![\"Largeur_02102014_Hyperspectrale.png\"](\"\/wp-content\/uploads\/201408\/Largeur_02102014_Hyperspectrale.png\" "\\"Largeur_02102014_Hyperspectrale.png\\"")
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Devant la vive palette de couleurs d\u2019un arc-en-ciel ou d\u2019un coucher de soleil, comment ne pas penser que l\u2019homme jouit d\u2019un sens de la vue incroyable? Et pourtant, nous passons \u00e0 c\u00f4t\u00e9 de beaucoup de choses.<\/p>\n
Nos yeux per\u00e7oivent toutes les couleurs \u00e0 travers trois types de r\u00e9cepteurs sensibles \u00e0 trois larges gammes de longueurs d\u2019onde. En r\u00e9alit\u00e9, tout mat\u00e9riau absorbe et r\u00e9fl\u00e9chit la lumi\u00e8re \u00e0 sa fa\u00e7on, bien souvent au-del\u00e0 de ces gammes, une richesse qui \u00e9chappe \u00e0 l\u2019\u0153il humain. Mais des cam\u00e9ras sophistiqu\u00e9es peuvent acc\u00e9der \u00e0 ces tr\u00e9sors d\u2019informations et ainsi r\u00e9v\u00e9ler non seulement la couleur d\u2019un mat\u00e9riau, mais \u00e9galement sa composition chimique voire biologique.<\/p>\n
\u00abTous les mat\u00e9riaux ne r\u00e9fl\u00e9chissent pas la lumi\u00e8re de la m\u00eame mani\u00e8re, explique Steve Marshall, directeur du Centre d\u2019imagerie hyperspectrale de l\u2019Universit\u00e9 de Strathclyde (Royaume-Uni). Si vous regardez deux comprim\u00e9s pharmaceutiques diff\u00e9rents, ils vous para\u00eetront tous les deux blancs \u00e0 l\u2019\u0153il nu, mais ne pr\u00e9sentent en r\u00e9alit\u00e9 pas le m\u00eame profil spectral.\u00bb<\/p>\n
Si une image vaut mieux qu\u2019un long discours, chaque photographie hyperspectrale repr\u00e9sente un v\u00e9ritable roman. Les chercheurs universitaires et industriels peuvent les utiliser pour analyser tr\u00e8s finement ces spectres de lumi\u00e8re et produire des images qui caract\u00e9risent la nature chimique et biologique de leurs sujets. L\u2019\u00e9ventail des applications est large: le tri des plastiques en vue de leur recyclage, la d\u00e9tection de fuites de gaz et m\u00eame le diagnostic du cancer.<\/p>\n
Plus abordables<\/strong><\/p>\n Les cam\u00e9ras hyperspectrales ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9es dans les ann\u00e9es 1980 par des organismes militaires et gouvernementaux comme la NASA, qui les ont utilis\u00e9es pour la t\u00e9l\u00e9d\u00e9tection. Mont\u00e9es sur des a\u00e9ronefs l\u00e9gers ou des satellites, ces cam\u00e9ras cartographiaient la surface de la Terre pas seulement dans le spectre visible, mais \u00e9galement dans le spectre infrarouge, afin d\u2019observer depuis le ciel diff\u00e9rents types de v\u00e9g\u00e9tations et de min\u00e9raux.<\/p>\n \u00abLa diff\u00e9rence, c\u2019est qu\u2019\u00e0 pr\u00e9sent les cam\u00e9ras sont plus petites et plus abordables; elles peuvent donc \u00eatre utilis\u00e9es dans la fabrication industrielle et dans les laboratoires\u00bb, note Antonio Plaza, directeur du Laboratoire de traitement hyperspectral \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 d\u2019Estr\u00e9madure, en Espagne.<\/p>\n Auparavant, le fait de devoir envoyer d\u2019\u00e9normes quantit\u00e9s de donn\u00e9es en vue de leur traitement limitait la vitesse de fonctionnement des satellites. L\u2019\u00e9quipe d\u2019Antonio Plaza travaille sur un logiciel capable de faire ce travail en temps r\u00e9el. Plut\u00f4t que d\u2019examiner chaque bande spectrale d\u2019une image, le logiciel recherche dans le spectre des motifs correspondant aux caract\u00e9ristiques des diff\u00e9rents mat\u00e9riaux. \u00abSi vous avez un satellite qui collecte des donn\u00e9es au-dessus d\u2019un feu de for\u00eat et que vous souhaitez que ces donn\u00e9es soient utiles, vous devez \u00eatre en mesure de les exploiter rapidement\u00bb, poursuit Antonio Plaza.<\/p>\n Les cam\u00e9ras hyperspectrales interviennent d\u00e9sormais dans de nombreux secteurs d\u2019activit\u00e9. En agro-alimentaire, des images infrarouges sont capables de d\u00e9tecter la tendret\u00e9 de la viande ou le go\u00fbt d\u2019une p\u00e2tisserie en analysant sa teneur en sucre, en graisse et en eau. Ou encore dans le domaine de la m\u00e9decine, o\u00f9 des modifications chimiques peuvent d\u00e9noter un cancer de la peau. \u00abC\u2019est la meilleure mani\u00e8re d\u2019effectuer des analyses de mani\u00e8re non destructive\u00bb, opine Steve Marshall.<\/p>\n Ces cam\u00e9ras peuplent encore le ciel, note Uta Heiden du Centre a\u00e9rospatial allemand. Lorsque l\u2019Allemagne lancera son satellite du Programme de cartographie et d\u2019analyse de l\u2019environnement en 2017, une cam\u00e9ra derni\u00e8re g\u00e9n\u00e9ration sera pr\u00e9sente \u00e0 son bord, afin d\u2019analyser des donn\u00e9es sur 224 bandes du spectre dans des pixels de 30 m de large.<\/p>\n Cam\u00e9ras \u00e0 -200 \u00b0C <\/strong><\/p>\n La plupart de ces applications se focalisent sur le visible et le proche infrarouge. Les longueurs d\u2019onde plus longues, appel\u00e9es infrarouge moyen ou thermique, contiennent \u00e9galement des informations utiles, mais elles \u00e9taient jusqu\u2019\u00e0 pr\u00e9sent difficiles \u00e0 d\u00e9tecter. En effet, les micro-vibrations subies par tout objet \u00e0 temp\u00e9rature ambiante \u00e9mettent un rayonnement dans cette partie du spectre, ce qui perturbe les capteurs avec de faux signaux. Pour supprimer ce bruit, les cam\u00e9ras devaient g\u00e9n\u00e9ralement \u00eatre refroidies \u00e0 -200 \u00b0C, ce qui les rendait encombrantes et on\u00e9reuses.<\/p>\n Les avanc\u00e9es technologiques ont r\u00e9duit le co\u00fbt de l\u2019imagerie dans cette r\u00e9gion du spectre, ouvrant la voie \u00e0 de nouvelles utilisations. Alors qu\u2019ils menaient des exp\u00e9riences avec un rayon laser en 2007, Christian Pedersen et ses coll\u00e8gues de la Danmarks Tekniske Universitet (DTU) ont trouv\u00e9 par hasard un moyen de rendre les ondes infrarouges de faible puissance d\u00e9tectables dans la r\u00e9gion visible. En croisant dans un cristal un faisceau laser avec la lumi\u00e8re de la cible, il est possible de d\u00e9placer le signal combin\u00e9 dans la gamme visible.<\/p>\n \u00abUne fois d\u00e9plac\u00e9, l\u2019infrarouge moyen peut \u00eatre enregistr\u00e9 par une cam\u00e9ra ordinaire\u00bb, explique Christian Pedersen, qui a cofond\u00e9 en 2012 la startup IRSee. Sa cam\u00e9ra peut d\u00e9tecter un unique photon infrarouge et r\u00e9v\u00e9ler des modifications structurelles du tissu susceptibles d\u2019\u00eatre utilis\u00e9es dans le diagnostic du cancer. Elle peut \u00e9galement mettre au jour la pr\u00e9sence de gaz autrement invisibles, tels que le m\u00e9thane et le CO2.<\/p>\n Ces gaz potentiellement nocifs sont \u00e9galement la cible de Rebellion Photonics, une startup implant\u00e9e au Texas. Les cam\u00e9ras hyperspectrales classiques analysent l\u2019image ligne par ligne, chaque instantan\u00e9 prenant quelques secondes \u00e0 \u00eatre g\u00e9n\u00e9r\u00e9. Cela les emp\u00eache d\u2019enregistrer des objets en mouvement, selon Robert Kester, qui a cofond\u00e9 l\u2019entreprise en 2009.<\/p>\n Son id\u00e9e a \u00e9t\u00e9 d\u2019utiliser un jeu de minuscules miroirs pour rediriger la lumi\u00e8re de chaque pixel sur une matrice de \u00absous-imageurs\u00bb, qui r\u00e9duisent la lumi\u00e8re de chaque pixel \u00e0 une ligne mince. Chacune de ces lignes est ensuite envoy\u00e9e \u00e0 travers un prisme qui la d\u00e9compose dans ses diff\u00e9rentes longueurs d\u2019onde \u00e0 l\u2019instar d\u2019un arc-en-ciel, ce qui permet \u00e0 un d\u00e9tecteur bidimensionnel de capturer toutes les informations. Le dispositif peut enregistrer 30 images par seconde, ce qui en fait une cam\u00e9ra vid\u00e9o hyperspectrale.<\/p>\n Finalement, le syst\u00e8me superpose ces images de gaz en fausse couleur sur un flux vid\u00e9o r\u00e9gulier. Gr\u00e2ce \u00e0 ce proc\u00e9d\u00e9, les soci\u00e9t\u00e9s p\u00e9troli\u00e8res et gazi\u00e8res peuvent d\u00e9tecter les fuites \u00e0 mesure qu\u2019elles apparaissent, de quoi remplacer leur syst\u00e8me de surveillance qui date des ann\u00e9es 1950. En 2013, l\u2019entreprise a \u00e9t\u00e9 nomm\u00e9e \u00abstartup de l\u2019ann\u00e9e\u00bb par le Wall Street Journal, qui relevait l\u2019importance du march\u00e9 de la s\u00e9curit\u00e9 des plateformes de forage et des raffineries: 10 milliards de dollars.<\/p>\n L\u2019hypervision pour tous <\/strong><\/p>\n Non seulement les cam\u00e9ras sont de plus en plus rapides et sensibles, mais elles ne cessent de gagner en compacit\u00e9. Visnx, une spin-off de l\u2019Ecole polytechnique f\u00e9d\u00e9rale de Lausanne (EPFL), promet de faire fondre le poids des cam\u00e9ras hyperspectrales. \u00abNotre technologie nous permet de r\u00e9duire les capteurs de fa\u00e7on \u00e0 pouvoir les adapter sur n\u2019importe quel objet\u00bb, d\u00e9clare Yosef Akhtman de l\u2019EPFL. Cela inclut les a\u00e9ronefs l\u00e9gers sans pilote et les ULM, que le chercheur a utilis\u00e9s pour \u00e9tablir des cartes hyperspectrales des lacs L\u00e9man et Ba\u00efkal. Ces capteurs peuvent \u00e9galement \u00eatre fix\u00e9s sur des microscopes standards et devenir portatifs.<\/p>\n Timo Hyv\u00e4rinen, du fabricant finlandais de cam\u00e9ras hyperspectrales Specim, pr\u00e9voit que d\u2019ici \u00e0 deux ou trois ans des versions portatives permettront aux professionnels de m\u00e9tiers courants (agriculteurs, m\u00e9decins, officiers de police et inspecteurs en environnement) d\u2019acc\u00e9der instantan\u00e9ment \u00e0 ce monde invisible.<\/p>\n L\u2019int\u00e9gration de ce macrocosme chimique \u00e0 notre quotidien pourrait ouvrir la voie \u00e0 une multitude d\u2019opportunit\u00e9s nouvelles, affirme Christian Pedersen. \u00abC\u2019est comme si une toute nouvelle paire d\u2019yeux nous \u00e9tait donn\u00e9e.\u00bb Une version de cet article est parue dans le magazine Technologist (no 2\/2014).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" L\u2019imagerie hyperspectrale nous r\u00e9v\u00e8le un monde invisible \u00e0 l\u2019\u0153il nu. 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