Déchiffrer la lumière pour comprendre le monde visible
© Alain Herzog 2020 EPFL
UNRAVEL, un projet révolutionnaire de la Faculté informatique et communications de l'EPFL, établira des techniques d'inversion des simulations de la lumière avec des milliards de paramètres, pour un impact révolutionnaire sur les disciplines scientifiques qui impliquent l'analyse d'images.
Les images entièrement générées par ordinateur qui semblent indiscernables de la réalité sont devenues une routine dans notre vie quotidienne : nous les voyons dans des catalogues de produits, des magazines et des films, souvent sans nous rendre compte qu'elles ne sont pas réelles. Le professeur assistant Wenzel Jakob, responsable du Realistic Graphics Lab (RGL) de l'EPFL, travaille depuis plus de dix ans à améliorer le réalisme de ces images, en simulant les aspects subtils de l'interaction entre la lumière et les objets dans un monde virtuel.
Aujourd'hui, Wenzel Jakob et son équipe renversent cette idée en exécutant la simulation à l'envers, démêlant la physique de la lumière et au lieu de créer des images réalistes d'un monde virtuel, ils développent des algorithmes qui partent d'une ou plusieurs images réelles et produisent un monde virtuel tridimensionnel.
Une application potentielle passionnante des travaux d'UNRAVEL, qui vient de recevoir une bourse de 1.6 millions CHF du Conseil européen de la recherche (CER), consiste à développer des algorithmes d'inversion adaptés à des disciplines scientifiques spécifiques, notamment l'observation de l'atmosphère terrestre.
"Pensez à la recherche climatique actuelle : tout repose sur les mesures par satellite des gaz atmosphériques comme le CO2. Bien sûr, ces satellites sont dans l'espace, ils ne peuvent donc pas mesurer directement l'atmosphère ! Ce qu'ils font à la place, c'est prendre des photos qui doivent être traitées pour estimer les concentrations de gaz. Notre objectif est de fournir des algorithmes qui amélioreront considérablement la précision de ce type de calculs", explique Jakob.
Ce travail élargit les limites traditionnelles de l'infographie et Wenzel Jakob se réjouit de l'impact plus large qu'il pourrait avoir sur les disciplines scientifiques au-delà de l'observation de la Terre, y compris des domaines aussi divers que l'architecture et la microscopie.
"Supposons que nous regardons un objet qui a une certaine couleur sur une image. Peut-on vraiment en être sûr ? Peut-être que l'objet est en fait blanc, et que la couleur provient d'un reflet de son environnement", explique Wenzel Jakob. "Nous pouvons maintenant commencer à examiner ces questions grâce aux progrès spectaculaires réalisés dans un domaine connu sous le nom de rendu différentiable qui est au cœur d'UNRAVEL. Mon laboratoire a été à la pointe de ce nouveau développement et maintenant le financement du CER nous donne les ressources nécessaires pour l'améliorer de façon spectaculaire, apprendre à le manier et poursuivre plusieurs applications différentes".
Les « Starting Grants » du Conseil Européen de la Recherche récompensent des chercheurs de toutes les nationalités ayant entre 2 et 7 ans d’expérience depuis leur thèse, et « démontrant de grandes promesses dans le cadre de leur parcours académique ». Les sélectionnés reçoivent jusqu’à 2,5 million d’euros par bourse afin de soutenir leur travail durant un maximum de 5 ans.