Lycée André Theuriet

samedi 14 octobre de 14h à 4h du matin

Club C Génial

Un projet de recherche ambitieux sur plusieurs années.

Les membres du club scientifiqueMercredi 1° Avril, les 6 élèves du club C Génial, iront présenter leur projet et leurs premiers résultats à la finale académique du concours "Faites de la Science", à l'Université de Poitiers.

L'intitulé de leur projet : 

"Compensation de la diffusion par traitement d'image"

 

 

corne_blancheL'idée est partie d'une maladie de la cornée où celle-ci s'opacifie, devenant laiteuse, diffusante. La seule thérapie connue est la greffe, qui est toujours rejetée au bout d'un temps variable, entre 6 mois et 20 ans. La personne est donc aveugle à terme.

 

lunettesIl s'agirait de concevoir des lunettes actives qui prendraient les images au moyen de caméras, les enverraient vers un processeur contenu dans chacune des branches des lunettes, qui traiterait l'image puis l'afficherait sur des écrans sur la face interne des lunettes. L'image serait traitée de manière à ce que, une fois passée par la cornée diffusante, elle réapparaisse nette.

 

Notre projet consiste à démontrer le principe de ce traitement d'image et à élaborer des stratégies dans les cas qui posent problèmes.

Notre travail revêt deux aspects : simulatoire et expérimental.

 

La simulation consiste à modéliser le processus diffusant par une matrice de transfert et de la faire agir sur une image.

simulation_diffusion

 

Ensuite, on inverse la matrice de transfert, puis on la multiplie par l'image de départ (étape de traitement de l'image). En remultipliant ensuite cette image prétraitée par la matrice de transfert (étape de diffusion), on retrouve l'image de départ :

L'intérêt de ce travail de simulation va loin. En effet si dans le principe le résultat semble évident, il y a des cas où ce n'est pas si simple. Un problème se pose dès que la matrice de transfert devient plus fortement diffusante.

En effet la matrice de transfert inverse, multipliée par l'image génère une "image" pleine de nombres négatifs, qui ne peuvent se traduire par une intensité à l'écran. Et dans ce cas là, ça ne marche pas directement :

 

Nous travaillons à des stratégies pour contourner ce problème, notamment par un pré-traitement de l'image, en diminuant son contraste.
L'essentiel de ce travail est mené par Alexis Bossard 1S2, en programmation sous Scilab.
Ce langage fournit des outils élaborés pour effectuer ces calculs qui sont extrêmement lourds. Grâce à M. Grégory Vial, professeur de mathématique à l’École Centrale de Lyon, nous avons pu trouver des stratégies pour mener à bien ces calculs avec nos propres ordinateurs.

Alexis a d'ores et déjà obtenus d'excellents résultats démontrant la pertinence de la stratégie de pré-traitement de l'image :

L'autre facette de notre projet consiste à démontrer expérimentalement le fait que l'on puisse voir au travers d'une plaque diffusante (ici une plaque de plexiglas que nous avons rayée), en affichant une image traitée sur un écran derrière la plaque.

 

La première étape consiste à acquérir la matrice de transfert de la plaque de plexiglas. Pour cela la plaque de plexiglas est interposée entre un écran et une webcam, tous les deux pilotés par ordinateur :  

 

Les pixels de l'écran sont allumés un à un et la webcam prend une photo à chaque fois. Photo nous donnant ainsi l'information de comment chaque pixel est diffusé par la plaque.
L'ensemble de toutes ces photos constitue notre matrice de transfert (à 4 dimensions).
Le langage choisi est Processing, qui permet un contrôle de périphériques vidéo aisé.
Même si sur le papier cela paraît simple il n'a pas été simple de synchroniser l'écran et la webcam et de traiter de manière automatique les images pour obtenir la matrice de transfert réelle.
Ce long et parfois fastidieux travail a été mené par la plupart des élèves au départ, puis plus spécifiquement par Luc Baudinaud 1S2 par la suite.
À l'heure actuelle le programme est quasiment au point et devrait nous permettre d'acquérir enfin nos premières matrices de transfert expérimentales d'ici fin mai.
L'objectif ensuite est de traiter une image via le programme d'Alexis, puis de l'afficher sur l'écran derrière la plaque et vérifier si on voit bien l'image de départ en regardant au travers de la plaque.

Voici pour le cœur de l'activité de notre club.
Mais pour que le club fonctionne, les autres élèves se sont emparés d'autres tâches comme celles de collecter des fonds pour l'achat de matériel. En effet, nous partons avec un budget nul et avec peu de matériel.
Plusieurs concours (fondations) nous ont donné des subventions, et nous avons obtenu des soutiens financiers du Conseil Général, de RLM Distribution et du magasin d'optique Ramé.
Tout cela grâce au travail très actif de Baptiste Lhéraud TS1, bien secondé par Simon Colombel TS1.

Et le ciment du groupe, la personne qui coordonne tout, pense à toutes les démarches administratives, rédige les compte-rendus et diaporama, et communique sur notre projet, c'est Blandine Baudon TS1.

Enfin, Florent Baubet est notre atout pour l'oral. Ses grandes qualités de présentation permettent de mettre en valeur ce beau travail et d'expliquer ce sujet très difficile à comprendre, même pour des gens du domaine.

À venir, le club ira défendre son projet aux Olympiades de Sciences de l'Ingénieur, le 16 avril, aux côtés d'élèves de TS2-SI, accompagnés d'Eric Vendé et Pascal Marquès Da Costa.
En ce moment, nous présentons nos résultats au concours C Génial dans l'espoir d'être sélectionnés pour la finale nationale Lycées, qui se tiendra à Paris, à la Cité des Sciences, le 23 mai.
Ce projet continuera au-delà de ces concours et se poursuivra l'année prochaine, avec les 3 actuels 1S2 qui seront en TS, et sans doute de nouvelles recrues de 1S.

Nous tenons à remercier grandement Frank Weyers pour son aide généreuse, sa disponibilité sans faille et efficace, qui nous a permis d'avoir un local très adapté à notre expérience (isolé de sources de vibration et noir), nous a prêté du matériel pour que nous puisions fonctionner, nous a conseillé à maintes reprises.
Nous remercions Jean-Michel Hénault qui a très bien conçu et réalisé un établi solide et insensible aux vibrations.
Nous remercions aussi les nombreuses personnes du lycée qui portent régulièrement leur concours bienveillant à ce projet et notamment le laboratoire de physique pour son prêt de matériel.

Pour les plus curieux, n'hésitez pas à passer nous voir, dans la "chambre de bonne" au 2ème étage du bâtiment administratif, le mercredi de 13h30 à 15h30 !

CGRecherche élèves motivés...

Une équipe d'élèves motivés par les sciences est en train de se constituer pour monter un projet à présenter à un concours scientifique, du type C Génial ou Olympiade de Physique.

On recherche des élèves très intéressés par les sciences et ayant envie de s'investir dans un projet ambitieux.

Il s'agit de monter une expérience originale ou de réaliser quelque chose de nouveau, puis de le présenter, à l'échelon académique, puis national au printemps 2015 ou à l'automne 2015. Le travail se fera en collaboration avec un ou des labos de recherche du domaine étudié, et/ou une entreprise.

 

Le domaine peut être pluridisciplinaire et s'étendre sur le champ des mathématiques, chimie, biologie, géologie, médecine, informatique, électronique, sciences de l'ingénieur, et toute discipline, même non scientifique.

Si le sujet n'est pas arrêté, pour l'instant nous nous orienterions vers un sujet pluridisciplinaire où domineront informatique, mathématique, physique, mais aussi technologie numérique, optique et ophtalmologie, ingénieurie.

L'équipe (ou les équipes) se réunirai(en)t sur des créneaux de 2h minimum, vraisemblablement le mercredi après-midi.

Il ops'agit d'un gros investissement personnel et collectif, mais qui à la clé fournit comme récompense :

  1. la satisfaction d'avoir réalisé une étude scientifique de haut niveau ;
  2. la satisfaction d'aller sur Poitiers et Paris pour présenter et défendre le projet ;
  3. des récompenses pour les gagnants ;
  4. peut-être la possibilité d'aller rendre visite aux chercheurs et ingénieurs partenaires.

Si vous êtes intéressés, consultez les sites des concours C Génial et des Olympiades de Physique pour vous rendre compte du type de projet attendu :

 

Puis, si vous êtes décidés, contactez M. Carrier avant fin juin.

L'idée est de définir l'équipe (ou les équipes) et le ou les projets, pour pouvoir attaquer rapidement dès début septembre.