Jan Buiting

Les gènes de Superman sont-ils mathématiques ?

12 mai 2016, 14:20
Image : Kerry Callen.
Image : Kerry Callen.
Superman voit tout à travers tout. Avec qui plus est une fonction de zoom : Superman peut résoudre les mots croisés du journal que lit un futur maître du monde assis dans les toilettes de son bunker souterrain. Bref, Superman n’a jamais attendu chez l’ophtalmo. Mais d’où viennent ces pouvoirs kryptoniens ? En attendant l’autopsie, et à l’aulne de la technique décrite ci-dessous, on peut se demander si le super-bougre n’utiliserait pas tout simplement des maths. Oui, juste des calculs.
 
Dans le bus ou dans le train, particulièrement le soir, vous avez forcément déjà vu des images de l’intérieur et de l’extérieur se combiner sur une vitre. Ce n’est pas gênant pour notre œil, qui peut même en profiter pour rêver entre ces deux mondes flottants, ça l’est plus pour un capteur dont on attend qu’il discrimine clairement les images d’une scène. Le problème n’est pas récent et a même plusieurs solutions, mais celle trouvée par des chercheurs du MIT est la plus simple d’entre toutes à mettre en œuvre.
 
Le principe consiste à bombarder une scène de rayons lumineux (à la Superman) et à mesurer la différence entre les temps d’arrivée des rayons réfléchis par les objets proches et lointains. Cette mesure est compliquée dans le domaine temporel, mais plus aisée dans le domaine fréquentiel. Car si les signaux réfléchis frappent un capteur à des instants légèrement différents, leur décomposition de Fourier montre des phases différentes.
 
C’est donc à partir de la mesure de ces phases que les chercheurs ont calculé les temps d’arrivée des signaux et reconstruit la scène enregistrée par le capteur. Les algorithmes ont été adaptés d’une méthode de détermination des structures cristallines appelée extraction de phase, méthode qui valut par ailleurs à ses inventeurs le prix Nobel de chimie 1985.
 
Le problème était de taille, et on se serait attendu à ce que sa résolution nécessite de coûteux et complexes instruments réservés à un laboratoire de recherche. Rien de tout cela ici. Pour effectuer leurs mesures et prouver le bien-fondé de leur méthode de « séparation d’images par discrimination temporelle », les auteurs ont simplement utilisé des maths et une caméra Kinect One dont ils ont modifié le micrologiciel. Une approche aussi élégante que brillante.
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