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Automobile : le phare qui efface les gouttes de pluie

ActualitéClassé sous :technologie , Carnegie Mellon , éblouissement

Mis au point par des chercheurs de l'université américaine Carnegie Mellon, un prototype de phare automobile réduit considérablement l'éblouissement produit par le faisceau lors de la conduite sous la pluie. Littéralement, il éclaire entre les gouttes... L'un des étudiants-chercheurs a répondu aux questions de Futura-Sciences.

À gauche (standard headlight), la visibilité que produit un phare classique sous la pluie. À droite (smart headlight), la visibilité obtenue par le système d’éclairage intelligent mis au point par les chercheurs du laboratoire Carnegie Mellon. © Carnegie Mellon

À gauche (standard headlight), la visibilité que produit un phare classique sous la pluie. À droite (smart headlight), la visibilité obtenue par le système d’éclairage intelligent mis au point par les chercheurs du laboratoire Carnegie Mellon. © Carnegie Mellon

 

Lorsque de la conduite sous la pluie, le faisceau projeté par les phares crée un éblouissement, en se reflétant sur les gouttes d'eau. Une gêne dont le conducteur n'a pas forcément conscience mais sur laquelle des chercheurs de l'université Carnegie Mellon ont planché. Ils ont mis au point un prototype de phare capable de moduler l'éclairage afin de passer entre les gouttes d'eau après avoir anticipé leur position.

Composé d'un vidéoprojecteur, d'une caméra vidéo, d'un diviseur de faisceau 50/50, le système est piloté par des algorithmes qui exécutent l'opération en seulement 13 millisecondes. Si ce vidéoprojecteur affichait son image sur un mur, on verrait des gros pixels noirs et mobiles sur fond blanc : chaque pixel se trouvant dans l'axe d'une goutte, celle-ci n'est pas éclairée.

Des essais effectués en laboratoire avec un simulateur de pluie prouvent l'efficacité de cette technique qui réduit considérablement l'éblouissement. Robert Tamburo, l'un des étudiants-chercheurs impliqué dans le projet, a expliqué à Futura-Sciences le fonctionnement du prototype.

Vue schématisée du fonctionnement du système. Le vidéoprojecteur (projector) joue le rôle du phare tandis que la caméra filme la pluie et que le diviseur de faisceau (beam splitter) sert à coordonner les deux informations. Les algorithmes entrent en scène pour déterminer la position des gouttes d’eau et anticiper leur direction afin de littéralement faire passer les rayons entre les gouttes. © Carnegie Mellon

La traque aux gouttes de pluie

« Nous utilisons un vidéoprojecteur comme source de lumière afin de pouvoir contrôler individuellement chaque rayon, ce qui n'est pas faisable avec les phares standards d'un véhicule. La caméra sert à filmer la scène afin de détecter les gouttes de pluie qui tombent. Le diviseur de faisceau nous permet de réunir virtuellement le projecteur et la caméra dans un même espace coordonné de telle sorte que nous obtenons la correspondance entre les pixels, ce qui évite d'effectuer une reconstitution 3D. »

Vient ensuite le travail des algorithmes qui se compose de quatre phases. « Les algorithmes (exécutés à partir d'un processeur Core i7 quadruple cœur) comprennent :

  1. La localisation des gouttes de pluie filmées par la caméra.
  2. La mesure des paramètres tels que la taille, la position, la vitesse, l'accélération, etc. des gouttes de pluie détectées.
  3. La prédiction de la position future des gouttes de pluie détectées.
  4. Le contrôle des rayons émis par le projecteur afin d'éviter d'éclairer les zones où les gouttes de pluies vont tomber. »

Encore des années de développement pour ce phare intelligent

Le prototype a été testé en laboratoire avec un simulateur de pluie mais pas encore en conditions réelles. Et d'après Robert Tamburo, il devrait être tout aussi efficace avec de la neige car, comme l'explique le chercheur, « les flocons réfléchissent plus de lumière et tombent moins vite ».

Il reste néanmoins encore beaucoup de travail avant qu'un tel système finisse par équiper nos voitures. Tout d'abord parce qu'il ne peut pas fonctionner avec les phares classiques qui ne permettent pas de séparer les rayons. « Pour que le système puisse être intégré dans les automobiles, il faut qu'il soit plus rapide et plus compact », poursuit Robert Tamburo.

Il restera pour cela développer un appareillage spécifique afin d'intégrer une caméra, une source de lumière ainsi que l'électronique pour traiter les informations. « Des algorithmes plus sophistiqués seront nécessaires pour optimiser la vitesse et prendre en compte le mouvement du véhicule, les turbulences, etc. », ajoute le chercheur qui estime qu'il faudra entre 3 et 4 ans pour atteindre cet objectif. La commercialisation devrait ensuite pendre quelques années de plus, a-t-il reconnu. 

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