Outil de SImulation pour la Formation des Images Optiques Sous-marines en milieu Turbide – OSIFIOST

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. Depuis quelques années, de nouvelles caméras haute résolution et haute sensibilité, ainsi que de nouvelles sources d’éclairage comme les projecteurs à LED ont été développées. Le traitement des images sous-marines constitue donc un enjeu de plus en plus important. En effet, les données acquises lors de campagnes 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 dans l’eau. 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 pour la formation des images optiques sous-marines. Ce simulateur nécessite donc une étude des phénomènes qui expliquent la propagation de la lumière dans l’océan, en particulier la diffusion, afin d’obtenir un modèle pour la formation de l’image dans l’environnement sous-marin. Ce simulateur permettra d’intégrer différents degrés de raffinement dans le modèle de formation d’image : partant d’un aspect local où les propriétés physiques des particules en suspension dans l’eau sont prises en compte pour aboutir à des modèles globaux plus simples de formation des images. Une des principales originalités de ce simulateur concerne l’aspect multi-niveaux des modèles qu’il intègre. En effet, en considérant le degré le plus fin, le simulateur intégrera de nombreux paramètres physiques afin de pouvoir synthétiser des scènes sous-marines 3D réalistes. A ce niveau, la difficulté majeure concerne la rapidité de la simulation : la configuration des scènes sous-marines sera simple pour que l’utilisateur puisse changer les paramètres facilement et la simulation des images sera rapide (temps réel ou quasi temps réel). En considérant des niveaux de raffinement plus faibles, des modèles très simples pour la formation des images 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. Soulignons de plus que l’obtention de modèles simples est une étape clé nécessaire pour développer des méthodes de traitement d’images sous-marines spécifiques et certaines d’entre elles seront étudiées dans le cadre du projet. Le projet OSIFIOST nécessite donc un large panel de compétences et propose une étroite collaboration entre différentes équipes de recherche et entreprises durant 3 ans : le Laboratoire d’Océanographie de Villefranche-sur-Mer (LOV) spécialisé dans l’étude de la diffusion et du transfert radiatif dans l’océan, l’Institut Fresnel spécialisé en traitement d’image adapté aux phénomènes physiques et optiques, le département Systèmes sous-Marins de l’Ifremer spécialisé en vision sous-marine et Prolexia spécialisé en simulation et réalité virtuelle.