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Après avoir beaucoup attiré l’attention des médias l’année dernière, l’IoT (Internet of Things, ou Internet des objets) est proclamé prochaine étape du développement d’un monde 100% connecté. Grâce à cette technologie, toutes sortes d’informations utiles pourront être échangées avec différents types de machines et de matériels. L’article qui suit examine le rôle clé que la capture d’images est destinée à jouer dans la progression de l’IoT, en passant de la phase conceptuelle à celle du concret .

Quel sera l’importance de l’IoT au cours des prochaines années ? Tous les analystes prévoient qu’elle sera massive, et les grandes entreprises abondent en ce sens avec une abondance de dispositifs, de flots de données et d’intégration dans le "cloud". Ceci ouvre la porte non seulement à des tonnes de données, mais aussi à l’opportunité d’en tirer parti pour prendre de meilleures décisions. En 2008 le nombre d’objets connectés à Internet a dépassé le nombre d’habitants sur terre, et pourtant cela représente encore moins de 1% de tous les objets présents dans le monde aujourd’hui. Cette année, 75% de la population mondiale aura accès à Internet. Cisco prévoit que 25 milliards de dispositifs seront connectés d’ici 2015, et 50 milliards d’ici 2020. La majeure partie de la croissance future du sans-fil sera également largement influencée par l’IoT. Le cœur de cette croissance exponentielle est l’interaction des dispositifs dans les différents segments de marché. Une norme sans-fil à l’échelle globale est essentielle à la réussite de l’IoT. Aujourd’hui, plusieurs groupes de normalisation s’activent pour publier des spécifications autour de différents protocoles de communication. Cette année, ces spécifications vont arriver à maturité et évoluer vers des produits commercialisés.

Applications envisagées pour l’imagerie IoT

Tout d’abord, regardons spécifiquement où l’on est susceptible de trouver des caméras dans les objets connectés.

Il existe pléthore d’applications possibles. En voici quelques exemples.

1. Systèmes de sécurité domestiques - Grâce à l’IoT, on peut accéder aux systèmes de vidéo-surveillance domestiques au moyen d’un smartphone. Ainsi les utilisateurs peuvent voir la personne qui entre chez eux. Cette technologie permet également l’introduction de verrous et de sonnettes "intelligentes", dotés de caméras servant à identifier les individus, pour leur permettre ou leur interdire l’accès, selon les cas.

2. Systèmes de contrôle d’éclairage - Grâce à l’IoT, l’éclairage de la maison ou des bureaux ne dépend plus d’un simple interrupteur on/off. Grâce à la fonctionnalité "système-embarqué " du capteur, des informations utiles pour commander l’éclairage peuvent être obtenues . L’analyse d’images permet de détecter le mouvement, en mesurant les variations rapides de niveau lumineux, qui peuvent à leur tour servir à contrôler l’éclairage. L’éclairage IoT a également trouvé des applications dans les parkings souterrains, les rendant plus "verts", plus sûrs et plus économes en énergie.

3. Drones - Grâce à la réduction radicale du coût de ces équipements, on observe une explosion du marché des drones. Ceux-ci sont capables d’accomplir toutes sortes de tâches sous réserve qu’ils disposent de systèmes de vision adéquats. Dans l’agriculture, par exemple, ils peuvent servir à localiser les fuites dans les infrastructures d’irrigation, ou encore à surveiller le bétail ou les plantations. Les drones se sont avérés extrêmement précieux sur les sites touchés par des catastrophes, en permettant une évaluation en temps réel de la situation sur le terrain. Un grand nombre de drones disposent désormais de caméras intégrées ou embarquables, qui fournissent des images de toute action en cours de vol. Ils peuvent stocker les images sur une carte SD ou permettre le streaming temps-réel vers un dispositif mobile.

4. Supervision de patient à distance - Il s’agit d’une technologie pour surveiller les patients en dehors d’une unité clinique traditionnelle. Ceci permet une meilleure qualité de soins, tout en rassurant le patient et sa famille. En même temps, les patients peuvent conserver un degré d’autonomie et d’indépendance qui contribue à leur qualité de vie. La technologie d’imagerie associée aux technologies sans-fil à faible consommation apporte d’énormes avantages dans ce domaine. Les dispositifs à capteur d’images autorisent une supervision passive, qui permet par exemple de s’assurer que le sujet se déplace dans les différentes pièces, etc. plutôt que de rester immobile. Ceci peut être réalisé de manière totalement non-intrusive, sans aucune capture d’images détaillées, juste assez pour savoir dans quelle pièce la personne se trouve. Dans d’autres cas, on utilise des caméras fixées aux berceaux pour surveiller si les bébés dorment ou s’ils sont éveillés. Une analyse d’images plus sophistiquée peut aussi servir à superviser les signes vitaux des nouveaux-nés.

5. Dispositifs portables - l’arrivée de l’IoT encourage l’intégration de fonctions de type microscope ou spectromètre miniature dans certains appareils portables de nouvelle génération. Ceci ouvre clairement un nouveau champ de possibilités pour la technologie d’imagerie. Ces spectromètres peuvent par exemple fournir la composition chimique des aliments que vous mangez. Vous pouvez connaître la quantité de glucides, la teneur en sucre ou d’autres données alimentaires vous permettant de prendre de les bonnes décisions en matière diététique.

6. Autres applications - Pratiquement n’importe quel scénario nécessitant l’acquisition de données photo ou vidéo à distance, de manière périodique, tout en évitant un investissement important, est susceptible de justifier l’implantation d’une forme d’IoT. Il peut aussi bien s’agir de contrôle industriel, que de surveillance de la vie sauvage, d’appareils ménagers ou de compteurs intelligents. Les coûts associés à l’envoi de personnel sur le terrain pour assurer ces tâches sont souvent trop importants pour pouvoir être justifiés, mais grâce à l’imagerie IoT on peut élaborer une approche beaucoup plus rentable.

Dynamique affectant les déploiements d’imagerie IoT

Plusieurs développements sont intervenus ces dernières années s’avérant intéressants pour l’imagerie IoT, et qui permettront son intégration dans un large éventail d’applications. Les capteurs d’images produits aujourd’hui ont plusieurs points forts :

1. Plus compacts - Ceci facilite considérablement l’intégration au sein de systèmes, particulièrement lorsqu’il y a des contraintes d’encombrement importantes.

2. Résolution plus élevée - Ils sont capables de capturer des volumes de données beaucoup plus grands, grâce à des technologies de pixel performantes.

3. Sensibilité améliorée - Permet de profiter d’une meilleure précision.

4. Coût inférieur - Il y a seulement cinq ans, le coût d’un capteur d’images aurait pu être prohibitif, désormais les progrès réalisés par les techniques et les procédés de fabrication ont permis l’introduction de produits beaucoup plus économiques.

Normes de transmission

Il existe un très grand nombre de protocoles de communication concurrents utilisés par les différentes applications IoT. Dans le cas de connectivité filaires, il s’agit de protocoles établis comme USB, Ethernet... S’agissant de sans-fil, de très nombreux protocoles existent comme Wi-Fi, Wi-Fi Direct, Bluetooth LE ou BLE (Bluetooth basse-énergie), ZigBee ou Z-Wave, ainsi que des protocoles encore émergents comme Thread (nouvelle norme basée sur le protocole 802.15.4, promue par des sociétés comme Google/Nest) ou 6LoWPan (pour IP v6 sur WPAN, ou réseau sans fil personnel, basé aussi sur 802.15.4).

L’un des plus grands défis dans le monde de l’IoT est l’interopérabilité – c’est à dire la capacité des dispositifs de différents fabricants à échanger des données et à communiquer entre eux. Dans de nombreux cas ces dispositifs n’avaient à l’origine pas vocation à communiquer entre eux. En plus du contrôle, cela implique de développer des applications spéciales, pour permettre de faire ensemble des choses qu’ils ne pourraient jamais faire tout seuls. Relever ce défi est l’objectif principal de plusieurs groupes de normalisation qui définissent les spécifications et les procédures de test pour assurer l’interopérabilité entre dispositifs. Il existe au moins quatre initiatives en cours en 2015, pour mettre un peu d’ordre dans le monde IoT. Il s’agit d’une tâche gigantesque, recouvrant un espace très vaste et en perpétuelle évolution. L’alliance AllSeen est un consortium destiné à promouvoir l’adoption très large de produits, de systèmes et de services supportant l’Internet of Everything (Internet de Tout) grâce à un environnement de développement universel et ouvert, supporté par un écosystème dynamique et une communauté technique prospère. Cette alliance est partie de l’environnement AllJoyn et s’étend désormais grâce aux contributions d’autres entreprises membres. Elle s’appuie sur des géants comme Qualcomm, Microsoft, Sony et LG, et compte un peu moins de 100 membres.

L’OIC (Open Internet Consortium, ou consortium Internet ouvert) va éditer une spécification ouverte, facile à implanter et facile à utiliser pour les développeurs. L’OIC incluera notamment la protection et le marquage IP pour les dispositifs certifiés (via des tests de conformité) et l’interopérabilité au niveau service. Il s’appuie sur des entreprises comme Cisco, Intel, MediaTek et Samsung. Il compte approximativement 40 membres.

L’IIC (Industrial Internet Consortium, ou consortium industriel Internet) a été fondé en mars 2014 pour regrouper les organismes et les technologies nécessaires pour accélérer la croissance de l’Internet industriel en identifiant, en compilant et en promouvant les bonnes pratiques. Les membres regroupent de petites et de grandes entreprises technologiques innovantes, des leaders du marché, des chercheurs, des universités et des gouvernements. On compte notamment parmi ses membres Cisco, AT&T, Intel, GE, et IBM. L’IIC dispose de plus de 100 membres à l’heure actuelle.

Avec l’explosion des dispositifs dotés de vision, l’imageur CMOS est devenu le capteur essentiel de l’ère moderne. Les caméras peuvent servir à reconnaître les gestes humains, à détecter des objets, à identifier des visages, à lire du texte à distance, à reconstruire une scène en 3D, et même à prendre le pouls.

Le plus souvent, les ingénieurs qui cherchent à doter leur dispositif IoT de vision ont peu, ou pas, d’expérience dans le domaine. Même les concepteurs de système de vision plus chevronnés devront souvent tenir des plannings serrés, et ne pourront donc pas consacrer le temps et les ressources nécessaires au développement d’un système de vision IoT en partant de zéro. Approvisionner une solution disponible immédiatement sera donc préférable.

Le kit d’évaluation IoTVDK, du groupe Capteurs d’images d’ON Semiconductor, fournit aux concepteurs une solution d’imagerie IoT toute prête. Alimenté par une prise MicroUSB ou une batterie Lithium-ion, il est capable d’assurer un streaming vidéo à pleine résolution à 30 images/seconde vers ses interfaces de transmission WiFi ou Ethernet. En outre, il supporte le transfert de données via Bluetooth (BLE 4.0), et dispose d’API (Application Program Interface, ou interface d’application) pour plateformes mobiles.

Au coeur de ce modèle de référence se trouve le capteur d’images AR0230 (2MPixels), et aussi un module Wi-Fi Gainspan (compatible 802.11n). Le traitement des données d’images est assuré par un SoC multimedia numérique (- système embarqué) référence DM368 doté d’un cœur micro ARM9. Le support des 3 grandes plateformes cloud (AWS, Azure et Google Cloud) est assuré. Le capteur PIR intégré permet le streaming vidéo intelligent, qui ne déclenche le streaming que lorsqu’un mouvement est détecté. Grâce aux nombreuse fonctionnalités intégrées à ce kit d’évaluation, les concepteurs disposent d’une solution vision complète, intégrable telle quelle.

Conclusion

Internet est sans aucun doute l’une de créations les plus puissantes et les plus déterminantes de l’histoire de l’humanité. L’IoT ou Internet des objets est la prochaine étape de l’évolution. Nous avons déjà vu des gadgets simples mais néanmoins révolutionnaires être à l’origine de ruptures de marché. Parmi ces gadgets on trouve les caméras connectées, nées grâce à une technologie d’imagerie de pointe. Les progrès au niveau pixel des capteurs d’images CMOS leur permettent désormais d’offrir une sensibilité lumineuse équivalente à celle des capteurs CCD. Leur taille et leur consommation réduites, ainsi que leur faible coût ont permis aux capteurs d’images CMOS de connaître une adoption rapide par un très grand nombre d’applications. Grâce à la technologie des capteurs d’images, les caméras nous permettent d’être connectés à nos appareils, à nos véhicules, à nos maisons et, plus important encore, aux gens qui comptent pour nous. Les capteurs d’image CMOS fournissent une fenêtre sur votre vie que vous n’aviez jamais soupçonnée.

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