Programme « COSINUS », édition 2008 Projet OSIFIOST Vers la synthèse d’images optiques sous-marines réalistes La synthèse d’images sous-marines au service de l’innovation scientifique et technique Les données optiques constituent un outil essentiel pour l’étude de l’environnement sous-marin ainsi que pour le positionnement des engins sous-marins dans leur environnement. Cependant, les données acquises lors d’opérations en mer montrent que la qualité des images dépend des caméras utilisées ainsi que de l’environnement, en particulier de l’éclairage et de la turbidité de l’eau qui est à l’origine de l’absorption et de la diffusion de la lumière. Le traitement des images sous-marines constitue donc un enjeu de plus en plus important. Cependant, les techniques classiques de traitement d’image dépendent fortement des conditions d’acquisition. La plupart d’entre elles ne prennent pas en compte les spécificités liées aux images sous-marines et en particulier les phénomènes physiques à l’origine de leur formation. L’objectif du projet OSIFIOST est de concevoir et développer un système de simulation 3D qui permette de synthétiser des images sous-marines optiques réalistes. Les images générées serviront de données test pour le développement et la validation de nouvelles méthodes de traitement d’image adaptées au milieu sous-marin, pour la conception d’instrumentation innovante, ainsi que pour la simulation et la préparation des missions des engins sous-marins. Une simulation basée sur une modélisation multi-niveaux des phénomènes physiques Afin d’obtenir les images les plus réalistes possibles, il est nécessaire de prendre en compte les phénomènes physiques intervenant dans la formation des images : propagation de la lumière dans l’océan, diffusion, … Selon les applications et les besoins, l’image sera modélisée au plus proche de la physique en considérant les propriétés physiques et optiques des particules en suspension dans l’eau. Cependant, cette modélisation fait intervenir de nombreux paramètres et il peut être intéressant de simplifier les modèles en proposant plusieurs degrés de raffinement. En considérant des niveaux de raffinement plus faibles, des modèles de formation d’images plus grossiers mais plus simples à paramétrer seront développés. Ces modèles permettront également de générer des scènes réalistes mais ils nécessiteront uniquement le réglage de quelques paramètres. Le simulateur pourra donc être facilement manipulé par un utilisateur non-expert ou lorsque certains paramètres physiques sont inconnus. Cette modélisation multi-niveaux ainsi qu’une architecture matérielle et logicielle parallèle devraient permettre d’aboutir à une simulation quasi temps réel, permettant ainsi à l’utilisateur de tester facilement l’influence des différents paramètres physiques. « OSIFIOST Outil de SImulation pour la Formation des Images Optiques Sous-marines en milieu Turbide » est un projet de recherche industrielle coordonné par Ifremer. Il associe aussi l’Institut Fresnel (CNRS, Aix-Marseille Université, Ecole Centrale Marseille), le Laboratoire d’Océanographie de Villefranche-sur-Mer (CNRS, Université Pierre et Marie Curie) et l’entreprise Prolexia. Le projet a commencé en 2009 pour une durée de 36 mois : il bénéficie d’une aide ANR de 570 k€ pour un coût global de l’ordre de 800 k€. IMPACTS Résultats majeurs Les résultats escomptés dans le cadre du projet sont de plusieurs ordres : tout d’abord, une meilleure compréhension des phénomènes physiques de propagation de la lumière dans l’océan qui permette une modélisation de la formation des images sous-marines avec plusieurs niveaux de raffinement, le développement d’un simulateur d’images sous-marines intégrant ces différents modèles et reposant sur les concepts d’analyse multi-résolution, de modélisation cellulaire et de calculs parallèles haute performance sur GPU (Graphics Processing Unit), et enfin, la démonstration de l’utilité d’un tel simulateur sur des applications en amont d’expérimentations en mer (préparation de mission, développement et validation de méthodes de traitement d’images, …). Contact : Anne-Gaëlle Allais, E-mail : [email protected]