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Les caméras traditionnelles pourront capturer des images à ultra haute vitesse

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Jinyang Liang à gauche et Xianglei Liu font partie de l’équipe de recherche qui a développé le système COSUP, capable d’atteindre une vitesse d’imagerie de 1,5 million d’images par seconde avec une caméra traditionnelle. Crédit : Jinyang Liang, Institut national de la recherche scientifique 

2019-03-11

Les caméras traditionnelles pourront capturer des images à ultra haute vitesse

Des chercheurs de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS), au Canada, viennent de mettre au point une technologie capable de saisir jusqu’à 1,5 million d’images par seconde à partir de bons vieux capteurs d’imagerie standard généralement limités à 100 images par seconde. Cette avancée qui rend possible la captation d’événements extrêmement rapides promet d’être très utile dans une foule d’applications, comme en recherche biomédicale ou au cinéma, pour les scènes au ralenti. 

Les créateurs de cette technologie, appelée la photographie compressée à balayage optique à ultra haute vitesse (Compressed Optical-Streaking Ultra-High-Speed Photography ou COSUP), signent d’ailleurs un article sur le sujet dans la revue Optics Letters de l’Optical Society (OSA). On y découvre comment la COSUP réussit à capter la transmission d’une seule impulsion laser d’à peine 10 microsecondes.

« La COSUP possède un potentiel d’applications très vaste, explique Jinyang Liang, professeur adjoint à l’INRS et auteur principal de l’article. Elle peut, entre autres, être intégrée à des microscopes et à des télescopes. En combinant la COSUP à des caméras DCC et SCOM, on peut élargir le domaine spectral et déterminer diverses caractéristiques optiques, dont la polarisation. »

Selon les chercheurs, la COSUP pourrait également rendre de précieux services à l’industrie cinématographique et à la vidéographie sportive, où des caméras à haute vitesse sont utilisées pour capter des mouvements détaillés et rapides pour la lecture au ralenti. D’ailleurs, ils travaillent à la miniaturisation des supports de la technologie afin que les téléphones intelligents puissent offrir la même qualité d’images au ralenti. 

Imagerie toujours plus rapide
Si les caméras d’aujourd’hui sont très sensibles et couvrent un domaine spectral fort vaste, leur vitesse est généralement limitée par le capteur d’image. En effet, les utilisateurs de caméras haute vitesse spécialisées doivent souvent faire des compromis et se contenter d’un tout petit nombre d’enregistrements à très haute vitesse, de l’imagerie unidimensionnelle, d’une faible résolution ou d’une configuration encombrante et coûteuse. C’est justement pour contourner ces obstacles que les chercheurs ont eu l’idée de combiner une imagerie informatisée, appelée acquisition comprimée, avec l’imagerie de balayage optique, et de cette idée est née la COSUP. 

« La COSUP présente des similarités techniques avec les caméras haute vitesse sur le marché, comme une vitesse d’enregistrement réglable qui va de 10 000 à 1,5 million d’images par seconde, explique le professeur Liang. Et notre système est très économique puisque nous avons utilisé des composants du commerce. »

La COSUP s’accomplit à partir de l’acquisition comprimée qui fait appel à un dispositif numérique à micromiroir (Digital Micromirror Device ou DMD) pour associer un code spatial à chaque cadre temporel d’une scène. Ce processus attribue une étiquette, une sorte de code à barres, à chaque cadre temporel. Ensuite, un scanneur effectue le découpage temporel pour créer l’image de balayage optique — une image linéaire dont les propriétés temporelles de la lumière peuvent être déduites – est enregistrée avec une caméra traditionnelle en une seule prise. 

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Source : 
Optical Society 
INRS, 7 mars 2019 

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