Des chercheurs du laboratoire de Yasamin Mostofi, professeur à l'université de Santa Barbara, ont réussi, pour la première fois, à faire le comptage d'une foule assise en utilisant des signaux WiFi. Ce, sans que les gens aient à porter un appareil sur eux. Cette technique permet également de compter à travers les murs. Elle ne nécessite qu'un émetteur et un récepteur sans fil en dehors de la zone d'intérêt, c'est-à-dire une zone où la foule reste assise. Elle a de nombreuses applications. En effet, la technique pourrait être utile dans la gestion intelligente de l'énergie, le contrôle de la taille de la foule lors d'une pandémie, la planification commerciale et la sécurité.
« L'approche que nous proposons permet d'estimer le nombre de personnes assises dans une zone depuis l'extérieur », a déclaré Mostofi, professeur de génie électrique et informatique à l'UCSB. Cette approche n'utilise que les mesures de puissance reçue d'une liaison WiFi. Elle ne dépend pas du port d'un appareil par les personnes et fonctionne à travers les murs.
Comptage de foule via Wifi : Mode de fonctionnement
Dans les expériences de l'équipe, un émetteur WiFi et un récepteur WiFi sont placés dans une zone où plusieurs personnes sont assises. L'émetteur envoie un signal sans fil dont la puissance reçue est mesurée par le récepteur. En utilisant uniquement ces mesures de la puissance du signal reçu, le récepteur estime le nombre de personnes présentes. Une estimation qui correspond étroitement au nombre réel.
Cette innovation s'appuie sur les travaux antérieurs du Mostofi Lab. Mostofi Lab qui a été le pionnier de la détection avec des signaux de radiofréquence de tous les jours, comme le WiFi, depuis 2009. Par exemple, leur article de 2018 a montré comment le WiFi peut compter une foule de personnes mobiles. Cependant, les personnes devaient se déplacer pour être comptées.
Comptage de foule : un problème extrêmement difficile
« Le comptage de foule assise stationnaire est un problème considérablement difficile. La raison ? De l'absence de mouvement majeur du corps », a déclaré Mostofi.
Les chercheurs ont proposé que l'ensemble des petits mouvements naturels collectifs et des mouvements sur place d'une foule assise porte des informations cruciales sur le nombre de personnes. Ils ont montré, pour la première fois, comment extraire les petits mouvements agrégés. Ils ont ainsi pu compter le nombre total de personnes sur cette base.
« Considérons les périodes d'agitation de la foule (PFC). Des périodes que nous définissons comme les durées pendant lesquelles au moins une personne dans la zone WiFi s'agite. Prenons aussi en compte les périodes de silence de la foule (PSC). Des périodes que nous définissons comme les durées pendant lesquelles aucune personne ne s'agite. Ces périodes sont facilement extractibles des signaux WiFi reçus », a déclaré Belal Korany, le principal étudiant en doctorat du projet. Intuitivement parlant, plus le nombre de personnes est élevé, plus il y a de chances que les PFC soient longues et les PSC courtes. Ainsi, ces périodes portent implicitement des informations sur le nombre total de personnes.
La théorie des files d'attente
Les chercheurs ont ensuite développé un nouveau modèle mathématique qui décrit statistiquement le comportement de remuement collectif d'une foule immobile. C'est-à-dire les PFC et les PSC, et les relie explicitement au nombre total de personnes assises.
En développant leur formulation mathématique, ils révèlent d'abord comment ce problème ressemble à un problème de théorie des files d'attente vieux de plusieurs décennies. Un problème apparemment sans rapport avec un domaine complètement différent.
« La théorie des files d'attente est une branche des mathématiques qui étudie les files d'attente dans les systèmes qui impliquent l'arrivée de clients. Des clients qui demandent un service à une entité qui comprend un certain nombre de serveurs », a déclaré Mostofi. Ils montrent ensuite que les CSP sont similaires aux moments où aucun client ne se trouve dans une file d'attente comportant une infinité de serveurs. Les CFP ressemblent aux moments où au moins un client est servi dans une telle file. Cela leur permet ensuite d'emprunter des outils mathématiques à la théorie des files d'attente. L'objectif étant de mettre au point une technique totalement nouvelle de comptage du nombre total de personnes immobiles.
Une très grande précision de comptage
Le laboratoire a testé sa nouvelle technologie en réalisant 47 expériences dans quatre environnements différents. Des environnements dans lesquels jusqu'à 10 personnes assises se comportent normalement. Les expériences portent sur diverses occasions, comme assister à une conférence/présentation, regarder un film ou lire dans une bibliothèque.
Les résultats de leur évaluation montrent une très grande précision de comptage. Ainsi, la précision est de 96,3 % dans des configurations avec des murs non traversées, et 90 % dans des configurations avec des murs traversées. Dans l'ensemble, les résultats montrent le potentiel de cette nouvelle technologie. Notamment pour le comptage des foules dans des scénarios du monde réel. Par exemple pour limiter le nombre total de personnes dans une foule lors d'une pandémie.
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