Super-résolution         Retour accueil

Modélisation, identification et commande des systèmes d'optique adaptative

L'axe « Optique adaptative » de SPIM est actif en OA pour l'astronomie, et en OA pour l'imagerie rétinienne.   La performance des instruments optiques à haute résolution angulaire installés au sol ou aéroportés est limitée par la turbulence atmosphérique. L'optique adaptative (OA) permet une correction en temps réel des effets de la turbulence grâce à un miroir déformable commandé à partir de mesures de la déformation du front d’onde, dans le but d’obtenir des images à haute résolution.

Le formalisme développé dans l'équipe (formalisme d'état) permet de modéliser l'ensemble du système et de proposer des solutions qui tiennent comptent de l'ensemble des composants et processus qui le composent.

Le projet ANR blanc CHAPERSOA(2009-2014) était orienté sur la commande à haute performance des systèmes d'OA grand champ. L'équipe a également été impliquée dans le projet européen CANARY, qui avait pour but de valider sur le ciel (télescope William Herschell) le concept d'instrument d'OA multi-objet, et dans le projet FP7-JRA OPTICON pour des études théoriques sur la commande optimale des systèmes d'OA grand champ. 

Collaborations en cours ou récentes : Département d'Optique Théorique et Appliquée (DOTA) de l'ONERA-Châtillon, Observatoire de GEMINI Sud, Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Laboratoire Ampère, Thirty Meter Telescope, Observatoire de Paris-Meudon LESIA, Université de Durham

Les nouveaux ophtalmoscopes pour l'imagerie rétinienne s’appuient sur un dispositif d’OA pour compenser les déformations des images rétiniennes dues aux mouvements de l’oeil, au film lacrymal et aux turbulences diverses sur le trajet optique. Nous sommes impliqués sur les aspects modélisation (de la perturbation, et donc du mouvement pupillaire) et commande (améliorer la performance de la boucle d'OA) depuis le projet ANR RNTS INOVEO (2006-2008), qui a vu le développement d'un nouveau dispositif d’OA. Le projet ANR TECSAN iPhot (2009-2011) était orienté sur les tests cliniques et l'amélioration de la boucle d'OA. Nous nous sommes en particulier penchés sur l'évaluation de performance en boucle fermée lorsque l'on prend en compte les effets du mouvement pupillaire. Pour le projet ANR TECSAN Reveal (2013-2015) centré sur les vaisseaux rétiniens, nous avons développé des méthodes de traitement rapide des séquences d'images (reponsabilité de la tâche "Traitement d'image"), en particulier pour l'estimation de mouvements locaux.

Collaborations en cours ou récentes : Département Traitement de l'Information et Modélisation (DTIM) de l'ONERA-Palaiseau, Imagine Eyes (Orsay), Hôpital des Quinze-Vingts CIC

 
 

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Super-résolution à partir d'une séquence vidéo

Avec Frédéric Champagnat et Guy Le Besnerais du Département de Traitement de l'Information et Modélisation (DTIM, ONERA-Châtillon)

La super-résolution (SR) est un thème qui a pris de l’importance avec le développement de caméras numériques accessibles au plus grand nombre, ce qui a conduit à de nombreux développements en traitement d’images numériques ou vidéo, comme le mosaïcage avec super-résolution ou l’imagerie astronomique, deux exemples de logiciels disponibles en freeware sur le net. La SR a pour but l'amélioration de la résolution d'une séquence d'images vidéo. La qualité des images numériques est limitée par trois éléments principaux : la réponse optique de l’instrument qui définit la résolution limite, l’échantillonnage spatial de l’image par le capteur (matrice CCD par exemple) qui induit en général un repliement spectral, le bruit (électronique, photonique, de quantification) sur les valeurs enregistrées. La SR vise à traiter ces 3 défauts ; en pratique il s’agit surtout de revenir sur le repliement spectral en contrôlant les effets du bruit. Les images présentant un déplacement les unes par rapport aux autres, il est possible de retrouver une résolution meilleure que celle du capteur en utilisant des algorithmes de reconstruction, qui font souvent intervenir un modèle de l’objet.

Comment évaluer l'apport de la SR en termes de performances et peut-on définir des critères objectifs ? Répondre à cette question de façon précise nécessite de disposer d'une modélisation complète de la performance. Cette modélisation s'appuie sur un modèle stochastique de la scène et un modèle du capteur. Modéliser la performance permet par exemple de répondre à la question suivante : « de combien d'images a-t-on besoin pour doubler, tripler, ..., la résolution ? »  Les aspects temps rapide/réel ont été abordés dans le cadre de la thèse d'Antoine Létienne (2010).