5.4 Définition d’un opérateur fréquentiel de contraste
5.4.2 Définition de l’Opérateur Fréquentiel de Contraste du brouillard
Ainsi qu’il en a déjà été fait mention, la possibilité de généraliser la FTM d’une couche de brouillard d’épaisseur élémentaire est une propriété fondamentale. En effet, contrairement au cas de l’observation longue-distance où la variabilité des distances dans le champ de réception des capteurs est faible, l’infrastructure routière contient des éléments à des distances extrême-ment variées dans le champ visuel de l’automobiliste. Chacun de ces éléextrême-ments se trouve séparé de l’observateur par une épaisseur différente du même brouillard, caractérisée par sa propre FTM. La caractérisation des perturbations du signal visuel dans le brouillard par l’intermédiaire de la FTM serait donc impossible sans la possibilité de généraliser la FTM d’une épaisseur élémentaire de brouillard. Il est même envisageable de déduire la FTM d’un brouillard plus ou moins dense, en considérant que la granulométrie reste inchangée. Il est ainsi théoriquement possible d’associer une FTM unique à chaque granulométrie de brouillard.
On propose donc de caractériser les modifications induites par la transmission du signal visuel à travers le brouillard par un opérateur fréquentiel de contraste (OFC) égal à la FTM (non normalisée) d’une épaisseur de densité optique unitaire.
Cet opérateur F est obtenu de façon simple à partir de la FTM, M (K0, d0), calculée ou
mesurée pour des valeurs particulières de la distance d0 et du coefficient d’extinction K0 en
utilisant l’équation 5.27 : F = M 1 τ0 K0,d0 = M 1 K0d0 K0,d0 (5.28)
Toujours d’après l’équation 5.27, F peut ensuite être utilisé pour calculer la FTM d’une tranche d’épaisseur quelconque d du même brouillard, même en considérant une visibilité mé-téorologique différente V (liée au coefficient d’extinction K par l’équation 1.26), à condition toutefois que la densité optique soit inférieure à 6 (ie. d ≤ 2V ) :
MK,d= FKd ' F3dV (5.29)
Il est important de noter que l’utilisation de l’OFC ne permet qu’une description approxi-mative de l’effet de halo produit par la lumière diffusée. En effet, l’hypothèse selon laquelle chaque point de la scène émet ou réfléchit la lumière d’une manière symétrique autour de la
direction de l’observateur est une grossière approximation par rapport à la distribution direc-tionnelle des flux lumineux émis et réfléchis par les surfaces dans un environnement routier réel (les projecteurs de véhicule, notamment).
5.5 Conclusion
La mise en œuvre du code de simulation de la diffusion multiple de la lumière dans un milieu polydispersé présenté dans le chapitre 4 a permis d’étudier l’effet des divers paramètres influents sur la FTM du brouillard.
On a ainsi établi que l’image d’un objet observé à travers une épaisseur de brouillard se compose d’une partie transmise sans diffusion qui correspond à l’image non dégradée atténuée d’un facteur égal à la transmissivité, et d’une partie diffusée qui correspond à l’image non dé-gradée plus ou moins filtrée de ses hautes fréquences spatiales selon la taille des gouttelettes. La diffusion contribue ainsi à un phénomène de halo variable avec la granulométrie : de grosses gouttelettes génèrent un halo intense et localisé, alors que de petites gouttelettes génèrent un halo ténu et étendu. Toutefois, l’importance de ce phénomène diminue si l’objet émet ou réflé-chit la lumière de façon directive vers l’observateur.
L’influence de la microstructure du brouillard sur la visibilité est donc confirmée, et rend per-tinente la description fréquentielle de l’atténuation du contraste pour caractériser les perturba-tions induites par le brouillard dans l’environnement visuel de l’usager de la route de façon plus complète qu’avec la seule transmissivité. La possibilité de généraliser la FTM d’une tranche de brouillard d’épaisseur et de concentration quelconques rend la caractérisation indépendante de ces paramètres. L’Opérateur Fréquentiel de Contraste, égal à la FTM pour une densité optique unitaire, a ainsi été défini pour caractériser le filtrage fréquentiel du contraste par le brouillard.
Avec cette nouvelle compréhension des mécanismes conduisant à la perte de visibilité en conditions de conduite dans le brouillard, il est possible d’entreprendre la modélisation des perturbations subies par signal visuel, dans le but de mettre au point une méthode pour simuler les effets visuels du brouillard par traitement d’images.
Chapitre 6
Simulation des effets du brouillard sur
l’environnement visuel de l’usager de la
route
Le filtrage fréquentiel des contrastes dans le brouillard, abordé dans le chapitre précédent, permet de décrire l’effet de halo dû à la diffusion par les gouttelettes en suspension entre une source lumineuse et l’observateur. Mais le phénomène de diffusion intervient dans tout l’espace entourant l’observateur, et perturbe l’ensemble des échanges lumineux qui ont lieu entre les éléments de la scène dans laquelle il évolue.
On a vu dans le chapitre 3 qu’il était possible de simuler ces interactions entre le brouillard et la lumière afin de synthétiser l’image d’une scène perçue par un observateur. Mais cette approche demande des calculs extrêmement longs, au point qu’il est peu raisonnable d’en-visager d’utiliser la synthèse d’images de façon opérationnelle pour étudier les effets visuels du brouillard dans un environnement aussi complexe que l’infrastructure routière. Il est cer-tainement plus efficace de simuler directement l’impact de la diffusion de la lumière dans le signal visuel que le phénomène lui-même. C’est pourquoi le traitement d’images fournit une approche alternative intéressante, à condition de pouvoir décrire les perturbations engendrées par le brouillard sous la forme d’une chaîne de transformations subies par une image non per-turbée.
Dans ce chapitre, les mécanismes par lesquels le brouillard dégrade le signal visuel de l’usa-ger de la route sont tout d’abord analysés. Trois effets visuels majeurs sont identifiés et quan-tifiés. Un modèle photométrique de ces effets sur le signal visuel est alors proposé. La mise en œuvre de ce modèle pour simuler les effets visuels du brouillard par traitement d’images est ensuite décrite, et l’application sur simulateur de conduite est finalement abordée.