BE1018798A3 - Dispositif d'acquisition d'images tridimensionnelles stereoscopiques. - Google Patents

Abstract

Dispositif d'acquisition d'images tridimensionelles comprenant un troisième et/ou un quatrième miroir monté(s) sur un élément de translation mobile par rapport au support du dispositif, un ou des guides du support servant de moyen de controle pour assurer un mouvement de translation dudit élément par rapport au support.

Description

Dispositif d'acquisition d'images tridimensionnelles stéréoscopiques

La présente invention a pour objet un dispositif d'acquisition d'images tridimensionnelles stéréoscopique mono caméra.

On connaît sur le marché des dispositifs d'acquisition d'images tridimensionnelles stéréoscopique mono caméra.

Ces dispositifs connus sont montés sur l'objectif d'une mono-caméra. Ces dispositifs connus sont adaptés pour diriger au moins une première image définie par un premier axe optique et une deuxième image définie par un deuxième axe optique distinct du premier axe optique, dans une même direction principale, avantageusement le long d'une même droite principale de transmission, vers la caméra.

Ces dispositifs connus comprennent : -au moins un premier miroir recevant une première image d’un objet par rapport à un premier axe optique (Axe 1 ) et réfléchissant cette première image ; - au moins un deuxième miroir recevant la première image réfléchie pour la réfléchir vers la caméra dans ladite direction principale, ledit deuxième miroir étant semi transparent pour permettre le passage au travers dudit deuxième miroir de la deuxième image de l’objet selon ladite même direction principale vers la caméra; - un premier obturateur apte à être commandé entre une position passante permettant le passage de la première image, éventuellement traitée ou réfléchie, et une position obturée empêchant le passage de la première image, éventuellement réfléchie, vers la caméra; - un deuxième obturateur apte à être commandé entre une position passante permettant le passage de la deuxième image, éventuellement traitée ou réfléchie, et une position obturée empêchant le passage de la deuxième image, éventuellement traitée ou réfléchie, vers la caméra, - un système pour régler ou contrôler la convergence entre le premier axe optique et le deuxième axe optique, - au moins un support sur lequel sont montés au moins le premier et le deuxième miroir, et - au moins une connexion pour relier le premier obturateur et le deuxième obturateur à un moyen de commande commandant la position passante et la position obturée des obturateurs, au moins pour assurer qu'au moins à une première série de moments ou à un premier moment, le premier obturateur soit en position passante, tandis que le deuxième obturateur est en position obturée, et qu'au moins à une deuxième série de moments ou à un deuxième moment distinct respectivement de la première série de moments ou du premier moment, le deuxième obturateur soit en position passante, tandis que le premier obturateur est en position obturée.

Ces dispositifs connus, s'il comprennent un système de réglage ou contrôle de la convergence des axes optiques, ne comprennent aucun moyen pour adapter la distance interoculaire, ni pour compenser des déformations des images au niveau des miroirs. Il n'est donc pas possible d'obtenir des images quasi identiques, ni d'assurer que les images soient prises à même distance.

A la figure 1, qui représente schématiquement un dispositif connu, il ressort que la distance optique de la première image jusqu'à l'objectif est plus grande que la distance optique de la deuxième image. Il en ressort ainsi une distorsion dans la hauteur de l'objet pris en image, entre les premières images et deuxièmes images.

L'invention a pour objet à remédier à cet inconvénient, et a donc pour objet un dispositif permettant par un réglage mécanique de corriger la distance interoculaire, et de corriger les différences de distance optique soit sensiblement la même pour les premières images et les deuxièmes images, par le travail du processeur. La distance interoculaire chage l'intensité du relief.

L'invention a pour objet un dispositif d'acquisition d'images tridimensionnelles stéréoscopique mono caméra, ledit dispositif étant adapté pour être monté sur une mono caméra ou sur un même objectif (2) d'une caméra (1) ou sur une même ouverture ou fenêtre d'une caméra, par exemple lorsque le dispositif comprend un objectif particulier destiné à remplacer l'objectif initial de la caméra. Le dispositif est adapté pour diriger au moins une première image définie par un premier axe optique et une deuxième image définie par un deuxième axe optique distinct du premier axe optique, dans une même direction principale, avantageusement le long d'une même droite principale de transmission, vers la caméra ou ouverture ou fenêtre de celle-ci.

Le dispositif selon l'invention comprend : -au moins un premier miroir recevant une première image d'un objet par rapport à un premier axe optique (Axe 1) et réfléchissant cette première image ; - au moins un deuxième miroir recevant la première image réfléchie pour la réfléchir vers la caméra (1) dans ladite direction principale, ledit deuxième miroir étant semi transparent pour permettre le passage au travers dudit deuxième miroir de la deuxième image de l'objet selon ladite même direction principale vers la caméra; - un premier obturateur apte à être commandé entre une position passante permettant le passage de la première image, éventuellement traitée ou réfléchie, et une position obturée empêchant le passage de la première image, éventuellement réfléchie, vers la caméra; - un deuxième obturateur apte à être commandé entre une position passante permettant le passage de la deuxième image, éventuellement traitée ou réfléchie, et une position obturée empêchant le passage de la deuxième image, éventuellement traitée ou réfléchie, vers la caméra, - éventuellement, mais avantageusement, un système pour régler ou contrôler la convergence entre le premier axe optique et le deuxième axe optique, - au moins un support sur lequel sont montés au moins le premier et le deuxième miroir, - au moins une connexion pour relier le premier obturateur et le deuxième obturateur à un moyen de commande commandant la position passante et la position obturée des obturateurs, au moins pour assurer qu'au moins à une première série de moments ou à un premier moment, le premier obturateur soit en position passante, tandis que le deuxième obturateur est en position obturée, et qu'au moins à une deuxième série de moments ou à un deuxième moment distinct(s) respectivement de la première série de moments ou du premier moment, le deuxième obturateur soit en position passante, tandis que le premier obturateur est en position obturée, et - au moins un troisième miroir et un quatrième miroir, ledit troisième miroir recevant la deuxième image de l'objet et la réfléchissant vers le quatrième miroir, tandis que ledit quatrième miroir est adapté pour réfléchir ladite deuxième image réfléchie provenant du troisième miroir vers le deuxième miroir semi transparent et vers la caméra.

Dans le dispositif selon l'invention, le troisième et/ou le quatrième miroir est/ sont monté(s) sur un élément de translation mobile par rapport au support du dispositif, un ou des guides du support servant de moyen de contrôle pour assurer un mouvement de translation dudit élément par rapport au support, et en ce que le dispositif comprend un moyen agissant sur ledit élément pour commander un mouvement de translation dudit élément mobile.

Selon un détail avantageux, le premier miroir est monté sur un deuxième élément de translation mobile par rapport au support du dispositif, un ou des guides du support servant de moyen de contrôle pour assurer un mouvement de translation dudit deuxième élément par rapport au support, tandis que le dispositif comprend un moyen agissant sur ledit deuxième élément pour commander un mouvement de translation dudit deuxième élément mobile.

Avantageusement, les premier et deuxième obturateurs agissent dans un même plan ou dans des plans sensiblement parallèles entre eux.

Selon un détail d'une forme de réalisation, le troisième et/ou quatrième miroir est monté à pivotement, et en ce que le système pour régler ou contrôler la convergence entre le premier axe et le deuxième axe est un système contrôlant ou ajustant le pivotement relatif du troisième et/ou quatrième miroir par rapport à une position de référence de celui/ceux-ci.

Selon une forme de réalisation particulière, le système pour régler ou contrôler la convergence entre le premier axe et le deuxième axe est un système assurant le maintien du troisième et/ou quatrième miroir dans une position pivotée par rapport à une position de référence.

Selon un détail d'une forme de réalisation préférée, le troisième et/ou le quatrième miroir est/ sont monté(s) à pivotement sur un élément de translation mobile par rapport au support du dispositif, un ou des guides du support servant de moyen de contrôle pour assurer un mouvement de translation dudit élément par rapport au support. L'axe de pivotement du troisième et/ou quatrième miroir est avantageusement perpendiculaire à la direction de translation de l'élément le long du ou de guides.

Selon un détail, le dispositif comprend en outre une connexion pour relier ledit moyen agissant sur l'élément de translation pour commander un mouvement de translation de celui-ci et pour le maintenir dans une position après un mouvement de translation.

Le moyen pour commander le mouvement de translation et/ou de rotation comprend par exemple un ou des engrenages ou roues dentées qui peuvent être entraînés par rotation manuelle d'un bouton ou d'une manivelle, mais avantageusement par un moteur recevant un signal d'entraînement ou non d'une ou de roues, signal provenant par exemple du processeur ou d'un interrupteur monté sur le circuit d'alimentation électrique du moteur électrique.

Dans une forme de réalisation, le troisième miroir est un miroir semi transparent permettant le passage de la première image vers le premier miroir.

Selon une forme de réalisation préférentielle, le troisième miroir est monté sur un élément apte à subir un mouvement de translation par rapport au support, ledit miroir étant monté à pivotement par rapport audit élément le long d'un axe sensiblement perpendiculaire à la direction de translation dudit support, et/ou le quatrième miroir est monté sur un élément apte à subir un mouvement de translation par rapport au support, ledit miroir étant monté à pivotement par rapport audit élément le long d'un axe sensiblement perpendiculaire à la direction de translation dudit support.

Selon une caractéristique d'une forme de réalisation, le premier, troisième et quatrième miroir ne sont pas semi transparents et sont agencés pour que la première image ne doit pas passer au travers des troisième et quatrième miroirs pour arriver au premier miroir. Ceci permet d'améliorer la luminosité de la première image.

Selon une forme de réalisation, le premier miroir et le quatrième miroir sont agencés par rapport à la même droite principale de propagation des images vers la caméra ou ouverture ou fenêtre de celle-ci, de manière à ce que la ligne de vision de la première image et la ligne de vision de la deuxième image sont décalées par rapport à la droite principale de propagation.

En particulier, la ligne de vision de la première image, la ligne de vision de la deuxième image et la droite principale de propagation se trouve sensiblement dans un même plan, tandis que les miroirs sont agencés pour que la première ligne de vision et la deuxième ligne de vision soient situées de part et d'autre de la droite principale de propagation, avantageusement sensiblement à même distance de ladite droite.

Selon une particularité avantageuse, le dispositif est amovible par rapport à la caméra et/ou l'objectif, et est en particulier apte à être monté via un système de connexion rapide et étanche sur la caméra et/ou sur l'objectif. Par exemple, le dispositif comprend une bague pour une fixation rapide soit sur l'objectif d'une caméra, soit sur l'ouverture ou fenêtre de la caméra.

L'invention a encore pour objet une caméra associée au moins à un dispositif suivant l'invention précédentes, et comprenant au moins une connexion pour transférer des données vers un processeur.

L'invention a toujours pour objet un objectif apte à être monté sur un boîtier d'une caméra au moyen d'un système de connexion rapide, par exemple une bague, ledit objectif étant associé à un dispositif suivant l'invention. En effet, on a remarqué qu'un dispositif suivant l'invention était avantageusement développé pour un type d'objectif particulier, par exemple un objectif pour des prises de vue d'objets situés à une distance comprise dans un intervalle donné, par exemple de 1 à 5m, ou de 5 à 25m, ou de 25m à 50m, ou de 50m à 100m.

La caméra et/ou l'objectif selon l'invention est avantageusement associé(e) à une caméra ou un objectif réservé à la mesure de cartes de profondeurs, cette caméra ou objectif de mesure de cartes de profondeurs étant avantageusement du type selon une caméra ou objectif selon l'invention.

L'invention a enfin pour objet une méthode de prise d'images 3D stéréoscopique, dans lequel on utilise une caméra avec capteur digital et dont l'objectif est associé à un dispositif suivant l'invention, dans lequel on prend séquentiellement une image matricielle selon le premier axe optique et une image matricielle selon le deuxième axe optique, l'image matricielle selon le premier axe optique comprenant une série d'images linéaires décalées, tandis que l'image matricielle selon le deuxième axe optique comprend une deuxième série d'images linéaires décalées, chaque image linéaire étant composée d'un nombre de lignes de pixel, et dans lequel on ajuste la position du troisième et/ou quatrième miroir par un mouvement de translation de celui-ci ou ceux-ci par rapport au support du dispositif, pour ajuster la distance interoculaire entre le premier axe optique et le deuxième axe optique à moins de 30 lignes pixels sur le capteur, voire annuler ou sensiblement annuler ladite distance interoculaire. Ceci permet donc avantageusement la mesure de cartes de profondeur.

Avantageusement, on corrige la convergence des axes optiques entre eux, en particulier par rotation du troisième et/ou quatrième miroir.

Des détails et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description suivante dans laquelle il est fait référence aux dessins ci-annexés.

Dans ces dessins, - la figure 1 est une vue schématique d'une caméra dont l'objectif est associé à un dispositif d'acquisition d'images tridimensionnelle stéréoscopique selon l'état de la technique; et - les figures 2 à 6 sont des vues schématiques de plusieurs formes de réalisation distinctes d'une caméra dont l'objectif est associé à un dispositif d'acquisition d'images tridimensionnelle stéréoscopique selon l'invention; et - la figure 7 est une vue schématique d'un dispositif de mesure des cartes de profondeurs monté sur l'objectif d'une caméra, avantageusement sur l'objectif de la caméra selon l'invention, en particulier selon l'une quelconque des figures 2 à 5.

la figure 1 montre une caméra 1 dont l'objectif 2 est associé à un dispositif connu 20 pour l'acquisition d'images tridimensionnelles stéréoscopique mono caméra.

Ce dispositif connu 20 est monté sur l'objectif 2 de la mono-caméra 1. Ce dispositif 20 est adapté pour diriger au moins une première image II définie par un premier axe optique (Axe 1) et une deuxième image 12 définie par un deuxième axe optique (Axe 2) distinct du premier axe optique (Axe 1), dans une même direction principale "P" qui correspond au deuxième axe optique Axe 2.

Les axes optiques Axe 1 et Axe 2 sont sensiblement parallèles entre eux, et sont distants l'un de l'autre au niveau du dispositif 20 d'une distance interoculaire fixe.

La première image II d'un objet entre dans le dispositif 20 par une fenêtre 21, tandis que la deuxième image 12 dudit objet entre dans le dispositif par la fenêtre 22. Les fenêtres 21 et 22 peuvent le cas échéant ne former qu'une seule fenêtre.

Le dispositif 20 de la figure 1 comprend : -au moins un premier miroir (3) recevant une première image II d'un objet O par rapport à un premier axe optique (Axe 1) et réfléchissant cette première image II vers un autre miroir (4); - au moins un deuxième miroir (4) recevant la première image réfléchie II R pour la réfléchir vers la caméra (1) dans ladite direction principale P, ledit deuxième miroir 4 étant semi transparent pour permettre le passage au travers dudit deuxième miroir 4 de la deuxième image 12 de l'objet O selon ladite même direction principale P vers la caméra 1 ; - un premier obturateur 5 apte à être commandé entre une position passante permettant le passage de la première image réfléchie II R, et une position obturée empêchant le passage de la première image, éventuellement réfléchie, vers la caméra 1 ; - un deuxième obturateur 6 apte à être commandé entre une position passante permettant le passage de la deuxième image 12 et une position obturée empêchant le passage de la deuxième imageI2 vers la caméra 1, - un système 7 pour régler ou contrôler de manière manuelle (via une molette de réglage) la convergence entre le premier axe optique Axe 1 et le deuxième axe optique Axe 2, ledit système 7 comprenant un arbre 70 monté à rotation sur le boîtier du dispositif 20 et sur lequel est attaché le premier miroir 3, et un moyen pour commander la rotation de l'arbre 70 et donc pour contrôler l'inclinaison du miroir 3 par rapport au plan formé par l'arbre 70 et le premier axe optique Axe 1 ; - au moins un boîtier 23 sur lequel sont montés au moins le premier miroir 3 et le deuxième miroir 4, et - au moins une connexion 24 pour relier le premier obturateur 5 et le deuxième obturateur 6 à un moyen de commande 40A commandant la position passante et la position obturée des obturateurs 5,6, au moins pour assurer qu'au moins à une première série de moments, le premier obturateur 5 soit en position passante, tandis que le deuxième obturateur 6 est en position obturée, et qu'au moins à une deuxième série de moments distincts de la première série de moments, le deuxième obturateur 6 soit en position passante, tandis que le premier obturateur 5 est en position obturée.

La caméra (1) est au standard PAL ou NTSC et délivre donc des images entrelacées. Les obturateurs 5 et 6 sont alternativement activés et sont synchronisés sur la fréquence des images délivrées par la caméra soit 50 ou 60 Hz. Une image de la caméra 1 est composée de deux trames entrelacées paire ou impaire, chacune étant réservée à une vue gauche ou droite.

Aucun traitement d’image n’est prévu pour compenser les distances optiques des vues gauche (première image II) et droite (deuxième image 12), ainsi que les déformations des images introduites par les miroirs 3,4.

Le dispositif connu est uniquement compatible pour les caméras propres au standard PAL ou NTSC, d’où un fonctionnement du dispositif limité en basse fréquence à 25 ou 30 Hz pour les images 3D (vue gauche + vue droite).

Dans le dispositif connu, il n’est pas possible d’ajuster la distance interoculaire et donc de la réduire à une valeur nulle.

La figure 2 est une vue schématique d'une première forme de réalisation d'une caméra 1 dont l'objectif 2 est associé à un dispositif 20 selon l'invention. Ce dispositif 20 comprend : -au moins un premier miroir (3) recevant une première image II d'un objet O par rapport à un premier axe optique (Axe 1) et réfléchissant cette première image II ; - au moins un deuxième miroir (4) recevant la première image réfléchie II R pour la réfléchir vers la caméra (1) dans ladite direction principale P, ledit deuxième miroir étant semi transparent pour permettre le passage au travers dudit deuxième miroir de la deuxième image 12 de l'objet O selon ladite même direction principale P vers la caméra 1 ; - au moins un troisième miroir 12 et un quatrième miroir 13, ledit troisième miroir 12 recevant la deuxième image 12 de l'objet O et la réfléchissant vers le quatrième miroir 13, tandis que ledit quatrième miroir 13 est adapté pour réfléchir ladite deuxième image réfléchie I2R provenant du troisième miroir 12 vers le deuxième miroir semi transparent 4 et vers la caméra 1, via l'objectif 2; - un premier obturateur 5 apte à être commandé entre une position passante permettant le passage de la première image réfléchie I1R (provenant du miroir 3), et une position obturée empêchant le passage de la première image réfléchie II R, vers la caméra; - un deuxième obturateur 6 apte à être commandé entre une position passante permettant le passage de la deuxième image réfléchie I2R (provenant du miroir 12), et une position obturée empêchant le passage de la deuxième image réfléchie I2R, vers le miroir 13, pour que cette image réfléchie soit réfléchie vers le miroir semi transparent 4 et traverse le dit miroir 4 pour être captée via l'objectif par la caméra 1; - un système 7 pour régler ou contrôler la convergence entre le premier axe optique et le deuxième axe optique, - au moins un support ou boîtier 23 sur lequel sont montés au moins le premier miroir 3 et le deuxième miroir 4, - au moins des connexions 24 pour relier le premier obturateur 5 et le deuxième obturateur 6 à un moyen de commande 30 (par exemple un moyen du processeur 40) commandant la position passante et la position obturée des obturateurs 5,6, au moins pour assurer qu'au moins à une première série de moments, le premier obturateur 5 soit en position passante, tandis que le deuxième obturateur 6 est en position obturée, et qu'au moins à une deuxième série de moments distincts de la première série de moments, le deuxième obturateur 6 soit en position passante, tandis que le premier obturateur 5 est en position obturée.

Le dispositif 20 comprend un élément 30 monté mobile par rapport au support ou boîtier 23. Le mouvement de l'élément 30 est guidé par des rails de guidage 31 parallèles, de sorte que l'élément mobile est apte à subir un mouvement de translation T. Un moyen 32, tel un moteur pas à pas ou un moteur entraînant une vis sans fin selon l'invention, permet un contrôle précis du mouvement de l'élément 30 le long des rails de guidage 31. Le miroir 13 est monté à pivotement (arbre 33) sur l'élément 30.

En déplaçant l'élément 30, on modifie la distance interoculaire D entre le premier axe (Axe 1) et le deuxième axe (Axe 2). De cette manière, il est possible de s'assurer que la distance totale entre l'objet et l'objectif vu selon l'axe 1 soit égale à ou proche de la distance totale entre l'objet O et l'objectif 2 vu selon l'Axe 2. Un tel déplacement du support 30 permet alors d'obtenir une certaine correction de la hauteur de l'objet dans l'image II au niveau de la caméra par rapport à la hauteur de l'objet O dans l'image 12 au niveau de la caméra 1.

Par exemple, le miroir 13 est fixé à l'arbre 33, dont les extrémités sont portées par des oreilles de l'élément 30. Une des oreilles porte un moteur 35 entraînant via des engrenages l'arbre 33. Le moteur et les engrenages sont sélectionnés pour permettre un contrôle fin de l'inclinaison du miroir 13 par rapport au plan le long duquel se déplace l'élément 30 par translation.

Le boîtier comprend une connexion rapide 34 pour alimenter le moteur 32 et/ou pour commander son fonctionnement, et une connexion rapide 36 pour alimenter le moteur 35 et/ou pour commander son fonctionnement.

Les premier et deuxième obturateurs 5,6 agissent dans un même plan, parallèle au plan W défini par la direction principale P ou la direction de translation T de l'élément 30, et l'axe de l'arbre 33.

En contrôlant le pivotement du miroir 13, par rapport au plan W, il est possible de régler ou contrôler la convergence entre le premier axe Axe 1 et le deuxième axe Axe 2.

Les moteurs 32 et 35 lorsqu'ils ne sont pas alimentés en courant maintiennent en position l'élément 30 par rapport aux rails de guidage 31, ainsi que l'inclinaison du miroir 13 par rapport à l'élément 30 ou au plan de référence W.

Les moteurs 32 et 35 reçoivent avantageusement des signaux de commande d'un processeur 40. De tels signaux sont par exemple envoyés vers des interrupteurs du circuit d'alimentation électrique des moteurs 32,35.

Dans la forme de réalisation de la figure 2, les images II et 12 présenteront des distorsions, par exemple de hauteur en fonction de la distance interoculaire D, mais également en fonction des défauts des miroirs.

Le processeur 40 recevra les images II et 12 de la caméra sous forme de fichiers, par exemple de fichiers numériques, traitera ces fichiers ou parti de ceux-ci pour rendre la hauteur de l'objet dans l'image II et celle du même objet dans l'image 12, sensiblement équivalentes dans les images II et 12. Le facteur de correction sera fonction de la position de l'élément 30 par rapport à ses rails de guidage 31. Eventuellement, un signal de correction correspond par exemple à une impulsion électrique entraînant une rotation contrôlée de l'arbre du moteur 32.

Enfin, la position de l'élément 30 pourrait également être affiné ou déterminé par le processeur 40 en fonction de la convergence désirée ou après une correction de convergence de l'image 12 par rapport à l'image II.

L’ajustement adéquat de ces deux paramètres (translation et pivotement du miroir 13) est souhaitable lors des prises d’images 3D stéréoscopiques pour assurer le meilleur rendu du relief suivant le souhait du stéréographe.

Le processeur à pour rôle de compenser par traitements les distorsions géométriques différentes des images gauches et droites dues à l’imprécisions de positionnement des miroirs et à leurs déformations, de compenser par traitements la différence de tailles des images des vues gauches et droites dues à la distance interoculaire et inhérente à ce dispositif, de compenser les différences de luminosité et de colorimétries des images des vues gauches et droites dues aux différences de réflexion et de transparence des miroirs et obturateurs utilisés.

Si la scène comporte des objets en mouvement, étant donné que chaque couple d’images gauche et droite est constitué d’images successives décalées dans le temps, le mouvement introduira des différences entre les 2 images gauche et droite qui ne sont pas dues au relief. Dans ce cas une interpolation de deux ou plus de deux (par exemple trois, quatre ou cinq) images successives gauches ou droites peut être nécessaire de façon à construire une image gauche ou droite équivalente à celle qui aurait été acquise en même temps que l’image droite ou gauche associée. C’est le rôle supplémentaire du processeur.

Il est à noter que la convergence est avantageusement une convergence électronique réalisée par le processeur qui traite les images des vues gauches et droites selon. Dans ce cas le mouvement de pivotement du miroir (13) n’est plus nécessaire. Toutefois ce dernier traitement par le processeur affecte la qualité des images, ce qui justifie selon les besoins de garder une convergence mécanique, avantageusement contrôlée par le processeur 40, ce dernier commandant par exemple un moteur électrique pour assurer par exemple un contrôle automatique. Les obturateurs (5 et 6) sont de préférence électroniques pour une meilleure fiabilité. Ils peuvent être constitués de plusieurs couches de cristaux liquides pour assurer une opacité suffisante pour la séparation lumineuse des vues gauche et droite. Les obturateurs peuvent être disposés à un autre endroit du chemin optique de chacune des vues pour autant que l’isolation lumineuse des vues gauche et droite soit assurée.

Le processeur comporte des instructions de programmation pour assurer un filtrage bilinéaire et/ou bicubique ou trilinéaires ou des interpolations bilinéaires ou bicubiques (simples, plus lisses ou plus nettes) ou trilinéaires, pour déterminer la couleur ou le niveau de gris d'un point intermédiaire situé dans un carré ou rectangle ou dans un volume (cube ou prisme), surfaces ou volumes pour lesquels on connaît la couleur ou le niveau de gris d'un point initial, le niveau de gris ou couleur de points éloignés du point initial dans deux ou trois directions orthogonales.

Dans le cas de couleur, le filtrage bilinéaire et/ou bicubique sera réalisé indépendamment pour les couleurs suivantes : rouge, vert, bleu et transparence.

Le processeur comportera également des instructions de "MIP Mapping", instructions pour appliquer une ou des textures provenant d'une texture de base, à un polygone ou polygone 3D, représentant par exemple une face d'un objet.

Le processeur comportera donc avantageusement des algorithmes permettant le reéchantillonnage des données ou points pour assurer une transformation géométrique donnée à une image.

Le processeur sera du type permettant le transformation des images en temps réel.

La figure 3 montre un dispositif 20 similaire à celui représenté à la figure 2, si ce n'est que le miroir 12 semi transparent a été remplacé par un miroir 112 similaire au miroir 3. La distance interoculaire D ne peut pas être réduite à zéro par la translation de l'élément 30. Le déplacement de l’élément 30 est donc limité par une distance interoculaire minimale et une distance interoculaire maximale définies par la longueur du miroir 112 réfléchissant l'image 12 vers le miroir 13 porté par l'élément 30.

Cette forme de réalisation permet d'obtenir une meilleure luminosité des images au niveau de la caméra.

La figure 4 montre un dispositif 20 similaire à celui représenté à la figure 3, si ce n'est que le miroir 3 est remplacé par uns système comprenant deux miroirs 103 A et 103B, le miroir 103A recevant l'image II pour la réfléchir vers le miroir 103B qui réfléchit l'image vers le miroir semi transparent 4. Le miroir 103 A est monté sur un chariot mobile 109 (mouvement Fl) le long d’un ou de rails de guidage, dans une direction sensiblement parallèle à la direction P, mouvement contrôlé par un moteur 110 commandé par le processeur 40, tandis que le miroir 103B est monté sur un chariot mobile 109Bis (mouvement F2) le long d'un ou de rails de guidage, dans me direction sensiblement perpendiculaire à la direction P, mouvement contrôlé par un moteur 1 lOBis commandé par le processeur 40.

Par le déplacement d'un ou des miroirs 103A et 103B, il est possible d'allonger ou modifier la distance optique entre la caméra et l'objet O, le long de l'axe 1. Il est ainsi possible d'obtenir une même distance optique pour les image II et les images 12.

Dans me variante de cette forme de réalisation, seul m des miroirs 103 A et 103 B est monté sur m chariot mobile.

La figure 5 montre m dispositif 20 similaire à celui de la figure 3, si ce n'est : - que l'obturateur 5 contrôle le passage ou non de l'image II vers le miroir 3; - que l'obturateur 6 contrôle le passage ou non de l'image 12 vers le miroir semi transparent 4, et - que le miroir 13 réfléchit l'image II vers le miroir 112b qui réfléchit ladite image vers le miroir semi transparent 4, en passant à travers l'obturateur 6.

Dans cette forme de réalisation le miroir 13 est monté sur un élément 30 mobile le long de rails de guidage, pour contrôler son mouvement dans une direction perpendiculaire à la direction P. De même le miroir 3 est monté sur un chariot 120 mobile le long de guide(s) selon une direction (F3) perpendiculaire à la direction P.

Par rapport à la ligne P, les axes optique Axe 1 et Axe 2 sont situés de part et d'autre. La distance optique selon l'axe AXE 1 et la distance optique selon l'Axe 2 peut être contrôlé par le ou les déplacements des miroirs 3 et 13, de manière à simplifier les opérations du processeur.

L’utilisation du dispositif selon l'invention permet d'acquérir des images 3D avec une seule caméra, ce qui présente plusieurs avantages : coût réduit, réduction de l’encombrement, pas de compensation à réaliser dues aux différences géométriques et de positions des objectifs et caméras, facilité d'emploi.

La caméra 1 sera avantageusement une caméra fonctionnant à double fréquence d’acquisition, de sensibilité accrue à cause de l’utilisation d’un ou de deux miroirs semi transparents, miroir(s) induisant une réduction de la luminosité.

Outre l’acquisition des images 3D stéréoscopiques pour la télévision ou le cinéma, une caméra munie d'un dispositif selon l'invention peut être utilisée dans l'évaluation d'un paramètre d'un objet en mouvement, en particulier selon la méthode décrite dans le document WO 02/088576.

La caméra munie du dispositif selon l'invention permet au processeur 40, la mesure du paramètre distance sans que l’objet soit en mouvement car la caméra est matricielle et non plus constituée d’une paire de ligne donc linéaire stéréoscopique.

Le dispositif selon l'invention permet, au processeur via la caméra, l’acquisition d’images matricielles stéréoscopiques quasi identiques si la distance interoculaire est faible, par exemple correspondant à 5 ou 10 ou plus de lignes de la camera et si l’angle entre les deux axes optiques est divergent ou convergent, avec un angle de divergence limité à 1 à 2 degré au plus, avantageusement limité à 0,5°, de préférence limité à 0,3°, plus spécifiquement limité à 0,1 degré.

L’image matricielle gauche est avantageusement constituée d’une série d’images linéaires décalées par rapport aux lignes correspondantes de l’image matricielle droite et dont la valeur du décalage permet d'évaluer la distance de l’objet à la caméra. Les images matricielles gauches et droites sont décomposables en une mosaïque de plus petites images de 10 lignes de 50 pixels ou de 20 lignes de 20 pixels ou autres valeurs que l’on appelle moxels. Le décalage des moxels des images gauche et droite permet d'évaluer la distance de l’objet de la caméra pour chaque moxel. Il est ainsi possible d'obtenir, une carte de profondeur avec une résolution limitée à la taille du moxel. A l’intérieur de chaque moxel, la ou les transitions de décalage détectées au niveau de chaque ligne des moxels par comparaison des images gauches et droites correspondantes permettent) de détecter les transitions de profondeur avec précision.

Malgré l’unique caméra et l’unique objectif qui permet d’obtenir des images quasi identiques des vues gauche et droite, les miroirs et leurs positions peuvent induire une/des déformations des images, ainsi que des distorsions des cartes de profondeurs. Ces distorsions sont mesurables lors de la calibration et peuvent donc être compensées, avant l'utilisation d'un dispositif selon l'invention. Le processeur 40 peut le cas échéant exécuter les compensations nécessaires de manière automatique.

Si les objets de la scène sont en mouvement, les images des vues gauche et droite étant acquises avec un léger décalage dans le temps, certaines distorsions des cartes de profondeurs peuvent apparaître, ces distorsions pouvant alors être compensées par le processeur 40 par l’analyse des mouvements et la mesure des vecteurs de déplacement dans les images successives des mêmes vues gauches ou droites.

La mesure des cartes de profondeur en temps réel avec précision de position des transitions de profondeur ont entre autres une application dans le remplacement ou le complément des « écrans bleus » nécessaires au mixage des images vidéo de deux sources, les différences de profondeur pouvant servir d’indicateur de mixage.

Deux dispositifs 20 peuvent être couplés pour permettre à la fois l’acquisition des images 3D stéréoscopiques et la mesure de cartes de profondeur. Ces deux dispositifs peuvent prendre la forme d'un même boîtier.

Le dispositif de la figure 6 est similaire à celui de la figure 2, si ce n'est qu'il comprend un miroir 200 recevant une Image 13 dont l'axe optique Axe 3 est avantageusement proche de l'axe optique Axe 1 ou de l'axe optique Axe 2.

L'image 13 est réfléchie sur le miroir 12 vers le miroir 200. Eventuellement le dispositif 20 peut comprendre un miroir transparent 201 supplémentaire décalé par rapport au miroir 12. Ce miroir transparent 201 est alors monté pour permettre la réflexion d'une image 13 vers le miroir 200bis, tout en permettant le passage des images II et 12 pour leur traitement selon l'une quelconque des formes de réalisation précédentes représentées aux figures 1 à 5. Le miroir 201 peut éventuellement être remplacé par le miroir 20Ibis, miroir adapté pour ne pas interférer avec l'image 12, c'est-à-dire l'image 12 ne passant pas au travers du miroir 20Ibis pour atteindre le miroir 12.

Le miroir 201,20Ibis sont dans la forme de réalisation représentée, également à même de réfléchir vers le miroir 200 une image II.

Le miroir 200 ou 200bis réfléchit l'image 13, ainsi que l'image II, vers un miroir 200 ter du dispositif 210 (voir figure 7) comprenant : - un miroir transparent 211 permettant la réflexion de l'image 13 vers un miroir 21 Ibis, et permettant le passage de l'image II vers le miroir 213, - un miroir 213 réfléchissant l'image II vers l'objectif 2 de la caméra, avec interposition d'un obturateur 215 et d'un miroir semi transparent 216, - un miroir 21 Ibis monté sur un élément mobile 230 (similaire à l'élément mobile 30 de la figure 2) mobile par rapport au support ou boîtier 23. Le mouvement de l'élément 230 est guidé par des rails de guidage 231 parallèles, de sorte que l'élément mobile est apte à subir un mouvement de translation Tl. Un moyen 232, tel un moteur pas à pas ou un moteur entraînant une vis sans fin selon l'invention, permet un contrôle précis du mouvement de l'élément 230 le long des rails de guidage 231. Le miroir 21 Ibis est monté à pivotement (arbre 233) sur l'élément 230.

En déplaçant l'élément 230, on modifie la distance interoculaire D entre le premier axe (Axe 1) et le troisième axe (Axe 3). De cette manière, il est possible de s'assurer que la distance totale entre l'objet et l'objectif vu selon l'axe 1 soit égale à ou proche de la distance totale entre l'objet O et l'objectif 2bis de la caméra Ibis vu selon l'Axe 3. Un tel déplacement du support 230 permet alors d'obtenir une certaine correction de la hauteur de l'objet dans l'image 13 au niveau de la caméra par rapport à la hauteur de l'objet O dans l'image II au niveau de la caméra 1.

Le miroir 21 Ibis réfléchit alors l'image II vers le miroir semi transparent 216, qui réfléchit alors l'image vers l'objectif. L'image 13 réfléchie par le miroir 211 est envoyée vers le miroir 216, où elle est réfléchie vers l'objectif de la caméra 1.

Les miroirs 200,200bis et 200 ter sont par exemple incliné à 45° par rapport au plan défini par la direction principale P et l'axe de rotation du miroir 21 Ibis.

L’avantage est que l’image obtenue suivant l’axe optique 1 est commune au deux caméras. La mesure des cartes de profondeur peut être utilisée pour piloter la distance interoculaire et la convergence de la prise d’images 3D stéréoscopique.

La camera de mesure des cartes de profondeurs peut être munie d’un objectif 2 dont le facteur de zoom est piloté en même temps que celui de l’objectif de la caméra 3D stéréoscopique. La distance interoculaire de la caméra de mesure des cartes de profondeurs peut aussi être pilotée en même temps que celle de la caméra 3D stéréoscopique de façon à optimiser les précisions et résolutions des cartes de profondeurs en fonction du facteur de zoom.

Claims (20)

1. Dispositif d'acquisition d'images tridimensionnelles stéréoscopique mono caméra, ledit dispositif étant adapté pour être monté sur une mono caméra ou sur un même objectif (2) d'une caméra (1) ou sur une même ouverture ou fenêtre d'une caméra pour diriger au moins une première image définie par un premier axe optique et une deuxième image définie par un deuxième axe optique distinct du premier axe optique, dans une même direction principale, avantageusement le long d'une même droite principale de transmission, vers la caméra ou ouverture ou fenêtre de celle-ci, ledit dispositif comprenant : -au moins un premier miroir recevant une première image d'un objet par rapport à un premier axe optique (Axe 1) et réfléchissant cette première image ; - au moins un deuxième miroir recevant la première image réfléchie pour la réfléchir vers la caméra (1) dans ladite direction principale, ledit deuxième miroir étant semi transparent pour permettre le passage au travers dudit deuxième miroir de la deuxième image de l'objet selon ladite même direction principale un deuxième axe optique vers la caméra; - un premier obturateur apte à être commandé entre une position passante permettant le passage de la première image, éventuellement traitée ou réfléchie, et une position obturée empêchant le passage de la première image, éventuellement réfléchie, vers la caméra; - un deuxième obturateur apte à être commandé entre une position passante permettant le passage de la deuxième image, éventuellement traitée ou réfléchie, et une position obturée empêchant le passage de la deuxième image, éventuellement traitée ou réfléchie, vers la caméra, - éventuellement un système pour régler ou contrôler la convergence entre le premier axe optique et le deuxième axe optique, - au moins un support sur lequel sont montés au moins le premier et le deuxième miroir, et - au moins une connexion pour relier le premier obturateur et le deuxième obturateur à un moyen de commande commandant la position passante et la position obturée des obturateurs, au moins pour assurer qu'au moins à une première série de moments ou à un premier moment, le premier obturateur soit en position passante, tandis que le deuxième obturateur est en position obturée, et qu'au moins à une deuxième série de moments ou à un deuxième moment distinct respectivement de la première série de moments ou du premier moment, le deuxième obturateur soit en position passante, tandis que le premier obturateur est en position obturée, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un troisième miroir et un quatrième miroir, ledit troisième miroir recevant la deuxième image de l'objet et la réfléchissant vers le quatrième miroir, tandis que ledit quatrième miroir est adapté pour réfléchir ladite deuxième image réfléchie provenant du troisième miroir vers le deuxième miroir semi transparent et vers la caméra, et en ce que le troisième et/ou le quatrième miroir est/ sont monté(s) sur un élément de translation mobile par rapport au support du dispositif, un ou des guides du support servant de moyen de contrôle pour assurer un mouvement de translation dudit élément par rapport au support, et en ce que le dispositif comprend un moyen agissant sur ledit élément pour commander un mouvement de translation dudit élément mobile.

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une connexion pour relier ledit moyen agissant sur l'élément de translation pour commander un mouvement de translation de celui-ci et pour le maintenir dans une position après un mouvement de translation.

3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le troisième et/ou quatrième miroir est monté à pivotement, et en ce que le système pour régler ou contrôler la convergence entre le premier axe et le deuxième axe est un système contrôlant ou ajustant le pivotement relatif du troisième et/ou quatrième miroir par rapport à une position de référence de celui/ceux-ci.

4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le système pour régler ou contrôler la convergence entre le premier axe et le deuxième axe est un système assurant le maintien du troisième et/ou quatrième miroir dans une position pivotée par rapport à une position de référence.

5. Dispositif suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les premier et deuxième obturateurs agissent dans un même plan ou dans des plans sensiblement parallèles entre eux.

6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le troisième miroir est un miroir semi transparent permettant le passage de la première image vers le premier miroir.

7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le troisième miroir est monté sur un élément apte à subir un mouvement de translation par rapport au support, ledit miroir étant monté à pivotement par rapport audit élément le long d'un axe sensiblement perpendiculaire à la direction de translation dudit support.

8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le quatrième miroir est monté sur un élément apte à subir un mouvement de translation par rapport au support, ledit miroir étant monté à pivotement par rapport audit élément le long d'un axe sensiblement perpendiculaire à la direction de translation dudit support.

9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier miroir est monté sur un deuxième élément de translation mobile par rapport au support du dispositif, un ou des guides du support servant de moyen de contrôle pour assurer un mouvement de translation dudit deuxième élément par rapport au support, tandis que le dispositif comprend un moyen agissant sur ledit deuxième élément pour commander un mouvement de translation dudit deuxième élément mobile.

10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier, troisième et quatrième miroir ne sont pas semi transparents et sont agencés pour que la première image ne doit pas passer au travers des troisième et quatrième miroirs pour arriver au premier miroir.

11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier miroir et le quatrième miroir sont agencés par rapport à la même droite principale de propagation des images vers la caméra ou ouverture ou fenêtre de celle-ci, de manière à ce que la ligne de vision de la première image et la ligne de vision de la deuxième image sont décalées par rapport à la droite principale de propagation.

12. Dispositif suivant la revendication précédente, caractérisé en ce que la ligne de vision de la première image, la ligne de vision de la deuxième image et la droite principale de propagation se trouve sensiblement dans un même plan, et en ce que les miroirs sont agencés pour que la première ligne de vision et la deuxième ligne de vision soient situées de part et d'autre de la droite principale de propagation, avantageusement sensiblement à même distance de ladite droite.

13. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une bague pour une fixation rapide soit sur l'objectif d'une caméra, soit sur l'ouverture ou fenêtre de la caméra.

14. Objectif pour caméra ou caméra avec objectif, ledit objectif étant associé au moins à un dispositif suivant l'une des revendications précédentes, et comprenant au moins une connexion pour transférer des données vers un processeur.

15. Caméra selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'elle est associée à une caméra de mesure de cartes de profondeurs, cette caméra de mesure de cartes de profondeurs étant avantageusement du type selon l'ime quelconque des revendications 1 à 13.

16. Ensemble comprenant un processeur associé à au moins une caméra selon la revendication 15 ou 16.

17. Ensemble comprenant un processeur associé à au moins une premuère caméra selon la revendication 15 réservée à la prise d'images 3D stéréoscopiques, et au moins une caméra selon la revendication 15 réservée à la détermination de cartes de profondeur.

18. Méthode de prise d'images 3D stéréoscopique, dans laquelle on utilise une caméra avec capteur digital et dont l'objectif est associé à un dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel on prend séquentiellement une image matricielle selon le premier axe optique et une image matricielle selon le deuxième axe optique, l'image matricielle selon le premier axe optique comprenant une série d'images linéaires décalées, tandis que l'image matricielle selon le deuxième axe optique comprend une deuxième série d'images linéaires décalées, chaque image linéaire étant composée d'un nombre de lignes de pixel, et dans lequel on ajuste la position du troisième et/ou quatrième miroir par un mouvement de translation de celui-ci ou ceux-ci par rapport au support du dispositif, pour ajuster la distance interoculaire entre le premier axe optique et le deuxième axe optique à moins de 301ignes pixels sur le capteur, voire annuler ou sensiblement annuler ladite distance interoculaire.

19. Méthode suivant la revendication 18, dans laquelle on corrige la convergence des axes optiques entre eux.

20. Méthode selon la revendication 18 ou 19, dans laquelle on corrige la différence de tailles des images due à la différence de distances optiques.