De nombreuses personnes portent des lunettes de vue. Ne pas les porter les empêche, par exemple, de voir nettement les panneaux de signalisation lorsqu’elles sont au volant. Les lunettes leur permettent en outre de mieux repérer les dangers (voir figure 1). S’il y a bien une chose que l’on souhaite éviter sur la route, c’est un accident !

Figure 1 : paire de lunettes sur un test d’acuité visuelle (Source : flaviuz – stock.adobe.com)

La détection et l’identification d’objets résident au cœur de la grande majorité des applications de vision et il existe presque autant de moyens d’y parvenir que de raisons de le faire. Dans le présent article de blog, nous nous pencherons sur les principales technologies de capteurs utilisées pour la détection d’objets.

Caméras

Dans les applications de vision, les caméras sont intégrées à un vaste système de vision électronique et assument une fonction équivalente à la vue humaine (voir figure 2).

Figure 2 : caméra de surveillance d’intérieur avec système de détection de mouvement (Source : Vittaya_25 – stock.adobe.com)

Utiliser des caméras dans des systèmes de vision présente plusieurs avantages :

• Elles peuvent être placées de façon à obtenir une vue d’ensemble de certaines situations ou tout du moins pour « voir » ce qui est considéré comme suffisamment pertinent.
• Dans divers cas d’utilisation, leurs performances dépassent celles de la vision humaine.
  • C’est notamment possible grâce à l’utilisation de sources de lumière invisibles, c’est-à-dire des sources émettant une lumière en dehors de la plage de longueurs d’onde de 380 nm à 750 nm environ qui constitue le spectre visible par l’œil humain.
• Les caméras sont capables d’apprentissage par les moyens suivants :
  • Intelligence artificielle (IA) ;
  • Apprentissage automatique (ML) ;
  • Réseaux de neurones (RN).
• Elles sont souvent moins coûteuses.
• Elles ont une façon de gérer les conditions météorologiques assez similaires à celle de la vue humaine.

Radar

La plupart des ingénieurs en électronique que nous sommes savent qu’il existe d’autres technologies de détection pour « voir » ce qui n’est normalement pas visible à l’œil nu. Le radar en est un exemple (voir figure 3). Le mot « radar » est en fait un acronyme issu de l’anglais « radio detection and ranging », ce que l’on peut traduire par « détection et télémétrie radio ». Ce système utilise des ondes radio de 3 MHz à 110 GHz pour estimer la distance (télémétrie), l’angle ou la vitesse d’objets. L’exemple le plus connu de l’utilisation du radar est le suivi du vol des avions. Le radar permet de visualiser leur position dans le ciel. Les applications qui relèvent de notre domaine de compétences (à savoir, les véhicules et la robotique) utilisent couramment la mmWave, une technologie radar basée sur les ondes millimétriques dont le spectre s’étend de 30 à 300 GHz.

Figure 3 : un radar (Source : your123-stock.adobe.com)

Utiliser des radars dans des systèmes de vision présente plusieurs avantages :

• boîtier et antenne de taille réduite ;
• large bande passante ;
• fréquence Doppler élevée ;
• hauts niveaux d’intégration ;
• fiabilité ;
• prix abordable.

Capteurs mmWave

Les capteurs mmWave de Texas Instruments sont des solutions radar proposées en deux versions : l’une pour l’industrie (IWR), l’autre pour l’automobile (AWR). Le SDK mmWave permet d’exploiter et d’évaluer les projets de détection en moins de trente minutes, ce qui simplifie grandement la détection. La résolution spatiale et la résolution de la vitesse triplent la capacité de détection par rapport à des solutions traditionnelles. Enfin, la taille de la conception est réduite grâce aux capteurs CMOS monopuce intégrant un frontal RF avec un DSP et un microcontrôleur (MCU).

AWR

Destinés au secteur automobile, les capteurs mmWave de la série AWR analysent l’environnement proche et réagissent en conséquence, ce qui facilite la conduite tout en apportant plus de sécurité.

IWR

Les capteurs mmWave de la série IWR s’adressent au secteur industriel. Très robustes, ils détectent la distance, la vitesse et l’angle des objets avec une précision sans précédent.

LiDAR

Si les radars utilisent les ondes radio, il est aussi possible d’utiliser les ondes lumineuses aux mêmes fins. La technologie de détection et de télémétrie par la lumière (LiDAR) utilise des impulsions lumineuses électromagnétiques pour déterminer la distance (télémétrie), l’angle ou la vitesse d’objets.

L’utilisation du LiDAR présente plusieurs avantages :

• exactitude ;
• précision ;
• imagerie 3D ;
• insensibilité aux conditions d’éclairage externes ;
• puissance de calcul requise relativement faible.

Temps de vol (ToF)

Le temps de vol (ToF) est la mesure du temps nécessaire à un objet, une particule ou une onde pour parcourir une distance à travers un milieu donné. L’analyse de ces données permet d’établir, entre autres, la vitesse et la longueur du trajet, mais aussi de révéler certaines propriétés d’une particule ou d’un milieu. Le ToF est notamment utilisé dans des applications de détection de proximité et de reconnaissance gestuelle dans les domaines de la robotique et de l’interface homme-machine (IHM).

Conclusion

Dans cet article, nous avons exposé différents types de capteurs de détection d’objets et énuméré leurs avantages respectifs. Comme nous avons pu le constater, toutes les caméras ne sont pas identiques, mais diffèrent selon les applications auxquelles elles sont destinées. Un autre constat est que les développeurs réalisent des avancées majeures dans le développement de nouveaux capteurs qui imitent fidèlement la capacité de l’œil humain à percevoir les changements dans son champ visuel. Et dans certains cas, la technologie dépasse même nos propres capacités visuelles. Qui sait, nous pourrons peut-être un jour nous passer de lunettes de vue.

À propos de l’auteur

Paul Golata a rejoint Mouser Electronics en 2011. En tant que spécialiste senior en technologie, Paul contribue au succès de Mouser en assurant le leadership stratégique, l'exécution tactique, l'orientation globale de la ligne de produits et du marketing des produits à forte avancée technologique. Il fournit aux ingénieurs de conception les dernières informations et tendances en ingénierie électrique par le biais de contenus techniques uniques et importants qui contribuent au succès de Mouser Electronics en tant que distributeur incontournable du marché. Avant de rejoindre Mouser Electronics, Paul a occupé des postes dans la fabrication, le marketing et la vente pour Hughes Aircraft Company, Melles Griot, Piper Jaffray, Balzers Optics, JDSU et Arrow Electronics. Il est titulaire d'un BSEET, délivré par DeVry Institute of Technology (Chicago, IL) ; d'un MBA obtenu à Pepperdine University (Malibu, CA) ; d'une maîtrise en théologie (M.Div. w/BL) et d'un doctorat, délivrés par le Séminaire théologique baptiste du Sud-Ouest (Fort Worth, TX).