Zoom sur le projet TRISTRAM

Publié le 06/03/2023

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Le projet TRISTRAM (TRansmission Intelligente et STreaming vidéo Robuste pour les Applications Maritimes) porté par EKTACOM, en partenariat avec IM-Solutions et l’INSA de Rennes- IETR, poursuit son chemin. Il a été financé par la Région Bretagne dans le cadre de l’AAP Innovation collaborative au croisement des filières de la Région Bretagne, après labellisation par les pôles de compétitivité Images & Réseaux et Mer Bretagne Atlantique. 

En quoi consiste le projet TRISTRAM ?

Erwann RENAN – “Le projet TRISTRAM a pour objectif principal de développer une solution optimisée et robuste de diffusion de données et de vidéos pour un essaim de drones marins, que ce soit dans un contexte côtier ou hauturier. Cette solution de diffusion doit s’auto-adapter à l’hétérogénéité et aux performances des moyens de communication disponibles (4G, lien radio satellite, WiFi…).

Quatre cas d’usage sont traités dans le projet TRISTRAM :

  • Bathymétrie : Il s’agit de réaliser une cartographie des fonds marins ou modélisation numérique de terrain. Pour cela un capteur de type sondeur multi-faisceaux est utilisé.
  • Modélisation 3D de zones portuaires et chenaux : Il s’agit, dans ce cas, non seulement de modéliser les fonds marins, mais également le port ou les bords des chenaux.  Le drone marin est donc, en plus, généralement équipé d’un LiDAR.
  • Surveillance de site : Les drones marins intègrent une ou plusieurs caméras de vidéosurveillance qui permettent de détecter la présence d’objets, de navires, ou d’événements anormaux…
  • Départ de course : Il s’agit de couvrir le départ de courses au large, comme par exemple la route du rhum. Il est, dans ce cas nécessaire, d’acquérir des vidéos pour leur diffusion en temps réel ou en différé vers une régie télévisuelle. L’objectif est de filmer les voiliers.

Quels sont les défis technologiques que le projet adresse ?

Erwann RENAN – “Pour atteindre les précédents objectifs, trois principaux verrous technologiques sont traités dans ce projet :

1 – Compte-tenu des faibles débits disponibles et de leur variabilité, notamment en haute mer, des techniques de compression de vidéo adaptative sont explorées, afin de s’adapter au mieux à ces variations. D’autre part, pour limiter le volume des données à transmettre, les données pertinentes à transmettre au sol sont déterminées en temps réel grâce à des solutions basées intelligence artificielle, ou bien les données acquises par l’essaim de drone sont agrégées au sein d’un drone unique et synthétisées avant envoi.

2 – Compte-tenu des faibles débits disponibles toujours, les vidéos doivent également être fortement compressées. C’est pourquoi le dernier standard vidéo appelé MPEG-I VVC/H.266 a été sélectionné. Cependant, ce standard présente comme inconvénient d’avoir une complexité de calcul élevée et est donc, à ce jour, difficile à intégrer sur des systèmes légers. Dans ce projet sont donc étudiées et développées des techniques de réduction de complexité, comme par exemple des méthodes permettant de limiter efficacement l’espace de recherche des paramètres de codage vidéo via la mise en œuvre de réseaux de neurones.

3 – Enfin compte-tenu des contraintes d’embarquabilité (Volume, masse, consommation énergétique) inhérentes à l’emploi de drone, il est nécessaire d’optimiser la consommation d’énergie à bord pour des raisons d’autonomie et pour des raisons environnementales. Les unités de calcul sont donc choisies en conséquence et l’allocation de l’énergie entre les différents traitements est globalement estimée. D’autre part, des méthodes d’optimisation multi-objectifs sont également étudiées (énergie et coût des transmissions satellitaires).”

Quel est le rôle de chaque partenaire ?

Erwann RENAN – “Le consortium du projet est constitué de trois partenaires :  2 industriels (Ektacom et IM-Solutions) et 1 académique (IETR).

Ektacom, responsable du projet, est spécialisée dans le développement et l’intégration de solutions vidéo numériques depuis 2000. Historiquement lié au monde du broadcast (solutions pour les chaînes TV, numérisation automatique pour l’INA, streaming et VoD pour le Parlement Européen ou le Ministère des Finances français), EKTACOM propose depuis 2015 la gamme NOMADE, permettant la transmission vidéo en direct en condition difficile. Cette solution reconnue est maintenant exploitée dans les plus grandes courses au large, entre autres le Vendée Globe, la Transat Jacques Vabre, la Route du Rhum, le Trophée Jules Vernes, la Brest Atlantique. EKTACOM maîtrise la chaîne vidéo depuis l’acquisition, la compression, l’analyse embarquée ou déportée, la transmission, le stockage et la diffusion vers tout type de plateforme, dont les chaînes de TV et réseaux sociaux. Dans ce projet EKTACOM abordera les problématiques de diffusion vidéo précédemment mentionnées, et étudiera et développera une partie des algorithmes d’IA utilisés pour la sélection des flux pertinents selon l’importance des contenus.”

Le deuxième partenaire industriel, IM-Solutions, possède une forte expertise dans le domaine de la robotique marine et de l’intégration de solutions de navigation de haut niveau. IM-Solutions développe des architecture embarquée temps réel et adaptée à la robotique marine et offre des services en surveillance scientifique et en essais en mer. Depuis 2009 IM-Solutions conçoit des drones maritimes et des bouées dérivantes. Dans ce projet, IM-Solutions développe et fournit les plateformes de test et de validation, c’est-à-dire les drones marins et les équipera avec les capteurs et systèmes de navigation requis. IM-Solutions apporte également son expertise dans l’analyse énergétique afin d’optimiser les compromis nécessaires entre la compression et la transmission pour optimiser l’autonomie globale de la plateforme TRISTRAM.

Le partenaire académique impliquée dans le projet est l’équipe Vaader du laboratoire IETR. Il travaille sur tous les aspects du traitement de l’image et de la vidéo, de la conception des algorithmes à leur mise en œuvre sur les systèmes embarqués. La spécificité de l’équipe de recherche repose sur l’association de la conception de nouveaux algorithmes de traitement d’image et de leur intégration rapide sur des plateformes embarquées.

 

L’équipe a une forte expertise dans la compression vidéo et a développé plusieurs décodeurs temps réel tels que le décodeur temps réel HEVC OpenHEVC. Dans ce projet, l’équipe travaille principalement sur la réduction de complexité de l’encodage vidéo VVC à l’aide de réseaux de neurones convolutifs (CNN), ainsi que sur l’optimisation énergétique.”

Votre projet a été labellisé par le Pôle Images & Réseaux et le Pôle Mer Bretagne Atlantique : quels sont les valeurs ajoutées d’un Pôle tels que I&R ?

Erwann RENAN – “Dès l’élaboration du projet, les deux Pôles ont été très complémentaires.

Le Pôle Mer nous a permis d’enrichir notre proposition vis-à-vis des attentes du marché, des débouchés car Tristram vise le monde maritime. Pour répondre techniquement à ces besoins, nous avons imaginé une offre s’appuyant sur de nombreuses technologies en lien direct avec les compétences couvertes par Images & Réseaux, en tête desquelles figurent le nom du Pôle : l’Image à travers les vidéos que Tristram remontent depuis les drônes maritimes, et le Réseau pour la partie télécommunication satellite et 4G/5G considérée dans le projet. Les retours d’I&R nous ont confortés dans nos choix techniques et ont apporté du recul pour élargir les cibles potentielles à l’issue du projet.

I&R nous a ensuite suivi pour préparer la remise du dossier et la présentation à la Région Bretagne

Depuis la réunion de lancement, Images & Réseaux est présent à chaque rendez-vous clé du projet et s’assure que le consortium progresse comme il se doit. Les retours de son expert apportent, grâce à ce point de vue extérieur, de nouvelles perspectives et contribuent à augmenter l’impact potentiel des contributions pour la fin du projet.”

Quelles sont les prochaines dates importantes du projet ?

Erwann RENAN – “En avril 2023, les drones marins développés seront mis à l’eau, testés et validés. Pourra alors débuter l’intégration de l’ensemble des capteurs et des unités de calcul sur lesquelles seront intégrées les différentes solutions algorithmiques développées dans le cadre du projet. L’objectif est de pouvoir réaliser les premières expérimentations en octobre 2023.

L’approche retenue repose sur la réalisation d’expérimentations dont la difficulté sera croissante (intégration progressive des nouveautés pour traiter l’ensemble des cas d’usage).”

 

Merci à Erwann Renan, Quentin Cardinal et Daniel Ménard pour leurs réponses ! 

 

Un projet financé par la Région Bretagne