Projet ANR-12-ASTR-0011 – autopol : Imagerie de polarisation automatisée
Programme : Accompagnement spécifique des travaux de recherches et d’innovation Défense (ASTRID) 2012
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Monsieur François GOUDAIL (Laboratoire Charles Fabry (LCF))
Partenaires : Institut Fresnel Marseille; Institut Optique Graduate School-CNRS; Laboratoire Charles Fabry; THALES
Montant : 196233.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 24 mois
Résumé : Les systèmes d’imagerie polarimétriques actifs ont montré leur efficacité dans les contextes militaire (détection d’objet, décamouflage) et civil (imagerie bio-médicale, contrôle industriel). Ils apportent une plus-value particulièrement importante dans les applications de détection/identification car ils permettent de révéler des contrastes qui n’apparaissent pas dans les images classiques, panchromatiques ou multispectrales. 
Un imageur polarimétrique consiste à illuminer la scène avec une lumière ayant un état de polarisation fixé et à analyser l’état de polarisation de la lumière rétrodiffusée par la scène.  Dans la plupart des systèmes actuels, les états accessibles sont en nombre limité et ne peuvent être modifiés. Or  des études récentes ont montré qu’il est possible d’augmenter le contraste de manière significative en adaptant les états de polarisation à la scène observée. Ces techniques d’optimisation supposent cependant connues les propriétés polarimétriques de l’objet, ce qui limite leur utilisation pratique.
Afin d’exploiter pleinement le potentiel de ces techniques, il est donc nécessaire de concevoir des systèmes qui s’adaptent de manière automatique à la scène observée. Or si les caractéristiques de la scène ne sont pas connues à l’avance, l’information nécessaire ne peut venir que d’algorithmes permettant de faire l’analyse de l’image. Pour optimiser les performances d’un imageur polarimétrique, la condition essentielle est donc d’intégrer, dans un même système, des algorithmes de segmentation d’image performants et rapides, et un module d'imagerie agile permettant de générer n’importe quel état de polarisation en illumination et en réception.  
L’objectif du présent projet est de développer un tel système. Le démonstrateur réalisé produira des images polarimétriques à 1.55 µm grâce à une illumination laser. Il intègrera différentes stratégies (automatiques ou semi-supervisées) de pilotage des paramètres de l’instrument (états de polarisation d’illumination et d’analyse) par des algorithmes de  segmentation d'images. Pour relever ce défi, le consortium met en commun les compétences d'une équipe académique et d'une équipe industrielle spécialistes d’imagerie polarimétrique, dans ses aspects théoriques et expérimentaux, ainsi que d’une équipe spécialiste des algorithmes de segmentation et de leur application à des images non-conventionnelles.
Le démonstrateur réalisé au cours de ce projet sera le premier imageur polarimétrique au monde à mettre en œuvre de manière conjointe des algorithmes de segmentation d’image et un système agile en polarisation. Il permettra de résoudre des problématiques difficiles en analyse de scènes extérieures telles que le décamouflage, la détection d’obstacles ou d’objets suspects. D’un point de vue plus général, ce projet permettra de développer et de valider une méthodologie innovante de contrôle des états de polarisation par les résultats de segmentation d’image. Les applications de cette avancée s’étendront bien au-delà du domaine de la défense, à des domaines tels que l’imagerie biomédicale, la robotique ou le contrôle industriel. En fin de projet, une étude prospective évaluera ces perspectives.