Comment voir à travers le brouillard ?

Pascal Chevalier
11/02/19 10:34

Dans le domaine de la surveillance, l’environnement conditionne fortement les technologies mises en œuvre pour voir, détecter, contrôler et sécuriser un espace. En vision nocturne par exemple l’infrarouge thermique et l’intensification de lumière sont des techniques largement utilisées et qui ont fait leurs preuves. L’imagerie active est une alternative à ces méthodes grâce aux progrès réalisés ces dernières années par les sources laser. Non seulement elle dispose de toutes les capacités de la vision de nuit mais elle permet d’améliorer la vision dans des conditions météorologiques dégradées et ceci avec des portées de plusieurs kilomètres.
La technologie du Gated Imaging que nous vous proposons de découvrir, est au cœur du principe de l’imagerie active.


LA VISION À TRAVERS LES ÉLÉMENTS OBSCURCISSANTS
L'imagerie active est une technique spécifique pour capturer une scène ou un objet. Cette technique est souvent utilisée pour améliorer la capacité de vision par rapport à l'imagerie dite passive. La cible est éclairée et la lumière réfléchie est collectée sur un capteur d'images.
Dans un milieu pur, la lumière incidente est uniquement réfléchie par l'objet ciblé.
La qualité d’image obtenue peut parfois être suffisante. Cependant, si le milieu de propagation est perturbé par un « élément obscurcissant », la lumière incidente est non seulement réfléchie par l’objet, mais également par l’environnement susceptible de restituer une partie de la lumière incidente vers le capteur, c’est « l’effet de rétrodiffusion ».
Dans de telles conditions spécifiques, où le milieu peut être du brouillard, des pluies abondantes, une fumée dense ou même une tempête de neige, les éléments physiques présents dans l'atmosphère peuvent entraver le trajet de la lumière et par ailleurs, augmenter la rétrodiffusion. L'image finale est alors dégradée par les perturbations dues au milieu et par ce phénomène de rétrodiffusion. En effet, ce dernier ajoute un signal de perturbation supérieur au signal utile visé. Le signal provenant de la cible est donc brouillé par une lumière parasite.

PRINCIPE DU GATED IMAGING
principe du gated imaging eLe Gated Imaging est la solution pour éviter cet effet. L’illumination active est ici produite par une source pulsée, souvent un laser, qui est contrôlé par un utilisateur externe. La source pulsée est ensuite synchronisée avec le temps d’exposition du capteur. Le capteur est alors capable d’intégrer un segment spécifique de la lumière réfléchie (Fig1) et donc, en prenant en compte la vitesse de la lumière, de capturer une tranche à une profondeur spécifique de la scène.

Un utilisateur peut choisir de n'observer, par exemple, que des tranches situées à plus de 1 km de la caméra. L'observation sera satisfaisante car la rétrodiffusion due aux particules initiales sera supprimée, en évitant l’effet de grisement.

L’exemple d’une tempête de neige illustre parfaitement cette technique : au lieu de collecter tous les rayons réfléchis par chaque flocon de neige (Fig2), la caméra est configurée pour enregistrer uniquement les rayons qui proviennent de l'objet ciblé à une distance donnée (Fig3). La qualité de l'image finale est alors grandement améliorée.

exemple d'application imagerie active par le gated imaging

Pour des raisons de sécurité oculaire, ces observations actives doivent être réalisées à une longueur d'onde ne présentant pas de danger pour les yeux : précisément la valeur 1.55 µm est connue pour être sans danger, car la cornée et le cristallin humains absorbent fortement les longueurs d'onde supérieures à 1.4 µm, évitant ainsi la dégradation de la rétine. De plus, cette longueur d'onde garantit une meilleure transmission dans l'atmosphère.
Le capteur doit, par conséquent, aussi être sensible à cette longueur d'onde spécifique. Les capteurs à l'arséniure de gallium et d'indium (InGaAs) - un semi-conducteur très efficace à température ambiante - sont les mieux adaptés à cette longueur d'onde.


NEW IMAGING TECHNOLOGIES (NIT) a développé une gamme complète de capteurs et de caméras InGaAs, la gamme « WiDy Cameras », optimisée en termes de taille, de poids et de puissance pour fonctionner dans la bande SWIR. Certaines sont spécialement conçues pour inclure un mode Gated, englobant toutes les spécificités de l'imagerie active.

Pour en savoir plus sur le Gated Imaging et ses usages

téléchargez la note d’application

Note d'application du Gated Imaging par NIT

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