Des informaticiens développent une nouvelle caméra inspirée par l’œil humain pour une meilleure vision

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Dans le domaine de la technologie, des informaticiens travaillent actuellement sur le développement d’une nouvelle caméra s’inspirant du fonctionnement de l’œil humain. Cette innovation vise à améliorer la qualité de la vision artificielle en s’inspirant de la nature pour concevoir des systèmes plus performants.

Une équipe de chercheurs en informatique de l’Université du Maryland a fait une avancée significative en développant un mécanisme de caméra qui améliore la capacité de vision des robots. Inspiré par les mouvements involontaires de l’œil humain, ce système innovant, nommé Artificial Microsaccade-Enhanced Event Camera (AMI-EV), imite les petits mouvements rapides utilisés par l’œil pour maintenir une vision claire et stable.

Le principe des microsaccades

Les microsaccades sont de petits mouvements oculaires rapides et involontaires qui se produisent lorsque nous concentrons notre regard sur un objet. Ces mouvements permettent à l’œil humain de maintenir la clarté et la stabilité des textures visuelles, telles que la couleur, la profondeur et les ombres, sur une longue période.

Le principal auteur de l’étude, Botao He, doctorant en informatique à l’UMD, explique : “Nous avons compris que, tout comme nos yeux ont besoin de ces petits mouvements pour rester concentrés, une caméra pourrait utiliser un principe similaire pour capturer des images nettes et précises sans flou causé par le mouvement.”

La technologie derrière AMI-EV

L’équipe a réussi à reproduire les microsaccades en insérant un prisme rotatif à l’intérieur de l’AMI-EV pour rediriger les faisceaux lumineux capturés par l’objectif. Ce mouvement rotatif continu du prisme simule les mouvements naturels de l’œil humain, permettant ainsi à la caméra de stabiliser les textures de l’objet enregistré de la même manière que le ferait un œil humain.

En complément, un logiciel a été développé pour compenser le mouvement du prisme à l’intérieur de l’AMI-EV, consolidant ainsi des images stables à partir des lumières en mouvement.

Applications et performances

Selon Yiannis Aloimonos, professeur d’informatique à l’UMD, cette invention représente une avancée majeure dans le domaine de la vision robotique. “Nos yeux prennent des photos du monde qui nous entoure et ces images sont analysées par notre cerveau. Lorsque vous travaillez avec des robots, remplacez les yeux par une caméra et le cerveau par un ordinateur. De meilleures caméras signifient une meilleure perception et de meilleures réactions pour les robots.”

L’AMI-EV pourrait également avoir des implications significatives au-delà de la robotique et la défense nationale, notamment dans les secteurs qui nécessitent une capture d’image précise et une détection de forme améliorée. Cornelia Fermüller, co-auteur de l’étude, estime que les capteurs événementiels et l’AMI-EV sont particulièrement adaptés aux applications de réalité virtuelle, offrant une performance supérieure en conditions de lumière extrême, une faible latence et une faible consommation d’énergie.

Lors des premiers tests, l’AMI-EV a réussi à capturer et afficher des mouvements de manière précise dans divers contextes, y compris la détection du pouls humain et l’identification de formes se déplaçant rapidement. Les chercheurs ont constaté que l’AMI-EV pouvait capturer le mouvement à des vitesses de dizaines de milliers de cadres par seconde, surpassant la plupart des caméras commerciales disponibles, qui capturent en moyenne de 30 à 1000 cadres par seconde.

Perspectives d’avenir

Les applications potentielles de cette nouvelle technologie sont vastes :

  • Création d’expériences de réalité augmentée plus immersives
  • Amélioration de la surveillance de sécurité
  • Optimisation de la capture d’images astronomiques

Comme l’explique Aloimonos : “Notre nouveau système de caméra peut résoudre de nombreux problèmes spécifiques, comme aider une voiture autonome à distinguer ce qui est un piéton de ce qui ne l’est pas. Il a de nombreuses applications que le grand public utilise déjà, comme les systèmes de conduite autonome ou même les caméras de smartphone. Nous croyons que notre nouveau système de caméra ouvre la voie à des systèmes plus avancés et capables.”

Liste des points clé

Aspects techniquesApplications potentielles
Microsaccades reproduites par un prisme rotatifRéalité augmentée
Logiciel de compensation de mouvements ajoutéSurveillance de sécurité
Capture de mouvements à très haute vitesseAstronomie
Performances en condition de lumière extrêmeConduite autonome

Pour plus d’informations :
Botao He et al, Microsaccade-inspired event camera for robotics, Science Robotics (2024). DOI: 10.1126/scirobotics.adj8124