Études de cas

Outils pour la piscine

Système vidéo innovateur mène la sécurité aquatique au 21e siècle

En 2003, le National Center for Injury Prevention and Control (Atlanta, GA) a rapporté 3 306 noyades fatales non intentionnelles aux états-Unis. Parmi les victimes, plusieurs enfants, dans des piscines tant publiques que privées. Sans égard à l'endroit, un élément relie les tragédies : nous pouvons prévenir les noyades en piscine. Et malgré la formation de maîtres-nageurs et la sensibilisation à la sécurité aquatique, les accidents persistent toujours.
 
Contrairement à ce que la majorité des gens pensent, la noyade se passe en silence. Un nageur en danger ne paniquera pas et n'éclaboussera pas l'eau; traumatisée, la personne sera immobile, elle ne pourra bouger ou respirer, donc elle ne criera pas à l'aide. Le temps de réponse est primordial - quelques secondes font la différence entre la guérison et le dommage permanent au cerveau, entre la vie et la mort. Si les maîtres-nageurs ou le personnel d'urgence interviennent et entreprennent la réanimation en moins de 30 secondes, les chances de guérison de la victime sont très bonnes. Mais les maîtres-nageurs sont humains, ce qui veut dire qu'ils ne peuvent surveiller tous les nageurs en tout temps. Ajoutez la chaleur, le bruit et l'agitation de l'eau, quelques fois le problème reste caché.
 
Nous avons des détecteurs de fumée dans nos maisons. Nous avons des caméras de surveillance dans nos centres d'achats. Nous avons des systèmes de contrôle de la circulation aérienne afin que les avions ne se touchent pas. Où sont les outils pour les maîtres-nageurs?
 
Il y a sept ans, une entreprise française a été fondée grâce à l'idée que la technologie de la vision industrielle pourrait aider à prévenir la noyade en piscine; qu'un bon regroupement de caméras, d'ordinateurs et de logiciels peuvent garantir la sécurité des nageurs. Aujourd'hui, Poséidon (Boulogne, France et Marietta, GA) a créé un système de surveillance assistée par ordinateur pour l'aide à la prévention des noyades qui permet aux maîtres-nageurs de sauver des vies.
 
 

Le système Poséidon

Bien que la configuration varie selon les contraintes de la piscine, chaque système Poséidon utilise les mêmes éléments : caméras subaquatiques, caméras aériennes, ordinateurs, une carte d'acquisition d'images Matrox Morphis Dual or Quad, un panneau à LED et un poste de surveillance à écran tactile imperméable.
Example of the system layout
Un exemple d'agencement du système.
Selon la dimension de la piscine, le système Poséidon peut avoir entre 8 et 32 caméras réseautées à un ou plusieurs ordinateurs. Lorsque l'installation est à l'intérieur, les caméras aériennes seront installées au plafond, et si la piscine est plus profonde que 2,75 m (neuf pieds), les caméras subaquatiques seront installées sur le mur de la piscine. Une carte d'acquisition Matrox Morphis Dual or Quad numérise les données de sortie analogues de la caméra pour que les données d'image soient analysées. En premier lieu, le logiciel Poséidon remarque si le comportement d'un nageur est inhabituel, ensuite il suit le nageur pendant plusieurs secondes. Si le logiciel détecte une présence immobile dans le fond de la piscine pendant 10 secondes un signal sonore avertit le maître-nageur et le panneau à LED indique les coordonnées de la victime dans la piscine. Ce panneau est aussi pourvu de lumières rouges et d'une sirène qui sont en fonction lorsque le système détecte un incident.
Les cartes d'acquisition obtiennent continuellement les données d'image alors que le logiciel analyse chaque image et la compare aux autres images saisies par les autres caméras. « La détection de quelqu'un qui est en situation urgente est totalement visuelle, c'est-à-dire que c'est le résultat de l'utilisation d'algorithmes sur les images qui nous indique lorsqu'une personne est en danger dans l'eau, » explique François Marmion, Directeur Général. Dans les cas de noyade, les personnes coulent très rapidement. De plus, avec des algorithmes qui détectent les différences entre une personne qui plonge dans l'eau et une personne qui tombe dans l'eau, « nous comparons les images obtenues des caméras aériennes et des caméras subaquatiques, et en utilisant tous ces outils nous pouvons identifier quelqu'un qui est en danger, » explique M. Marmion.
 
En plus de concevoir un logiciel spécialisé, Poséidon a aussi conçu son matériel spécifique. L'équipe de Poséidon a conçu un écran à l'épreuve de l'eau qui affiche l'interface utilisateur. Souvent, les administrateurs de piscine demandent un poste de surveillance près de la piscine, donc il doit fonctionner dans un environnement chaud, humide et chloré. Les maîtres-nageurs doivent être en mesure de le toucher, même s'ils ont les mains mouillées.
 
La caméra subaquatique utilisée dans le système Poséidon est aussi conçue sur mesure. La caméra subaquatique a besoin d'un angle élargi et d'un boîtier à l'épreuve de l'eau qui est assez robuste pour résister à la pression en eau profonde.

Relever le défi

La conception du logiciel a duré six ans. « Nous avons des algorithmes qui déterminent le volume et la texture d'un objet dans l'eau, » explique M. Marmion, « et nous avons trouvé le critère permettant d'interpréter cet objet comme étant un humain. Nous avons aussi des algorithmes qui comparent des images consécutives afin de vérifier la position de cet objet. »
 
Cependant, la tâche la plus difficile était de gérer l'effet de la lumière à la surface de l'eau. M. Marmion mentionne que l'architecture a eu des répercussions sur le travail des maîtres-nageurs et sur la conception de Poséidon. La conception des piscines modernes met en valeur la lumière, avec de plus grandes fenêtres afin de laisser passer plus de lumière naturelle. Ce qui offre un bel environnement pour les nageurs, mais d'un point de vue sécuritaire, la lumière nuit à la vision du maître-nageur. Puisque les caméras sont des yeux supplémentaires pour le maître-nageur, le logiciel doit être en mesure de « voir » les différences entre des objets réels et des effets de lumière, tout comme le maître-nageur.
Poseidon user interface
Un nageur en danger sur l'interface usager de Poseidon.
Des essais approfondis étaient essentiels afin de relever les défis du logiciel. « Nous avions une courbe d'apprentissage abrupte, » mentionne M. Marmion. L'équipe de Poséidon a mis en place deux projets pilotes en France où le système fonctionnait sans arrêt et fournissait beaucoup de données à analyser; des mannequins simulaient les noyades. « Grâce à ces projets pilotes, nous avons eu beaucoup de résultats et nous avons testé le logiciel, petit à petit. »
 
Un autre défi pour Poséidon était de déterminer le seuil entre la détection de quelqu'un dans l'eau et une fausse alerte. Les alertes sont activées après dix secondes. Utiliser un laps de temps plus court enverrait trop d'alertes, et n'aiderait pas le maître-nageur; il veut être averti « lorsque c'est un événement très important, » explique M. Marmion. « Trouver le bon seuil faisait partie du défi technique. Dix secondes est un bon laps de temps pour donner à la victime la meilleure chance de guérison. »

Toujours essayer de faire mieux

« Nous travaillons constamment afin d'optimiser le logiciel et d'évaluer les nouvelles technologies pour les caméras, » affirme M. Marmion. C'est nécessaire parce que l'équipe de Poséidon découvre de nouveaux défis avec chaque installation. « Les caméras changent avec le temps, donc nous devons améliorer le système en remplaçant les caméras par d'autres, plus performantes. Nous cherchons toujours à optimiser le système, trouver de meilleures caméras, les rendre plus faciles à entretenir, améliorer le logiciel, ce genre de choses. »
 
Actuellement, Poséidon a 50 installations en France, 50 dans le reste de l'Europe, et 3 au Japon. Il y a 50 autres systèmes installés aux états-Unis, principalement dans les YMCA. Pour plus de renseignements, visitez http://www.poseidonsaveslives.com/.
 
Les images sont une gracieuseté de Vision IQ/Poseidon..