Mesures photométriques et colorimétriques en conditions dynamiques par imagerie HDR : application à l'optimisation des installations d'éclairage routier
Auteur / Autrice : | Florian Greffier |
Direction : | Roland Brémond |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Signal, Image, Automatique |
Date : | Soutenance le 13/12/2022 |
Etablissement(s) : | Université Gustave Eiffel |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Mathématiques, Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2015-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire Perceptions, Interactions, Comportements & Simulations (Champs-sur-Marne ; 2020) - Laboratoire Perceptions, Interactions, Comportements & Simulations (Champs-sur-Marne ; 2020) |
Jury : | Président / Présidente : Pierre Charbonnier |
Examinateurs / Examinatrices : Roland Brémond, Dominique Dumortier, Gaël Obein, Vincent Boucher, Sophie Jost, Christine Fernandez-Maloigne | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Dominique Dumortier, Gaël Obein |
Résumé
L’optimisation des installations d’éclairage est un enjeu prioritaire d’adaptation des infrastructures routières et des territoires urbains au changement climatique. Un éclairage optimisé doit permettre de concilier les impératifs de sobriété énergétique (maîtrise des consommations d’électricité) et de réduction des nuisances lumineuses (halo, éblouissement, impact de la lumière sur la biodiversité). Il doit aussi satisfaire les besoins réels des usagers (visibilité, sécurité, confort visuel) en intégrant la mixité des usages (marche, vélo, véhicule motorisé) et les différences de perception visuelle associées. La normalisation européenne et les recommandations de la Commission Internationale de l’Éclairage fournissent un ensemble d’outils méthodologiques pour concevoir une installation d’éclairage et évaluer ses performances. S’agissant de satisfaire des besoins visuels humains, les luminances présentes dans le champ de vision sont au cœur de cette problématique d’optimisation. Les couleurs des surfaces ou des objets de la scène routière peuvent aussi contribuer à la prise d’informations visuelles des usagers. Mais la réalisation de mesures photométriques (luminance) et colorimétriques (chrominance) sous éclairage routier reste un exercice confidentiel. Les contraintes matérielles et opérationnelles sont relativement fortes et les pratiques tendent à négliger les performances réelles des installations en matière de service visuel rendu.Pour pallier ce manque de connaissances, il a été développé un système d’imagerie HDR permettant de réaliser des mesures photométriques et colorimétriques dans des conditions dynamiques. Il repose sur l’association de quatre caméras étalonnées en luminance et en couleur. Le système d’imagerie peut être installé à bord d’un véhicule en mouvement. La problématique d’appariement d’images et de fusion HDR a été abordée en mobilisant des techniques empruntées à la stéréoscopie. La méthodologie traditionnelle de caractérisation des performances de l’éclairage a été adaptée afin de positionner automatiquement le maillage de mesures standard dans des images et ainsi réaliser les calculs normalisés de luminance moyenne et d’uniformités des luminances, dans le contexte de l’éclairage public et de l’éclairage en tunnel. Le fait de disposer d’images HDR a également permis de s’intéresser à l’éblouissement d’incapacité (mesures du Threshold Increment) qui n’est jamais évalué sur site réel. Le système a ensuite été utilisé pour démontrer le rôle fondamental des propriétés optiques réelles des revêtements de chaussée dans l’optimisation des installations d’éclairage. Cela a conduit à développer une nouvelle méthode de mesure de ces propriétés par imagerie et à l’investir dans la conception d’un système d’éclairage adaptatif. Il a également servi à étudier l’influence de la géométrie d’observation de la route sur les critères de qualité d’une installation d’éclairage, pour mieux considérer les différents types d’usagers. Enfin, de nouveaux outils méthodologiques et des travaux exploratoires ont été discutés afin de positionner la performance visuelle comme un levier privilégié de réduction des besoins de lumière nocturne