Développer la recherche en hydrodynamique avec la stéréo-vidéo

Le projet STÉRÉO-VIDEO

Centrale Nantes et l’Ifremer ont travaillé sur le développement d’un système, basé sur la stéréo-vidéo, pour mesurer la forme des vagues en bassin d’essais. Une technologie de mesure innovante qui permet de reconstruire la forme de la surface de l’eau en trois dimensions. La correspondance des pixels entre deux images est utilisée pour reconstruire la forme d’une surface d’objet, en général un solide.

Si cette technique est facilement réalisable en mer grâce au nombre important de vaguelettes créées par le vent et les courants sur la surface de l’eau, ce n’est pas le cas pour les bassins d’essais. La surface de l’eau est très lisse et s’apparente à la fois à un miroir et à une surface transparente, ce qui rend la détection des pixels difficile. L’idée a été de créer de la texture à la surface de l’eau pour faciliter la détection des points. Pour cela, plusieurs tentatives ont été effectuées sur le site de Boulogne-sur-Mer. La solution retenue a été de perturber la surface de l’eau en l’arrosant d’une pluie fine. Les impacts des gouttes ont permis d’ajouter une rugosité suffisante pour réaliser les mesures.

Grâce à cette technique peu coûteuse, il est désormais possible de mesurer la forme des vagues en bassin d’essais hydrodynamiques avec une bonne résolution temporelle et spatiale, avec près de 800 000 points de mesure à chaque instant. Cette avancée ouvre de nouvelles perspectives pour les recherches en hydrodynamique !
 

La stéréo-vidéo, qu’est-ce que c’est ?

Vous avez probablement déjà entendu parler de la stéréo dans le contexte du son, mais la stéréo-vidéo concerne également la vision en trois dimensions. Comment cela fonctionne-t-il ? La stéréo-vidéo utilise le principe de la vision binoculaire humaine. Nos yeux, étant placés à une certaine distance l’un de l’autre, voient des perspectives légèrement différentes d’une même scène. Notre cerveau combine ces deux perspectives pour former une image tridimensionnelle du monde qui nous entoure.

Pour recréer cette expérience, la stéréo-vidéo utilise deux caméras qui captent deux images légèrement décalées de la même scène. Des algorithmes de traitement d’image et de vision par ordinateur sont ensuite utilisés pour fusionner et synchroniser ces perspectives, créant ainsi des contenus visuels tridimensionnels de haute qualité. L’objectif est de reconstruire des environnements en trois dimensions, donnant ainsi accès à de nouvelles données pour comprendre les phénomènes physiques en jeu et valider des modèles numériques.

StéréoNum : la suite du projet

La recherche à ce sujet continue à travers le projet StéréoNum, financé par l'appel à projets 2024 du Carnot MERS : Pour étudier les vagues et leurs interactions avec des structures marines, on utilise des bassins d'essais. Une des difficultés est de caractériser et reproduire numériquement ces vagues. Ce projet entend développer des mesures haute-résolution de la vitesse à la surface de l'eau pour enrichir les observations et faciliter la validation des modèles.