en couleur de scènes non visibles directement, à partir des seules données d'un appareil photo numérique standard.
Reconstruction 3D des espaces occultés avec un simple appareil photo numérique
Leur algorithme breveté exploite les informations contenues dans les ombres faibles projetées sur les surfaces proches pour modéliser avec une grande fidélité la géométrie et l'apparence des environnements occultés. « Ces ombres subtiles sont omniprésentes autour de nous, même si notre œil ne les perçoit pas directement », précise Robinson Czajkowski.
Bien que relativement technique d'un point de vue grand public, cette innovation ouvre des perspectives immenses en termes d'applications opérationnelles. La capacité à modéliser des espaces hors du champ de vision direct représente en effet un concept ayant fait rêver nombre d'auteurs et de réalisateurs de science-fiction pendant des décennies.
« Nos recherches franchissent une étape décisive vers la concrétisation de cette vision futuriste, en donnant des moyens réels d'étendre la perception situationnelle au-delà des obstacles physiques », souligne le Pr Murray-Bruce.
Une approche novatrice rend accessible l'imagerie d'espaces occultés sans coûts exorbitants
Avant ces travaux pionniers, les recherches exploitant les caméras conventionnelles se limitaient à des reconstructions 2D approximatives de petits environnements. Les démonstrations les plus avancées d'imagerie 3D d'espaces occultés nécessitent l'utilisation d'équipements spécialisés et onéreux.
« Notre approche permet d'obtenir des résultats similaires avec des moyens bien moindres », souligne Robinson Czajkowski. « Il n'est plus nécessaire d'investir des millions dans des systèmes dédiés pour accéder à ces capacités ».
Bien que prometteuse, la mise en œuvre de cette technologie demandera encore 10 à 20 années de développement selon les chercheurs. Leurs efforts se concentrent actuellement sur l'amélioration continue de la vitesse. Mais aussi de la précision afin d'étendre son champ d'application. Notamment la conduite autonome pour renforcer la sécurité et la perception situationnelle.
« En un peu plus d'une décennie depuis l'émergence du concept, des progrès remarquables ont été accomplis. L'intérêt et l'activité de recherche dans ce domaine s'accélèrent », indique le Pr Murray-Bruce. « Cette dynamique, combinée à l'arrivée de caméras plus performantes et de capacités de calcul accrues, constitue les bases de mon optimisme quant à une adoption pragmatique rapide par un large éventail de secteurs ».
Dans un esprit d'ouverture, bien que toujours en phase de développement, l'algorithme a été rendu public pour permettre à d'autres équipes de recherche de le tester et de reproduire les résultats.
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