Projet OSIFIOST Vers la synthèse d`images optiques sous

Programme « COSINUS », édition 2008
Projet OSIFIOST
Vers la synthèse d’images optiques sous-marines
réalistes
Contact : Anne-Gaëlle Allais, E-mail : [e-mail]
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, …).