Transcript Présentation

Habilitation à Diriger des Recherches
L’HOMME
CONNECTÉ
Localisation et suivi de cibles occultées par un
milieu opaque
- application du Radar ULB Alain Gaugue, Jamal Khamlichi et Michel Ménard
Laboratoire Informatique, Image et Interaction (L3i)
Université de La Rochelle
Session « L’homme localisé »
Localisation
ààtravers
milieu opaque
Habilitation
Diriger des un
Recherches
Voir à travers les « murs »
Applications :




Militaires (prise d’otage, guerres urbaines,…),
Sécurité civile (détection de caches ou de personnes sous des décombres,…),
Archéologie (détection de sites,…),
Contrôle non destructif (BTP,…).
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Plan
Habilitation à Diriger des Recherches
Localisation et suivi de cibles occultées par un milieu opaque
 Spécificités des dispositifs de localisation « à travers »
 Prototype de dispositif de localisation
 Chaîne de traitement
 Perspectives
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Spécificités du système
localisation
« à travers »
Habilitationde
à Diriger
des Recherches
Caractéristiques principales
 Radar courte portée
 Capacité de l’onde à traverser le mur
 Capacité à détecter deux cibles rapprochées (pouvoir séparateur)
Choix technologiques possibles
 Longueur d’onde (centimétrique…au X)
 Technique d’émission (pulsée, FMCW, bruit)
 Architecture du radar (mono/multistatique, MIMO)
 Traitements (formation d’images, détection, suivi,…)
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Choix de la fréquence
Habilitation à Diriger des Recherches
Radar UWB en onde centimétrique
Atténuation
Résolution
[L.M. Frazier, SPIE 2938, 1999]
Système bande étroite: Impulsion large
T
R
Béton
Impulsion
large
t
Système large bande: Impulsion brève
T
R
Impulsion
ultracourte
A. Gaugue & J-L. Politano
SPIE Passive Millimetre-Wave Imaging, vol. 5989, 2005
t
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Plateforme de localisation
: radar
UWB multistatique
Habilitation à Diriger
des Recherches





Caractéristiques :
Émetteur : 3 - 6 GHz Pulson® P210
1 antenne Tx omnidirectionnelle, 3 dB
3 ou 4 antennes Rx, ± 45° , 6 dB
Acquisition par oscilloscope,
(20 GSps, 6 GHz Bw)
Traitement sur PC
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Plateforme de localisation
: radar
UWB multistatique
Habilitation à Diriger
des Recherches
Exemple de scène de mesure
Cible 2
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Plateforme de localisation
: radar
UWB multistatique
Habilitation à Diriger
des Recherches
Exemple d’acquisition
+
Réflexion du mur
Clutter
Clutter
Problématique de la localisation, extraire les paramètres clefs de la scène
 nombre de personnes
 Leurs localisations
 Environnement
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Chaîne de traitement
Habilitation à Diriger des Recherches
Synoptique
Suivi des
cibles
Détection
des cibles
Séquence
d’images
dynamiques
Trajectoires
des cibles
Acquisition
Signaux
ULB reçus
Traitement
de signal
Formation
d’images
Segmentation
des cibles
mobiles/fixes
Détection de la
structure fixe
Rendu des
cibles
Rendu des
structures
Séquence
d’images
statiques
IHM
O. Benhamed Daho, J. Khamlichi, M. Ménard, A. Gaugue, Proc. EURAD, pp. 222-225, 2012.
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Chaîne de traitement
Habilitation à Diriger des Recherches
Traitement du signal
SignalSuivi
brutdes
cibles
+
Réflexion du mur
Signaux
ULB reçus
Traitement
du signal
Formation
d’images
Techniques traditionnelles trop lentes :
utilisationSéquence
des moments d’ordre 4 (MOS 4)
Détection
des cibles
d’images
dynamiques
Segmentation
des cibles
mobiles/fixes
Détection de la
structure fixe
Séquence
d’images
statiques
Moyennage
M=4 et MOS 4
Trajectoires
des cibles
Rendu des
cibles
Rendu des
structures
Suppression des 1ers
échos par fenêtrage
temporel + MOS
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Chaîne de traitement
Habilitation à Diriger des Recherches
Formation d’images
Suivi des
cibles
Signaux
ULB reçus
Traitement
du signal
Formation
d’images
Détection
des cibles
Séquence
d’images
dynamiques
Segmentation
des cibles
mobiles/fixes
Détection de la
structure fixe
Trajectoires
des cibles
Rendu des
cibles
Séquence
d’images
statiques
Rendu des
structures
 Méthodes cohérentes (filtrage adapté,…)
 Méthodes à haute résolution (Capon, retournement temporel,…)
 Méthodes incohérentes (Trilatération, rétroprojection,…)
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Chaîne de traitement
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Formation d’images : trilatération
Avec mur
Loi de cosinus du triangle (ABP)
Distance calculée de propagation
dk =
Minimisation de l’erreur entre le temps approximé et le temps mesuré
X. Zhao, A. Gaugue, C. Lièbe, J. Khamlichi and M. Ménard; Eurad. Paris France, 2010.
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Chaîne de traitement
Habilitation à Diriger des Recherches
Formation d’images : trilatération
Position géométrique
Position réelle
Position numérique
Méthodes
Position
estimée
Erreur
Géométrique
(11,3; 123,3)
9,89%
Position
réelle
(0; 120)
Numérique
(2,1; 118,5)
2,16%
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Chaîne de traitement
Habilitation à Diriger des Recherches
Formation d’images : amélioration de la rétroprojection
Rétroprojection conventionnelle
Rétroprojection bicross corrélée
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Chaîne de traitement
Habilitation à Diriger des Recherches
Formation d’images
Trilatération
Rétroprojection
O. Benhamed Daho, J. Khamlichi, M. Ménard, A. Gaugue ; Ultra-Wideband Short-Pulse vol. 10, 2014.
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Chaîne de traitement
Habilitation à Diriger des Recherches
Segmentation cibles fixes/mobiles
Approche différente du filtrage MTI, basée sur l’algorithme de Yang
(sans processus d’apprentissage, sans initialisation)
Suivi des
cibles
Signaux
ULB reçus
Traitement
du signal
Formation
d’images
Détection
des cibles
Segmentation
des cibles
mobiles/fixes
Détection de la
structure fixe
Images
Séquence
d’images
dynamiques
Trajectoires
des cibles
Rendu des
cibles
Séquence
d’images
statiques
Images statiques
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Rendu des
structures
Images dynamiques
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Chaîne de traitement
Habilitation à Diriger des Recherches
Suivi des cibles
Collaboration inter-équipes « projet Abeille »
G. Chiron, P. Gomez-Krämer, M. Ménard; EURASIP Journal on Image and Video Processing , 2013.
Principe du processus
Images
radar
Signaux
ULB reçus
Séquence
Détection
Suivi des
d’images
des multi-hypothèses
cibles
cibles Suivi
dynamiques
Détection
Traitement
du signal
Association
(1)
Formation
d’images
Filtrage
(2)
des cibles
Avantages :
 Segmentation
Suivi conjoint de plusieurs cibles
Rendu des
des cibles
 mobiles/fixes
Conservation des hypothèses dans lecibles
temps
 Absence de détection tolérée
Rendu des
 Erreurs corrigibles dans le temps structures
Détection de la
structure fixe
Prédiction
(4)
(MHT)
Trajectoires
Séquence
d’images
statiques
Gestion du suivi
(3)
Trajectoires
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Chaîne de traitement
Habilitation à Diriger des Recherches
Recueillir, traiter, identifier, suivre, visualiser.
Pilotage du
système Radar
serveur
client
Acquisition
client
serveur
IHM
Interface de
Visualisation
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Conclusions
&desPerspectives
Habilitation à Diriger
Recherches
Détecter et localiser…en 2D n’est plus un défi
Le futur :
 détecter une posture,
 détecter une activité
…
…le tout dans un environnement
Besoins :
 nouvelles plateformes d’acquisition
pour localiser en 3D
pour accroître la précision de détection
 nouveaux algorithmes de traitements
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L’HOMME
Questions ?
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