Des chercheurs ont proposé une nouvelle méthode permettant d’obtenir des images de haute qualité d’objets immobiles en utilisant uniquement des signaux WiFi. Cette technique innovante repose sur la théorie géométrique de la diffraction et les cônes de Keller correspondants pour tracer les contours des objets.
Pour la première fois, cette approche a également permis d’imager, ou de lire, l’alphabet anglais à travers les murs avec le WiFi, une tâche considérée comme trop complexe en raison des détails des lettres.
Une approche différente pour relever les défis de l’imagerie WiFi
« L’imagerie de scènes immobiles avec le WiFi est considérablement difficile en raison de l’absence de mouvement », a déclaré Yasamin Mostofi, professeure en génie électrique et informatique à l’UC Santa Barbara. « Nous avons donc adopté une approche complètement différente pour résoudre ce problème difficile en nous concentrant sur le traçage des contours des objets. »
Le rôle des cônes de Keller dans l’imagerie
« Lorsqu’une onde donnée est incidente sur un point de contour, un cône de rayons sortants émerge selon la théorie géométrique de la diffraction (GTD) de Keller, appelé cône de Keller », a t-elle expliqué.
Les chercheurs soulignent que cette interaction ne se limite pas aux contours visiblement nets, mais s’applique à un ensemble plus large de surfaces présentant une courbure suffisamment faible.
« En fonction de l’orientation du contour, le cône laisse différentes empreintes (c’est-à-dire des sections coniques) sur une grille de réception donnée. Nous développons ensuite un cadre mathématique qui utilise ces empreintes coniques comme signatures pour déduire l’orientation des contours, créant ainsi une carte des contours de la scène », a poursuivi Yasamin Mostofi.
Amélioration de l’image avec la propagation de l’information bayésienne
Anurag Pallaprolu, l’étudiant en doctorat responsable du projet, a expliqué : « Les contours des objets réels ont des dépendances locales. Ainsi, une fois que nous trouvons les points de contour à haute confiance grâce au noyau d’imagerie proposé, nous propageons ensuite leur information au reste des points en utilisant la propagation de l’information bayésienne. Cette étape peut également aider à améliorer l’image, car certains contours peuvent se trouver dans une zone aveugle ou être dominés par d’autres contours plus proches des émetteurs. »
Expérimentations et applications
L’équipe de chercheurs a mené plusieurs expériences dans trois domaines différents, y compris des scénarios à travers les murs.
Dans une application, ils ont développé un lecteur WiFi pour montrer les capacités de la méthode proposée. Cette application est particulièrement informative car l’alphabet anglais présente des détails complexes qui peuvent être utilisés pour tester les performances du système d’imagerie. Le groupe a ainsi réussi à imager plusieurs objets en forme de lettres de l’alphabet et à les classifier.
Ils ont également montré comment leur approche permet au WiFi d’imager et de lire à travers les murs en capturant les détails et en lisant les lettres du mot « BELIEVE » à travers les murs.
En synthèse
L’approche proposée peut ouvrir de nouvelles perspectives pour l’imagerie par radiofréquence. En exploitant la théorie géométrique de la diffraction et les cônes de Keller, les chercheurs ont réussi à imager des objets immobiles et à lire l’alphabet anglais à travers les murs avec le WiFi. Cette innovation pourrait avoir un impact significatif sur diverses applications, notamment la surveillance, la sécurité et la domotique.
Pour une meilleure compréhension
1. Comment fonctionne l’imagerie d’objets immobiles avec le WiFi ?
La méthode proposée par les chercheurs de l’UC Santa Barbara utilise la théorie géométrique de la diffraction et les cônes de Keller pour tracer les contours des objets. Cette technique permet d’obtenir des images de haute qualité d’objets immobiles en utilisant uniquement des signaux WiFi.
2. Qu’est-ce que les cônes de Keller et comment sont-ils utilisés dans l’imagerie ?
Les cônes de Keller sont issus de la théorie géométrique de la diffraction de Keller. Lorsqu’une onde est incidente sur un point de contour, un cône de rayons sortants émerge. Les chercheurs utilisent ces cônes pour déduire l’orientation des contours et créer une carte des contours de la scène.
3. Comment l’information bayésienne est-elle utilisée pour améliorer l’image ?
Une fois que les points de contour à haute confiance sont trouvés grâce au noyau d’imagerie proposé, l’information est propagée au reste des points en utilisant la propagation de l’information bayésienne. Cette étape peut aider à améliorer l’image, car certains contours peuvent se trouver dans une zone aveugle ou être dominés par d’autres contours plus proches des émetteurs.
4. Quelles expérimentations ont été menées pour tester cette méthode ?
Les chercheurs ont mené plusieurs expériences dans trois domaines différents, y compris des scénarios à travers les murs. Ils ont notamment développé un lecteur WiFi pour montrer les capacités de la méthode proposée, en imager et en classifiant des objets en forme de lettres de l’alphabet anglais.
5. Quelles sont les applications potentielles de cette innovation ?
Cette approche pourrait avoir un impact significatif sur diverses applications, notamment la surveillance, la sécurité et la domotique. Elle ouvre de nouvelles perspectives pour l’imagerie par radiofréquence en exploitant la théorie géométrique de la diffraction et les cônes de Keller.
De plus amples informations sur le projet sont disponibles à l’adresse suivante : https://web.ece.ucsb.edu/~ymostofi/WiFiReadingThroughWall. Des informations complémentaires sur les recherches de Mostofi sont disponibles à l’adresse http://www.ece.ucsb.edu/~ymostofi/.
Article adapté du contenu de l’auteure : Sonia Fernandez
[ Rédaction ]
