Caméras

Caméras : sensibilité et plage dynamique

Les caméras sont les yeux du système : leur choix est primordial, en fonction des conditions. Celles fonctionnant dans le spectre visible se différencient par leur capacité ou non à étendre leur champ d’application la nuit et dans les extrêmes comme les très hautes et très basses lumières en journée (éblouissement, contre-jour, situations de fort contraste,…), et à produire une image nuancée et avec de fines différences de niveaux. Les progrès les plus récents se rencontrent au niveau de la fidélité des couleurs dans des conditions de quasi obscurité, tandis que des plages dynamiques larges, ou WDR, ont tendance à se généraliser.

Si les capteurs CCD sont longtemps restés meilleurs dans les nuances et la plage dynamique que les capteurs CMOS utilisés en mégapixels, on trouve aujourd’hui des CMOS de qualité et des CCD qui montent en mégapixels. A la sortie des capteurs, c’est aujourd’hui avec des processeurs DSP performants qu’un traitement d’image est souvent appliqué pour améliorer la qualité image et considérablement élargir la plage dynamique avec une meilleure réponse dans les zones très claires (comme les contre-jours) et très sombres. A noter la disponibilité de capteurs utilisés par certains modèles de plusieurs marques, qui analysent la lumière pixel par pixel pour d’excellents résultats en contre-jour et une plage dynamique maximale. Ces capteurs restent cantonnés à la résolution standard, et les résultats obtenus aujourd’hui avec des processeurs de traitement d’image s’en rapprochent.

Il est toujours possible d’utiliser de nuit une caméra qui ne soit pas « jour/nuit » dans des conditions de bon éclairage artificiel visible, ce qui peut être le cas en environnement urbain avec l’éclairage public. Pour les zones peu ou non éclairées, une caméra jour/nuit permettra une meilleure réponse en mode noir et blanc avec augmentation de la sensibilité, les caméras en « vrai jour/nuit » intégrant la commutation mécanique d’un filtre infrarouge basculant pour intégrer le spectre invisible du rayonnement infrarouge proche auquel le capteur est également sensible, et filtrer le rayonnement visible faisant défaut. Les meilleurs résultats sont obtenus avec un éclairage infrarouge pour des images détaillées dans des distances raisonnables. Si aujourd’hui beaucoup de caméras de qualité intègrent un ensemble de leds infrarouges d’appoint, voire une ou deux grosses leds focalisées de dernière génération, les plus longues distances nécessitent des projecteurs infrarouges annexes, assez coûteux à l’achat et en consommation. Il convient de comparer les coûts globaux d’exploitation entre ce schéma de fonctionnement et une caméra aidée par un éclairage visible. En ville de bons résultats sont le plus souvent obtenus avec l’éclairage public jusqu’à de longues distances.

Les plus récentes technologies, apparues chez quelques fabricants de caméras et de capteurs, permettent la continuité de la prise de vue en couleur dans des conditions d’extrêmement basses lumières, en quasi obscurité. Ces technologies utilisent à la fois de nouveaux capteurs CMOS de très haute sensibilité et un ensemble de traitements d’image visant à réduire le bruit et à améliorer la qualité image. La large disponibilité de ces capteurs et de ces DSP, ainsi que de designs de référence prêts à l’emploi chez certains spécialistes du développement, vont permettre l’apparition prochaine de nombreux modèles de caméras à ce niveau de qualité chez les fabricants.

Enfin, les caméras dites « thermiques », qui ne sont sensibles qu’au rayonnement infrarouge lointain émis par les corps et objets chauds, permettent de se passer d’éclairage et voient ce que les autres ne voient pas. Cette technologie coûteuse est de plus en plus abordable et est surtout bien adaptée à l’analyse d’image (cf. plus loin), en étant insensible aux éblouissements de lumière visible. Elle nécessite des optiques spéciales sans verre, celui-ci leur étant opaque, et fonctionne souvent dans des résolutions moindres, bien que de nouveaux capteurs atteignent le 1024×768. Leur diffusion plus large se fera d’abord en complément utile de caméras dans le visible.