Estimation de la pose du visage du conducteur par caméra thermique

Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire portent sur l’estimation de la pose du visage d’un conducteur par caméra thermique. Les applications potentielles sont : l’estimation de la direction du regard (pour estimer l’attention à la tâche de conduite), l’optimisation du déclenchement des airbags, l’adaptation des affichages ‘tête haute’ou encore le contrôle de paramètres physiologiques (température, rythme respiratoire)…Des systèmes actuellement commercialisés sont basés sur une caméra et un illuminant proche infrarouge (LEDs à ~ 900 nm). Le confort oculaire, sur le long terme, n’étant pas clairement établi, nous souhaitons développer une alternative à ces systèmes. Les caméras thermiques (bande 8-14 μm) en représentent une puisqu’elles sont particulièrement sensibles au rayonnement propre des objets à 30°C tels que les visages humains. De plus, les avancées technologiques autour de ces imageurs vont dans le sens d’une réduction des coûts pour adresser les marchés de grand volume tels que la domotique et l’automobile.Dans le cadre de cette thèse, nous avons choisi d’utiliser une caméra thermique commerciale à microbolomètres. L’objet de ces travaux est de maîtriser les étapes de correction du Bruit Spatial Fixe (BSF) et le traitement de l’image afin d’estimer la pose du visage d’un conducteur en mettant l’accent sur la robustesse aux conditions d’utilisation typiques d’un véhicule. De l’image brute (c’est-à-dire pas de correction du BSF), jusqu’à l’estimation de la pose, nous avons assemblé et paramétré des méthodes algorithmiques issues de l’imagerie thermique ou visible.Concernant la réduction du bruit de l’image, rappelons que les tables de correction du BSF dépendent de la température du boîtier de la caméra et de la température du plan focal. Nous avons implémenté et évalué des méthodes de l’état de l’art.Concernant l’estimation de la pose, des maillages 3D du visage, sur lesquels nous avons plaqué de la texture, ont été créés. Ils sont ensuite utilisés pour synthétiser des images dans lesquelles la pose du visage est labellisée. Un premier algorithme, qualifié de « global » et un second, qualifié de « local » ont été implémentés, évalués et comparés entre eux.Ce prototype (caméra thermique et algorithmes) nous a permis d’évaluer la précision d’estimation de la pose accessible en imagerie thermique. Il nous a également permis de dimensionner les paramètres clefs d’une caméra thermique qui impactent son coût : sensibilité thermique, résolution spatiale.