CNRS La lettre innovation

En 1989, des chercheurs de l’Observatoire océanologique de Villefranche¹, embarqués dans un submersible, ont l’idée d’une caméra sous-marine pour étudier la neige marine² et le plancton, de la surface jusqu’aux profondeurs océaniques. Deux ans plus tard naît le premier prototype de l’underwater vision profiler (UVP) ou profileur de vision sous-marine. Cette technologie d’imagerie in situ permet d’analyser, et surtout de quantifier les agrégats et le zooplancton ne pouvant être prélevés par des instruments conventionnels sans être détériorés. Car connaître la distribution, l’abondance et la dynamique de ces particules et de ces organismes intéresse particulièrement les chercheurs pour accroître leur compréhension des flux et de la séquestration du carbone dans les océans, et récolter des informations sur la biomasse océanique.

Plusieurs prototypes de l’UVP ont été conçus depuis 25 ans et chaque nouvelle génération a bénéficié des avancées technologiques de l’imagerie, de l’éclairage, de l’électronique et de l’informatique. D’abord analogiques, les versions 1, 2 et 3 ont vu leurs performances limitées par la résolution vidéo. Le digital a fait son apparition avec la quatrième version et ses imageurs numériques et ordinateurs de traitement d’image embarqués.

La dernière version, l’UPV5, dotée d’une caméra d’une résolution de 1,3 à 4 mégapixels, quantifie les agrégats (>100 µm) et le zooplancton (>600 µm) jusqu’à 6000 mètres de profondeur. Fortement miniaturisée - le système pèse 30 kg en comparaison aux 250 kg de la version 4 - et consommant peu d’énergie, cette version 5 procède à l’acquisition des données sur batteries seules. Commercialisé à l’international (USA, Chine, Chili, Canada, France, Allemagne, Japon) par la jeune société française Hydroptic, qui dispose d’une licence de la technologie CNRS, l’UPV5 bénéficie de l’expertise du Laboratoire d’océanographie de Villefranche (CNRS/UPMC) qui fournit des prestations de réglage et de calibration avant livraison.

Fonctionnant à des fréquences d’échantillonnage compatibles avec les autres instruments océanographiques, le profileur peut être couplé avec les capteurs physico-chimiques de conductivité, température et profondeur classiques. Intégré à un cadre rosette standard avec les autres capteurs, il participe à nombre de campagnes d’exploration en mer, comme Tara oceans, une expédition soutenue par le CNRS, et cartographie de plus en plus rapidement les océans du monde.

Grâce à un financement dans le cadre du programme Horizon 2020, le Laboratoire d’océanographie de Villefranche³ travaille aujourd’hui sur une nouvelle version miniature du profileur destinée aux robots autonomes de types planeurs sous-marins et flotteurs-profileurs. Le projet, en phase de R&D et en prototypage à l’automne pour une mise en service en 2018, implique un partenariat d’innovation avec la start-up WISIP, spécialisée dans les caméras intelligentes, et le Centre d’optique, photonique et laser de l’université Laval à Québec. Cette nouvelle version devrait permettre de diviser le coût du profileur par 10 et son poids par 30.

Utilisé à basse fréquence (0.1 W à 0.1 Hz), ce futur système devrait consommer extrêmement peu d’électricité afin d’optimiser davantage l’autonomie des robots alimentés sur batteries. Il devrait également embarquer des fonctions de reconnaissance automatique du plancton, aujourd’hui réalisée en laboratoire, et délivrer en temps réel, à chaque remontée du capteur à la surface, des informations sur les spectres de tailles de particules et de zooplancton. Cette version, appelée Octopus/UVP6, a fait l’objet d’une déclaration d’invention.

¹  Observatoire océanologique de Villefranche (CNRS/UPMC).

² La neige marine est la pluie incessante de détritus organiques ou issus des couches supérieures de la colonne d’eau.

³ Laboratoire d’océanographie de Villefranche (CNRS/UPMC).