Photographier le mouvement comme s'il était immobile

© 2020 EPFL

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Des scientifiques du laboratoire Advanced Quantum Architecture de l’EPFL et du laboratoire Wision de l’Université de Wisconsin-Madison ont mis au point une technique pour construire une image de très haute qualité d’un objet en mouvement. Leur travail a été sélectionné pour être présenté lors de la prestigieuse conférence SIGGRAPH fin août.

Tout a commencé par une rencontre. En 2019, lors d’un workshop au Canada, Edoardo Charbon, professeur à la Faculté des Sciences et Techniques de l’Ingénieur de l’EPFL fait la connaissance de son homologue Mohit Gupta, de l’Université de Wisconscin-Madison, aux États-Unis. « Mohit Gupta est spécialiste de la photographie informatique. Il m’a demandé de lui prêter notre caméra SwissSPAD pour ses expériences. Cela a été le point de départ de notre étroite collaboration. », relève Edoardo Charbon.

Une approche inédite

Mohit Gupta désirait prendre en photo un objet en mouvement tout en conservant la qualité d’une image fixe. Pour Edoardo Charbon l’approche se révèle inédite. « Je ne pensais pas qu’il était possible d’accomplir ce genre de chose avec cette caméra. Mais la science nous a prouvé le contraire », souligne-t-il. Pour réaliser ses expériences, le professeur américain avait besoin de la SwissSPAD. Elle est capable de détecter les photons uniques, soit la plus petite particule de lumière existante. De plus, elle fournit des images de 512x512 pixels binaires en deux dimensions.

Ajouter la couleur et la profondeur

Les scientifiques ont profité du nombre élevé de pixels générés à une vitesse importante par SwissSPAD afin de reconstruire le mouvement de l’image. « Cette caméra réalise 100 000 images binaires (photon détecté ou pas) par seconde. À l’aide d’un algorithme informatique, nous pouvons corriger les variations », explique Edoardo Charbon. Grâce à cette technique, les chercheurs ont réussi à produire un résultat final de très haute qualité, alors que l’objet photographié était en déplacement. « Pour y arriver, on prend ces milliers d’images dans le but de n’en reconstituer qu’une seule », précise le professeur.

Le prochain défi consiste à procéder au même type d’expérience, mais avec la caméra MegaX. « Cette caméra possède les mêmes fonctions que la SwissSPAD mais mesure également la profondeur. Elle peut donc fournir des images en trois dimensions », commente Edoardo Charbon qui prévoit également d'introduire la couleur au niveau du pixel.

Cette découverte fait partie des six meilleurs sujets, parmi plus de 160 présentés, à SIGGRAPH, une conférence annuelle de prestige sur l’infographie et l’imagerie qui aura lieu en août.

Financement

SNFS

Références

Sizhuo Ma, Shantanu Gupta, and Mohit Gupta, University of Wisconsin-Madison; and Arin C. Ulku, Claudio Bruschini, and Edoardo Charbon, École Polytechnique Fédérale de Lausanne

Quanta Burst Photography

Siggraph, 2020.


Auteur: Valérie Geneux