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Ce système inspiré des chauves-souris surveille un appartement sans le filmer

Comment surveiller une pièce sans regarder ce qui s’y passe ? L’équation n’est pas simple à résoudre, mais pas impossible pour autant. Une équipe de chercheurs de l’université de Glasgow a détaillé le 30 avril, dans la Physical Review Letters, un système inspiré de l’écholocation -- la manière dont des animaux tels que les chauves-souris utilisent les sons pour analyser leur environnement. Dans le système qu’ils ont mis au point, des sons ou des ondes radio sont envoyés respectivement par des haut-parleurs ou de petites antennes.

Un algorithme analyse ensuite le temps qu’ils mettent à rebondir dans la pièce avant de revenir au capteur. « En analysant finement les résultats, l’algorithme parvient à déduire la forme, la taille, et la disposition de la pièce, et à détecter la présence d’objets ou de personnes », précise le communiqué de l’université de Glasgow. Les données sont ensuite utilisées pour élaborer des images 3D qui seront présentées sous la forme de flux vidéo.

Donner aux téléphones le 6e sens des chauves-souris

L’algorithme mis au point par l’équipe a la particularité de fonctionner avec des données collectées depuis un point unique. L’équipe pense que son système serait, par conséquent, capable de fonctionner sur n'importe quel appareil équipé de micro et de haut-parleurs ou d'antennes radio. Ce serait « un moyen d’équiper des objets du quotidien tels que des smartphones et des ordinateurs du sixième sens des chauves-souris »,  s’enthousiasme l’université où travaillent les chercheurs.

La mise au point de ce système n’a pas été simple : « Au départ, il semblait impossible d’élaborer une image 3D, le capteur transmettant uniquement des données sur la quantité d’énergie qui le percute, à certaines périodes, après l’envoi d’une impulsion. Une grande variété de configurations de pièces peut produire une même série d’échos (...) Turpin et ses collègues ont alors opté pour une approche totalement différente: plutôt que de se baser sur les lois de la physique pour déterminer quelles structures 3D avaient produit un écho, ils ont utilisé un réseau neuronal. »

Des images en très basse résolution

Pendant la phase d’entraînement, les échos générés par des personnes mobiles ou des objets déplacés dans la pièce étaient associés aux données transmises par une caméra ToF (time-of-flight). Après cette phase d’entraînement -- qui nécessite environ 10 minutes -- le réseau neuronal avait une empreinte volumétrique de la pièce, et était à même de produire immédiatement des images à partir des échos générés par des personnes ou des objets.

Les images générées par ce dispositif ont une résolution très basse : « vous pouvez savoir si une personne est dans la chambre, mais pas qui elle est». Cette spécificité peut cependant être un avantage. « Il serait possible de sécuriser un bâtiment sans recourir aux caméras traditionnelles, en détectant les signaux réfléchis par un intrus par exemple», notent ainsi les chercheurs. Le secteur médical pourrait, selon eux, également bénéficier de cette innovation : elle permettra de voir « si la personne est allongée dans son lit ou en train de se déplacer (...) dans le noir, sans violer la vie privée de la personne. »

Le système mis au point par l’équipe de l’université de Glasgow ne fonctionne, pour l’heure, que dans des pièces où il a été entraîné. Les chercheurs travaillent toutefois à entraîner leur dispositif sur des centaines voire des milliers d'environnements différents, dans l’espoir qu’il puisse plus tard fonctionner dans des lieux qu'il n’a encore jamais vu.