Un puissant outil logiciel capable de modéliser avec précision comment les caméras capturent la lumière pourraient aider à démocratiser le développement de nouveaux systèmes d'imagerie à utiliser dans l'espace.
Le Dr George Brydon de l'Université de Glasgow a développé l'outil open source, appelé Simply, qui est disponible en téléchargement gratuit sur le référentiel de code en ligne Github.
Vise simplement à fournir aux scientifiques et aux ingénieurs un accès facile à un niveau de simulation d'images sophistiqués qui est traditionnellement disponible uniquement pour les grandes sociétés ou d'autres organisations de recherche et développement hautement financées ayant accès à des outils spécialisés.
L'outil est capable de modéliser pratiquement les interactions entre la lumière, les surfaces, les objectifs et les capteurs pour démontrer les capacités d'une grande variété de systèmes de caméras, aidant les chercheurs à valider les performances des conceptions de prototypes avant de passer au développement matériel.
Il utilise des techniques de traçage de rayons et de modélisation physiques sophistiquées pour rendre les scènes avec précision en fonction des données fournies par l'utilisateur. Il peut simuler le bruit créé par les capteurs de la caméra et imiter les projections de lentilles arbitraires, de Pinhole et Fisheye aux caméras de balayage panoramique.
Dans un nouvel article publié dans la revue Espace: science et technologie, Le Dr Brydon montre comment il a validé la capacité de Simply à modéliser avec précision les photographies de l'espace en comparant les simulations qu'il a créées aux images prises par des vaisseaux spatiaux de véritables surfaces extraterrestres.
Il a utilisé des données 3D à haute résolution collectées par les missions précédentes sur la Lune, l'astéroïde Itokawa et la comète 67p / Churyumov-Gerasimenko, pour créer des simulations détaillées de la lumière réfléchie à partir de leurs surfaces et capturé par les caméras embarqués du vaisseau spatial.
Dans l'article, le Dr Brydon a utilisé l'analyse des luminosité physique des images simulées et des caractéristiques de l'image pour démontrer que c'est simplement capable de produire des images simulées qui reproduisent les photographies réelles avec une précision physique élevée lorsque les données d'entrée sont de qualité suffisante.
Lorsqu'ils sont fournis avec des données d'entrée très détaillées, le logiciel peut produire des images visuellement indiscernables des images réelles. L'article le démontre avec une simulation d'une image de la lune prise par la mission Rosetta en 2007 qui a recréé la réflectivité, les détails de la topographie de la lune et la réponse des capteurs de l'appareil photo avec un haut niveau de précision.
Le Dr Brydon, chercheur en collaboration à la School of Physics & Astronomy de l'Université de Glasgow, a déclaré: « Les premiers stades du développement de Simply ont commencé pendant mon doctorat, quand j'ai réalisé qu'il n'y avait pas d'outils disponibles librement pour m'aider à modéliser de nouveaux caméras de vaisseau spatial.
«Les grandes entreprises travaillant sur le développement de la caméra ont accès à un large éventail d'outils puissants car elles ont les ressources pour créer leur propre logiciel, mais ces outils restent privés et inaccessibles à d'autres chercheurs.
« Mon objectif en développement entièrement en utilisant simplement le langage de programmation Python était de fabriquer un outil largement accessible aux chercheurs dans le domaine de la conception des sciences planétaires et des vaisseaux spatiaux. Il est disponible gratuitement à tous les étudiants universitaires aux ingénieurs aux PME avec de grandes idées qui, autrement, n'ont pas accès aux ressources nécessaires pour modéliser pleinement leur potentiel dans les logiciels.
« Le document montre clairement à quel point il pourrait être utile pour les applications spatiales, où le coût du développement du matériel et des logiciels est si élevé qu'il y a un réel avantage à utiliser une simulation d'image rapide et gratuite pour soutenir la conception et les tests. J'espère que la rendre gratuite et la source ouverte permettra aux autres de l'utiliser pour leurs projets de recherche et développement, et de faciliter les nouvelles capacités d'imagerie. »
Bien que l'article se concentre sur la capacité de simplement modéliser les surfaces planétaires, la modélisation sophistiquée de l'outil pourrait la rendre utile pour un large éventail d'applications dans le développement de la vision par ordinateur. Le Dr Brydon estime que l'outil pourrait trouver l'utilisation dans le développement de caméras pour une utilisation dans les voitures autonomes ou pour les technologies de suivi du ballon pour des sports tels que le football, le golf ou le tennis.
Il travaille actuellement à ajouter des modèles de caméras supplémentaires et des capacités améliorées pour simplement améliorer la documentation de soutien pour aider les nouveaux utilisateurs à adopter la technologie pour leurs propres projets.
Il est simplement soutenu la recherche collaborative entre le Dr Brydon et le Dr Divya Persaud de l'école des sciences géographiques et de la terre de l'Université de Glasgow, combinant la géologie planétaire avec la modélisation du système de caméras pour développer de nouvelles techniques d'imagerie pour les sciences de la surface planétaire.
