L'ETH danse le tango avec Google
Dans le cadre du "Project Tango", Google développe notamment, en collaboration avec des hautes écoles, des appareils mobiles qui per?oivent l'environnement en trois dimensions et permettent également la navigation en intérieur. Les premiers appareils devraient être mis sur le marché l'année prochaine. L'ETH Zurich participe de manière déterminante au projet.
Un smartphone avec une fonction de navigation qui nous indique le chemin des cornflakes dans un centre commercial. Un qui nous montre de manière réaliste à quoi ressemble un canapé que nous n'avons pas encore acheté dans nos quatre murs. Ou un qui puisse guider les aveugles, comme le font actuellement les chiens. Cela pourrait bient?t devenir une réalité. Un groupe de projet du géant de l'Internet Google est en train de développer, entre autres avec des producteurs de matériel et des institutions de recherche publiques, un tel appareil mobile et le logiciel correspondant. Les professeurs de l'ETH Marc Pollefeys et Roland Siegwart et leurs collaborateurs participent largement à ce développement, le "Project Tango".
La fonction clé du nouvel appareil est sa capacité à saisir l'environnement en détail et en temps réel, en trois dimensions. Pour ce faire, il ne dispose pas seulement d'une caméra et d'un capteur d'accélération et de vitesse de rotation, comme tous les smartphones actuels. Il intègre également une deuxième caméra et une source de lumière infrarouge. Cette dernière projette un motif invisible à l'?il nu sur l'environnement. Ce motif est saisi par l'une des deux caméras. L'appareil peut alors calculer des informations spatiales détaillées à partir de ces données et de celles du capteur d'accélération et de rotation.
Des prototypes fabriqués par Google existent déjà. Plusieurs scientifiques de l'ETH Zurich les utilisent pour leurs recherches et sont en train d'améliorer leurs algorithmes. Le premier appareil devrait être disponible sur le marché l'année prochaine, comme l'a annoncé Google. Il s'agira d'une tablette avec le système d'exploitation Android.
Unir le monde virtuel et le monde réel
"Il n'y a aucune limite aux possibilités d'utilisation de cet appareil et de ses informations 3D", déclare Roland Siegwart, professeur de systèmes autonomes et Vice-président pour la recherche et les relations économiques de l'ETH Zurich. "Sur cette base, il est possible de développer un nombre incroyable d'applications. L'avenir nous dira quelles seront ces applications". L'appareil pourrait par exemple ouvrir de toutes nouvelles possibilités pour les jeux informatiques : Le contenu virtuel des jeux pourrait être inséré à l'écran dans l'environnement réel saisi par la caméra. Les joueurs pourraient se déplacer avec un téléphone portable dans des environnements réels enrichis virtuellement, les personnages et objets virtuels se dépla?ant avec eux à l'écran. Cette combinaison de monde virtuel et de monde réel serait également intéressante pour les visualisations d'architecture d'intérieur.
En outre, l'utilisateur peut créer ses propres cartes 3D ou télécharger des cartes créées par d'autres et les utiliser sur l'appareil. En comparant l'environnement avec les données cartographiques enregistrées, l'appareil peut se localiser et permet ainsi une navigation de type GPS, même à l'intérieur. En revanche, le vrai GPS ne fonctionne pas à l'intérieur, car les données satellites utilisées à cet effet ne peuvent pas y être re?ues.
Avantages par rapport au GPS
Simon Lynen, doctorant dans le groupe de Siegwart, a participé au développement de la fonction cartographique de l'appareil Tango. Il a ainsi cartographié les rues de Zurich avec un prototype d'appareil monté sur un casque de vélo. Il a ainsi montré que la technique permettait également de naviguer à l'extérieur sur des distances de plusieurs kilomètres. "Même à l'extérieur, notre technique présente un avantage par rapport au GPS utilisé aujourd'hui : le GPS ne fournit que la localisation, notre technique saisit en outre la direction du regard des caméras", explique Lynen. Cela permet par exemple d'afficher des informations en fonction de la direction du regard. En outre, la nouvelle technique permet une localisation environ dix fois plus précise que le GPS, du moins dans le cadre limité des cartes locales existantes.
Le savoir-faire de l'ETH se retrouve également dans la capacité de l'appareil à se localiser après le démarrage ou chaque fois que nécessaire en une fraction de seconde en comparant les cartes enregistrées. Et des doctorants de l'ETH travaillent actuellement à une solution qui permettrait à l'appareil de saisir des informations 3D sur son environnement lorsqu'il ne peut pas évaluer le modèle infrarouge projeté, par exemple en raison d'un fort ensoleillement. "Pour ce faire, l'appareil utilise une succession d'images 'normales' de la caméra et en saisit les informations de profondeur, de la même manière que nous, les humains, le faisons en bougeant la tête", explique Marc Pollefeys, professeur d'informatique.
Corriger les écarts
L'attention des chercheurs de l'ETH se porte en outre sur la correction des erreurs de localisation. De petites erreurs peuvent en effet survenir en raison d'imprécisions de mesure. Celles-ci s'additionnent lorsqu'un utilisateur se déplace longtemps dans des couloirs ou des rues. Il peut donc y avoir un écart entre l'endroit calculé et l'endroit où se trouve réellement l'appareil mobile. Les scientifiques de l'ETH travaillent maintenant à corriger de tels écarts en utilisant les données d'images enregistrées dans l'appareil mobile : Si l'utilisateur retourne à un endroit où il s'est déjà rendu, l'appareil le reconna?t et peut remettre à zéro un éventuel écart.
Les groupes de Pollefeys et Siegwart ont déjà acquis par le passé un grand savoir-faire dans l'obtention de données spatiales géométriques à partir d'informations visuelles, par exemple dans les projets sFly sur la navigation autonome de robots volants et V-Charge pour le stationnement sans conducteur des voitures. Marc Pollefeys et son groupe ont par ailleurs développé une application qui permet à un smartphone de Scanners 3D fait. "Notre expertise avérée dans ce domaine est sans doute aussi la raison pour laquelle Google nous a demandé de collaborer au Project Tango", explique Siegwart. Pollefeys ajoute : "Tous ces projets ont des bases similaires. Nos collaborateurs peuvent donc apporter au Project Tango le savoir-faire qu'ils ont acquis dans des projets antérieurs".
