Quand l’EPFL dé-brouille les images

LAUSANNE • En imitant la manière dont le cerveau humain apprend à identifier les objets, des scientifiques de l’EPFL ont réussi à reconstruire une image dégradée par son voyage dans une fibre optique. Avec d’importantes conséquences en télécommunications et en médecine.

  • Grâce aux réseaux neuronaux, on peut «rectifier» des images brouillées par un long trajet en fibre optique. DR

    Grâce aux réseaux neuronaux, on peut «rectifier» des images brouillées par un long trajet en fibre optique. DR

Les fibres optiques ont longtemps été utilisées pour transmettre de l’information par la lumière. Les fibres multimodes possèdent une capacité de transport de l’information beaucoup plus grande que les fibres monomodes. Leurs nombreux canaux – dits «modes spatiaux» parce qu’il ont des formes spatiales différentes – peuvent transmettre plusieurs flux d’information simultanément.

Ces fibres sont bien adaptées pour transporter des signaux fondés sur la lumières, mais on n’a jamais réussi, jusqu’ici, à les utiliser pour transmettre des images sur de longues distances. Le problème: comme l’image voyage à travers tous les canaux de la fibre, ce qui apparaît à l’autre bout de la fibre est un motif fait de petites taches que l’œil humain est incapable de décoder.

Réseau neuronal profond

Pour s’attaquer à ce problème, une équipe de l’EPFL a eu recours à un réseau neuronal profond, un type d’algorithme d’apprentissage automatique. Les réseaux neuronaux profonds peuvent conférer à l’ordinateur la capacité d’identifier des objets dans des photographies.

Le design de ces algorithmes s’inspire de la manière dont les neurones transmettent l’information dans le cerveau humain. L’input est traité au travers de plusieurs «couches cachées» de neurones artificiels, dont chacun effectue un petit calcul et passe le résultat aux neurones de la couche suivante. «Nous utilisons des architectures modernes de réseaux neuronaux profonds pour reconstituer les images à partir de l’image brouillée obtenue à la sortie de la fibre, explique Dimitri Psaltis, responsable du Laboratoire d’optiques, qui a dirigé la recherche en collaboration avec son collègue Christophe Moser, du Laboratoire de dispositifs photoniques appliqués. «Nous démontrons que cela est possible même avec des fibres d’un kilomètre de long», a-t-il ajouté.

Ce travail pourrait accroître la quantité d’informations transmises par les réseaux de télécommunications, améliorer l’imagerie endoscopique utilisée dans les diagnostics médicaux ou encore augmenter la capacité et la qualité des fibres optiques.

Virginie Gardini