Les capteurs d’image de la famille Mira renforcent l’apprentissage automatique intelligent

Nous pouvons par exemple imaginer que la livraison du dernier kilomètre sera entièrement automatisée à l’aide de véhicules à guidage automatique (VGA) capables d’optimiser leurs déplacements en choisissant le trajet le plus rapide à travers la ville, sans risque de collision avec des humains ou des objets.

Mais d’où leur viendrait cette « intelligence » ?

Pour qu’un robot ou automate puisse être qualifié d’intelligent, il doit pouvoir collecter à la volée des données sur son environnement en perpétuelle évolution, par exemple à l’aide de capteurs et de caméras, puis traiter ces données avec précision et rapidité. Ce processus se rapproche d’une certaine manière de la façon dont nous utilisons nos sens. Nous utilisons entre autres nos yeux et nos oreilles pour collecter toutes sortes d’informations qui sont ensuite traitées par notre cerveau en vue de déterminer la manière la plus sûre et la plus rapide de traverser la rue sans se faire écraser, par exemple.

Dans le cas des produits intelligents, les données sur l’environnement sont collectées par des capteurs et traitées par des algorithmes d’apprentissage automatique (machine learning) en vue d’analyser l’environnement et d’en prédire les changements. C’est de cette manière que les VGA sont capables de circuler dans les allées d’un entrepôt et même sur la voie publique ou que de grands robots industriels interagissent avec des travailleurs humains sans les mettre en danger, pour ne citer que quelques exemples d’applications déjà mises en pratique.

La puissance des algorithmes d’apprentissage automatique n’est limitée que par la qualité des données sur l’environnement ou les interactions avec les humains qui leur sont transmises par les capteurs. Les applications d’apprentissage automatique s’améliorent à mesure qu’elles sont utilisées et à condition de recevoir en temps voulu une quantité suffisante de données pertinentes et exactes à traiter.

Avec sa gamme Mira, ams OSRAM propose des capteurs d’image qui conviennent aux conceptions intelligentes comme au développement de nouveaux produits. Avec une fréquence d’images élevée et la possibilité de fournir des images monochromes, couleur et même infrarouge, les capteurs Mira sont à même d’offrir rapidement les données de haute qualité requises pour des performances supérieures. Associés à des processeurs d'IA, les capteurs d’image ams OSRAM offrent une imagerie améliorée par l’IA qui rend les produits grand public et industriels plus fonctionnels, plus efficaces et plus sûrs.

Obturateur global pour la détection 2D et 3D

Figure 1 : les capteurs d’image à obturateur global de la famille Mira améliorent la détection 2D et 3D intelligente avec un rendement quantique élevé aux longueurs d’onde du spectre visible et proche infrarouge (Source : ams OSRAM)

Compacts et économes en énergie, les capteurs d’image à obturateur global sensibles à la lumière visible et proche infrarouge de la famille Mira répondent aux exigences des derniers systèmes de détection 2D et 3D pour lesquels il existe actuellement une forte demande, notamment à l’usage de produits de réalité augmentée ou virtuelle (RA/RV), d’applications industrielles telles que des drones, des robots ou des véhicules automatisés ou encore de produits destinés au grand public comme des serrures de porte intelligentes.

La croissance de la demande d’équipements de RA/RV sur les marchés émergents dépendra de la capacité des fabricants à concevoir des dispositifs comme des lunettes intelligentes plus petites, plus légères, plus pratiques et plus confortables à porter. C’est là que les capteurs d’image Mira ont une importante carte à jouer en fournissant aux fabricants un capteur miniature dont la faible consommation d’énergie permet en outre de réduire aussi la taille de la batterie.

Parmi les autres innovations de la gamme Mira, notons la capacité de ces capteurs d’image à traiter des images monochrome et en couleur (RVB), mais aussi des images en couleur combinées avec des informations infrarouges (RVB-IR) pour des applications de détection de présence et de reconnaissance de personnes, et ce, avec un faible encombrement qui confère une grande flexibilité dans la conception.

Les capteurs d’image Mira d’ams OSRAM profitent en effet de la technologie d’illumination par l’arrière (BSI), ce qui permet d’adopter une conception sous forme de puces empilées, avec la couche de détection par-dessus la couche numérique/de lecture. Le constructeur propose ainsi des capteurs dans des boîtiers de la taille d’une puce. Le Mira050, par exemple, ne mesure que 2,3 mm x 2,8 mm. Grâce au très faible encombrement de ces capteurs, les fabricants disposent d’une plus grande liberté pour optimiser la conception de produits exigeant un faible encombrement comme des lunettes intelligentes ou des casques de réalité virtuelle.

En plus d’offrir d’excellentes performances optiques, les capteurs d’image de la famille Mira sont également très économes en énergie. Le capteur d'image Mira220 ne consomme que 4 mW en mode veille, 40 mW en mode inactif et 350 mW à 90 images par seconde en pleine résolution. Les capteurs d’image Mira présentent un rapport signal-bruit élevé et un rendement quantique élevé, ce qui permet aux fabricants d’appareils de réduire la puissance des illuminateurs proche infrarouge associés au capteur d’image dans des systèmes de détection 2D et 3D, en vue de réduire la consommation électrique totale.

Dans le domaine de la détection 3D, certaines technologies, comme la lumière structurée ou la vision stéréo active, reposent sur des capteurs d’image proche infrarouge pour des fonctions telles que le suivi des yeux ou des mains, la détection d’objets et la cartographie de profondeur. La version RVB du capteur d’image fournit des informations de couleurs supplémentaires, qui permettent, une fois traitées par l’algorithme d’apprentissage automatique, d’améliorer la reconnaissance faciale et l’identification des objets.

Une palette d’applications pour la collecte et le traitement autonomes de données

Un avantage indéniable de l’utilisation d’un capteur d’image Mira associé à un processeur d’IA avec algorithme d’apprentissage automatique intégré est d’améliorer la sécurité des personnes lorsqu’elles interagissent ou travaillent avec des appareils intelligents comme des robots circulant librement. Il est en effet possible d’appliquer différentes règles opérationnelles afin de garantir la sûreté des interactions entre humains et machines en utilisant pour cela des capteurs d’image de grande qualité associés à des processeurs d’IA capables de détecter la présence de personnes et d’interpréter l’environnement partagé.

Les capteurs d’image de la gamme Mira conviennent parfaitement à des tâches d’authentification, de balayage et de capture d’informations dans des appareils électroménagers intelligents, des appareils mobiles ou wearables, mais aussi pour des applications industrielles de vision robotique. Ils possèdent le niveau de précision et de qualité requis pour assurer les fonctions de détection et d’évitement d’objets des véhicules à guidage automatique (VGA) et leur permettre de se déplacer de façon autonome même hors environnement contrôlé.

À propos de l’auteur

Christian Hackmann est directeur marketing chargé du portefeuille de capteurs d’image CMOS chez ams OSRAM. Depuis cinq ans, il oriente la feuille de route des futurs produits et applications.