WO2019129841A1 - Système d'imagerie sous-marine polarisée pour améliorer la visibilité et la détection d'objet en eau turbide - Google Patents

Système d'imagerie sous-marine polarisée pour améliorer la visibilité et la détection d'objet en eau turbide Download PDF

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WO2019129841A1
WO2019129841A1 PCT/EP2018/097070 EP2018097070W WO2019129841A1 WO 2019129841 A1 WO2019129841 A1 WO 2019129841A1 EP 2018097070 W EP2018097070 W EP 2018097070W WO 2019129841 A1 WO2019129841 A1 WO 2019129841A1
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image
imaging system
acquired
underwater
underwater imaging
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PCT/EP2018/097070
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English (en)
Inventor
Ayman ALFALOU
Khadidja OULDAMER
Jaouad HAJJAMI
Kilian BRISEPIERRE
Thibaut NAPOLÉONN
Gautier DREYFUS
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Forssea Robotics
Yncrea Ouest
Original Assignee
Forssea Robotics
Yncrea Ouest
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Publication date
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    • H04N7/185—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast for receiving images from a single remote source from a mobile camera, e.g. for remote control

Definitions

  • Polarized underwater imaging system to improve visibility and object detection in turbid water
  • the invention relates to polarized underwater imaging and in particular underwater imaging in turbid water.
  • the invention more specifically relates to an underwater imaging system.
  • the invention relates to the detection of immersed objects.
  • the invention also relates to a method of using the system and a computer program for using the system and implementing the method.
  • Offshore activities may include the exploitation of an offshore resource, for example the exploitation of a natural gas or oil reservoir. They may also designate underwater exploration activities for example for scientific purposes. They also concern defense activities, especially for intelligence purposes through the detection of submarine mines.
  • underwater activity should be considered in the broad sense.
  • this expression refers to activities that take place at sea, in a lake, a river or a river.
  • a marine environment generally comprises particles that have the property of disturbing it.
  • the marine environment is turbid. These particles can be of any type. They can in particular include suspended matter resulting from erosion, dust, bacteria or microalgae.
  • an autonomous underwater vehicle also known as Autonomous underwater vehicle (AUV)
  • AUV Autonomous underwater vehicle
  • the submerged object may for example be an underwater installation that an industrialist wishes to inspect.
  • the AUV must not only be able to identify the type of installation and observe the details so that a software can automatically detect any anomalies.
  • a pilot of a remotely operated underwater vehicle also known by the acronym ROV (“Remotely operated vehicle”), needs to be able to visualize the underwater environment in which the ROV is immersed and this, in order to inspect the underwater environment or to control the ROV.
  • ROV remotely operated underwater vehicle
  • Submarine cameras have therefore been designed with an image processing device capable of processing an image acquired by the underwater camera.
  • a polarizer is placed in front of the underwater camera so as to acquire an image according to a polarization perpendicular to a polarization of a light emitted by a light source.
  • a polarizer limits the backscattering veil on the acquired image. But this is not enough to get a clear picture.
  • An object of the invention is to provide a more efficient underwater imaging system thus making it possible to produce underwater images of better quality, including in turbid water and in a minimal time, ideally in real time .
  • an underwater imaging system comprising:
  • At least one image acquisition device At least one image acquisition device
  • a lighting device intended to illuminate an area located at least partially in a field of the image acquisition device
  • an image processing device configured to process an image acquired by the image acquisition device
  • the image acquisition device comprises a first polarizer able to polarize, in a first direction, a light received by the image acquisition device,
  • the lighting device comprises a second polarizer able to polarize, in a second direction perpendicular to the first direction, a light emitted by the lighting device, and in that the image processing device is configured to:
  • the processed image can thus be produced more quickly and has a better quality.
  • the underwater imaging system makes it possible to process the image acquired by means of an algorithm, explained below, which uses the filtered image and the mean luminous intensity of the pixels of the image acquired which have the highest luminous intensity. This algorithm makes it possible to quickly process the acquired image, especially when it presents a significant resolution.
  • acquiring the image with the image acquisition device according to a polarization perpendicular to a lighting polarization makes it possible to limit the impairment of the acquired image due to backscattering.
  • the light backscattered by the particles in suspension has a polarization identical to an incident polarization produced by the lighting device.
  • the acquired image in perpendicular polarization, makes it possible to limit the influence of the backscattering curtain.
  • the image processing device is configured to produce a normalized image corresponding to the quotient of the filtered image by the average light intensity of the pixel portion of the acquired image that has the highest light intensity;
  • the image processing device is configured to calculate a transmission map corresponding to an image complementary to the normalized image so that a sum of the transmission map and the normalized image is equal to 1;
  • the image acquisition device is a camera, preferably a digital camera; the image acquisition device is a digital camera;
  • the image processing device is configured to apply to the acquired image the Gaussian low-pass type filtering and further subtract a standard deviation therefrom to obtain the filtered image;
  • the Gaussian low-pass type filtering has a standard deviation of between 20 and 50 or 20 and 40 or between 25 and 35 and preferably equal to 30; this standard deviation, which is important in the field of image processing, contributes to eliminating the noise generated in an underwater environment which deteriorates the quality of the acquired image;
  • the portion of pixels of the acquired image having the highest luminous intensity corresponds to a portion of between 5% and 15% of the pixels having the highest luminous intensity, or corresponds to a portion of between 0.1 % and 1% of pixels with the highest light intensity;
  • the portion of pixels of the acquired image 30 having the highest luminous intensity corresponds to 10% of pixels having the highest luminous intensity, or 0.1% of pixels having the highest luminous intensity ;
  • the underwater imaging system comprises two lighting devices arranged symmetrically with respect to the image acquisition device;
  • an angle formed by a straight line passing through the image acquisition device and one of the two lighting devices and a straight line passing through the image acquisition device and the other of the two lighting devices is between 15 ° and 80 °, or between 30 ° and 60 ° and preferably 45 °; it is thus possible to limit an intersection between the field illuminated by the lighting devices and the field acquired by the image acquisition device, in order to illuminate a reduced area around a filmed target, which allows avoid illuminating objects other than the target and thus pollute the acquired image;
  • the underwater imaging system includes a recognition device configured to detect and increase the relative light intensity of a contour of an object represented on the processed image to obtain a simplified image; the image is thus improved so as to minimize the influence of backscattering from suspended particles in the marine environment;
  • the recognition device is configured to detect the relative light intensity of the contour of the object represented on the processed image by means of a Sobel type filter; the recognition device is configured to increase the relative light intensity of the contour of the object represented on the phase contrast-processed image;
  • the recognition device is configured to compare the simplified image with at least one reference image and to define a correlation coefficient between the simplified image and the reference image.
  • the invention also provides a floating or immersed device comprising an underwater imaging system as described above.
  • the device intended to be immersed may in particular be a vehicle of the remote-controlled underwater vehicle type also known as Remotely operated vehicle (ROV) or an autonomous underwater robot also under the name Autonomous underwater vehicle (AUV) or a autonomous underwater station or underwater garage.
  • ROV Remotely operated vehicle
  • AUV Autonomous underwater vehicle
  • a computer program comprising instructions for the operation of the underwater imaging system as described above, when this program is executed by a processor.
  • the invention provides a method for using an underwater imaging system as described above comprising at least the following steps:
  • an image is acquired by means of the image acquisition device, an average luminous intensity of a portion of pixels of the acquired image which has the highest luminous intensity is calculated,
  • the filtering of the Gaussian low-pass type is applied to the acquired image by means of the image-processing device so as to obtain the filtered image, and it is calculated from the quotient of the image filtered by said image mean of luminous intensity, a card for transmitting the acquired image, said transmission card representing a transmission of light by each pixel of the acquired image, and
  • a processed image is evaluated in which a contribution of the backscattering of the light is suppressed.
  • the invention provides a computer program comprising instructions for implementing the method as described above, when the program is executed by a processor.
  • FIG. 1 illustrates an underwater imaging system, seen in perspective, according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 schematically illustrates a variant of the underwater imaging system of FIG.
  • FIG. 3 represents a schematic diagram of a characteristic of the underwater imaging system of FIG. 1,
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating the operation of the underwater imaging system of FIG. 1,
  • FIGS. 5A and 5B are photographs respectively representing an acquired image and an image processed by the underwater imaging system of FIG. 1,
  • FIGS. 6A and 6B are photographs respectively representing an acquired image and an image processed by the underwater imaging system of FIG. 1 in more turbid water
  • FIGS. 7A and 7B are photographs respectively illustrating an acquired image and a simplified image by the underwater imaging system of FIG. 1,
  • FIGS. 8A and 8B are respectively photographs of a processed image and a simplified image by the underwater imaging system of FIG. 1,
  • FIG. 9 represents a correlation plane between a reference image and an image. simplified by the underwater imaging system of Figure 1, and Figure 10 illustrates a variant of the underwater imaging system.
  • FIG. 1 shows an underwater imaging system 10 according to one embodiment of the invention.
  • a longitudinal direction X and a transverse direction Y have also been identified for the underwater imaging system 10. It will be noted later that the term "substantially” means that a slight variation with respect to the nominal value in question is possible. especially of a small percentage, in particular to within 10%.
  • the underwater imaging system 10 is intended to be worn by any type of floating or immersed object.
  • the underwater imaging system 10 may be carried by a ship, in particular a submerged portion of the ship, a submarine, a vehicle of the remote-controlled underwater vehicle type also known under the name of Remotely operated vehicle (ROV), an autonomous underwater robot also under the name Autonomous underwater vehicle (AUV), an autonomous underwater station or a submarine garage.
  • the underwater imaging system 10 comprises a control member 12.
  • the function of the control member 12 is to control the underwater imaging system 10, but also to connect the underwater imaging system 10 to the floating or immersed object.
  • the control member 12 encloses an image processing device 13 and a recognition device 15.
  • the control member 12 is in the form of a sealed cylindrical housing which comprises longitudinally a first face 12A and a second face 12B opposite the first face 12A.
  • a rigid 14D cable extends and makes it possible to connect the control member 12, and therefore the underwater imaging system 10, to the floating or immersed object.
  • a first cable 14A extends from the first face 12A.
  • a second cable 14B extends from the first face 12A.
  • a third cable 14C extends.
  • the first cable 14A is rectilinear and makes it possible to electronically connect a digital camera 16, whose resolution here is 4096 pixels, also known as "4K", to the control member 12.
  • the second cable 14B and third cable 14C are symmetrically arranged relative to the first cable 14A and have the function of electronically connecting a first lighting device 18A and a second lighting device 18B to the control member 12.
  • the first 18A and second 18B lighting devices are in the form of a lighting lamp having at least one light emitting diode.
  • a light intensity of a light emitted by the first 18A and second 18B lighting devices is controlled by the control member 12.
  • the underwater imaging system 10 comprises a structural reinforcement member 20 which makes it possible to maintain the position of the digital camera 16, the first lighting device 18A and the second lighting device 18B.
  • the structural reinforcing member 20 comprises an elongate support bar 20A and a support 20B for the digital camera 16.
  • the slender bar 20A carries the first lighting device 18A, the second lighting device 18B and the support 20B.
  • the support 20B carries the digital camera 16.
  • FIG. 2 schematically illustrates the subterranean imaging system. marine 10 according to a variant of this embodiment.
  • an angle formed by a straight line passing through the first lighting device 18A and the digital camera 16 and a straight line passing through the digital camera 16 and the second lighting device 18B is substantially equal to 45 °.
  • This angle can also be between 15 ° and 80 ° or between 20 ° and 70 ° or between 30 ° and 60 °.
  • an intersection between a field 22 filmed by the digital camera 16, a field 24 illuminated by the first lighting device 18A and a field 26 illuminated by the second lighting device 18B has a minimum volume. This makes it possible to illuminate a target 28 filmed by the digital camera 16 without further illuminating the particles in suspension which have the property of creating the backscattering film.
  • FIG. 3 which is a block diagram, also shows a particularly advantageous characteristic of the underwater imaging system 10.
  • the second lighting device 18B is shown.
  • the first lighting device 18A also includes the features described below for the second lighting device 18B.
  • the digital camera 16 comprises a first polarizer 19 adapted to bias in a first direction a light received by the digital camera 16.
  • the second lighting device 18B includes a second polarizer 17 adapted to polarize, in a second direction perpendicular to the first direction, a light emitted by the second lighting device 18B.
  • an image acquired by the digital camera 16 has a superior quality.
  • the target 28 filmed by the digital camera 16 is more visible. This is due to the fact that the polarization of the light reflected by the particles that give the marine environment its turbidity is of the same direction as an incident light, in this case produced by the lighting devices 18A, 18B .
  • the light produced by the lighting devices 18A, 18B can be polarized linearly or circularly and preferably linearly.
  • the first polarizer 19 may be a linear or circular polarizer and preferably a linear polarizer.
  • the digital camera 16 is configured to acquire a polarized underwater image in the first direction by means of the first polarizer 19. This acquired image is generally unworkable due to the turbidity of the water.
  • the digital camera 16 is connected to the control member 12 which encloses the image processing device 13.
  • t (x) corresponds to the transmission in the middle
  • J (x) corresponds to the radiance of the scene. We want to get from the acquired image 30, the information of the radiance J (x) and thus eliminate the contribution of backscattering.
  • the image processing device 13 is configured to apply to the acquired image a Gaussian standard deviation low pass filter substantially equal to 30 as illustrated on the block 36.
  • This standard deviation is more generally in the range of 20. and 50 or 20 and 40 or 25 and 35.
  • the image processing device 13 is configured to subtract from the filtered image its standard deviation according to the equation:
  • x is the pixel on the acquired image 30.
  • I b is the filtered image 38.
  • I is the acquired image 30.
  • Lp is the Gaussian low-pass filter operator and o the standard deviation filtering.
  • a filtered image 38 is thus obtained. From this filtered image, the acquired image 30 and the average luminous intensity A of the pixels of the image 30 having the highest luminous intensity, it is possible to obtain a processed image 42. In particular, the filtered image 38 makes it possible to calculate the normalized image 33.
  • the image processing device 13 is preferably capable of calculating the average luminous intensity A of the 0.1% of pixels of the acquired image 30 which have the highest luminous intensity as represented on the block 32. It will be noted that according to variants, the image processing device 13 may be configured to calculate the average luminous intensity of a portion of pixels of the acquired image corresponding to a portion of between 0.1% and 1%. % of pixels with the highest light intensity.
  • the image processing device 13 may be configured to calculate the average light intensity of a portion of pixels of the acquired image corresponding to a portion between 5% and 15% of the pixels having the light intensity. the most important, for example 10%.
  • the image processing device 13 is configured to normalize the image filtered by this intensity average A of the 0.1% of the brightest pixels, so as to produce a normalized image 33.
  • A denotes the average luminous intensity of the 0.1% of pixels of the acquired image 30 which have the highest luminous intensity.
  • the normalized image 33 thus obtained is an accurate estimate of the illumination.
  • Illumination represents backscatter, ie light reflected back to the digital camera 16 by particles suspended in the marine environment. Thus, this illumination alters the quality of the acquired image 30.
  • the image processing device is configured to optimize the illumination 38 as a function of the light produced by the lighting devices 18A, 18B by varying the light intensity of the light produced by the devices. lighting 18A, 18B.
  • the backscattering shown on the acquired image 30 is already attenuated by the fact that this image is acquired according to the first polarization direction which is perpendicular to the second polarization direction which is that of the lighting devices 18A, 18B.
  • the image processing device 13 also makes it possible to accurately estimate the transmission map 40 which represents the transmission of the marine environment.
  • the image processing device is configured to estimate transmission from the normalized image 33, according to the following equation:
  • t is the transmission map 40 and b (x) / A is the normalized filtered image 33.
  • the image processing device 13 is then configured to produce, by inversion of the model of the acquired image I (x), a processed image 42 which more accurately represents the scene filmed by the digital camera 16 according to the following equation:
  • J represents the processed image 42 and g is a constant equal to 0.1.
  • g is a constant equal to 0.1.
  • FIGS. 5A, 6A and 5B, 6B, respectively, are images acquired 30A and processed images 42B by the image processing device 13.
  • this water is more turbid than that of Figure 5A.
  • the image processing device 13 thus makes it possible to improve the quality of the acquired image 30 and to obtain the processed image 42 which more accurately represents the scene filmed by the digital camera 16.
  • image processing device 13 enables the acquired image 30 to be processed rapidly. In fact, for an acquired image having a resolution of 2573 pixels by 3431, the acquired image 30 is processed in 2.50 seconds. For an acquired image having a resolution of 3216 pixels by 4288, this is processed in 3.116 seconds.
  • the underwater imaging system 10 is configured to analyze the processed image 42 and in particular to recognize a filmed object.
  • the recognition device 15 is configured to detect and increase the relative light intensity of a contour 44 of an object 46 represented on the processed image 42 by the processing device. image 13, so as to obtain this simplified image 48.
  • the image processing device 13 is thus configured to apply to the processed image 42 a Sobel type filter operating by gradient thresholding.
  • the contour 44 of the object 46 is thus detected.
  • the recognition device 15 is configured to apply a phase contrast algorithm to the image whose contour 44 has been detected.
  • the light intensity of the contour 44 is thus enhanced by adding a phase.
  • the simplified image 48 only the outline 44 of the object 46 is visible and has a white color. Pixels that do not form the outline 44 have, on the other hand, been blackened.
  • the recognition device 15 comprises a digital storage memory comprising at least one reference image 50 illustrated in FIG. 7B.
  • the reference image 50 is derived from a reference object 52 illustrated in FIG. 7A, an image of which has been acquired and then simplified in identical manner to the processed image 42.
  • the recognition device 15 is thus configured to compare the simplified image 48 and the reference image 50 and to define a correlation coefficient. If the correlation coefficient is greater than a predetermined threshold, the recognition device 15 considers that the object 46 illustrated on the processed image 42 is identical to the reference object 52.
  • the recognition device 15 is configured to correlate the simplified image 48 and the reference image 50 using a Vanderlugt type correlation architecture. To do this, the recognition device 15 is configured to apply a Fourier transform to the simplified image 48 in order to obtain a spectral decomposition of the simplified image 48. Then, the recognition device 15 is configured to multiply this decomposition. spectral by a correlation filter obtained with the reference image 50. This correlation filter may in particular be a filter type type Phase-only filter also referred to by the acronym POF. The recognition device 15 is also configured to apply an inverse Fourier transform to this product in order to obtain a correlation plane 54 comprising a peak 56.
  • a correlation filter obtained with the reference image 50.
  • This correlation filter may in particular be a filter type type Phase-only filter also referred to by the acronym POF.
  • the recognition device 15 is also configured to apply an inverse Fourier transform to this product in order to obtain a correlation plane 54 comprising a peak 56.
  • the recognition device 15 considers that the object 46 illustrated on the processed image 42 is identical to the reference object 52.
  • the position of the peak makes it possible to identify a position of the immersed object 46.
  • the reference object 52 can be compared to itself in order to obtain a reference correlation plan.
  • This reference correlation plane is also stored in the digital storage memory.
  • the standard of the peak 56 is for example equal to 80% of the norm of a peak of the reference correlation plane, the recognition device 15 considers that the object 46 illustrated on the processed image 42 is identical to the reference object 52 (This threshold can be modulated by the user according to the criteria desired decision-making).
  • the recognition device 15 considers that the object 46 is identical to the reference object 52 if the peak 56 standard is equal to 70% or 60% of the peak standard of the correlation plane reference. More generally, this percentage can be modulated according to the safety of the desired decision criterion.
  • the underwater imaging system 10 makes it possible to identify submerged objects.
  • the underwater imaging system 10 may include any type of image acquisition device.
  • This image acquisition device can have any resolution.
  • control member 12 the digital camera 16 and the lighting devices 18A, 18B may be arranged in the same housing.
  • FIG. 10 also shows an underwater imaging system 10A which is a variant of the underwater imaging system 10.
  • the underwater imaging system 10A is of the "Pan and Tilt" type.
  • the underwater imaging system 10A comprises a support member 20A which carries the digital camera 16 and the two lighting devices 18A, 18B.
  • the digital camera 16 is arranged under the two lighting devices 18A, 18B with reference to a vertical direction Z when the underwater imaging system 10A is in a normal condition of use.
  • the support member 20A includes a rotation shaft 20B which forms a pivot member for pivoting the support member 20A around the transverse direction Y.
  • the digital camera 16 and the two lighting devices 18A, 18B can rotate together and in concert around the transverse direction Y.

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Abstract

Le système d'imagerie sous-marine comprend: - au moins un dispositif d'acquisition d'image, - un dispositif d'éclairage destiné à éclairer une zone située au moins partiellement dans un champ du dispositif d'acquisition d'image, - un dispositif de traitement d'image configuré pour traiter une image acquise (30) par le dispositif d'acquisition d'image. Le dispositif de traitement d'image est configuré pour: - calculer une moyenne d'intensité lumineuse d'une portion de pixels de l'image acquise (30) qui présentent une intensité lumineuse la plus importante (A), - appliquer à l'image acquise (30) un filtrage du type passe-bas gaussien (34) de façon à obtenir une image filtrée (38), - calculer, à partir du quotient de l'image filtrée par ladite moyenne d'intensité lumineuse, une carte de transmission (40) de l'image acquise,ladite carte de transmission représentant une transmission de la lumière par chacun des pixels de l'image acquise,et - estimer, à partir de ladite carte de transmission (40) et à partir de l'image acquise (30), une image traitée (42) dans laquelle une contribution de la rétrodiffusion de la lumière est supprimée.

Description

Système d’imagerie sous-marine polarisée pour améliorer la visibilité et la détection d’objet en eau turbide
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne l’imagerie sous-marine polarisée et notamment l’imagerie sous- marine en eau turbide. L’invention concerne plus spécifiquement un système d’imagerie sous-marine. En outre, l’invention concerne la détection d’objet immergé. L’invention concerne aussi un procédé d’utilisation du système et un programme informatique pour utiliser le système et mettre en oeuvre le procédé.
Arrière-plan technologique de l’invention
Ces dernières années, l’automatisation des activités sous-marines, également désignées sous le terme d’activités « offshores » se développent grandement. Les activités offshores peuvent notamment désigner l’exploitation d’une ressource offshore, par exemple l’exploitation d’un gisement de gaz naturel ou de pétrole. Elles peuvent également désigner des activités d’exploration sous-marine par exemple à des fins scientifiques. Elles concernent aussi les activités de défense, notamment à des fins de renseignement à travers la détection des mines sous-marines.
On notera que selon l’invention, l’expression « activité sous-marine » doit être considérée au sens large. Ainsi, cette expression désigne aussi bien des activités qui se déroulent en mer, que dans un lac, un fleuve ou encore une rivière.
L’un des enjeux liés à ces activités concerne l’imagerie sous-marine. En effet, un milieu marin comprend généralement des particules qui ont pour propriété de le troubler. Le milieu marin est alors turbide. Ces particules peuvent être de tout type. Elles peuvent notamment comprendre des matières en suspension issues de l’érosion, des poussières, des bactéries ou encore des micro-algues.
Ainsi, en raison de la turbidité du milieu marin, des images obtenues au moyen d’une caméra numérique standard sont en général peu exploitables. Cela est principalement dû aux phénomènes d’absorption et de diffusion de la lumière dans l’eau. L’absorption de la lumière dans l’eau dépend des longueurs d’ondes du spectre visible. En effet, à la traversée de l’eau, le rouge est complètement atténué dans les cinq premiers mètres tandis que le bleu parcourt une plus grande distance avant atténuation. Ainsi, les images sous-marines sont dominées par la couleur bleue, ce qui constitue un premier défaut pour exploiter l’image. Par ailleurs, la diffusion lumineuse vers l’avant provoque un flou dans l’image, ce qui forme un deuxième défaut altérant la qualité de l’image. De plus, la rétrodiffusion, à savoir la diffusion lumineuse des particules en suspension dans le milieu marin vers la caméra, produit un voile lumineux qui réduit la visibilité de la scène imagée.
Or, les activités sous-marines nécessitent de pouvoir produire des images sous-marines présentant une certaine qualité. En effet, les activités sous-marines nécessitent souvent de pouvoir identifier un objet immergé. Par exemple, un robot sous-marin autonome, également connu sous l’acronyme anglais AUV (Autonomous underwater vehicle), peut être utilisé pour rechercher un objet immergé. L’objet immergé peut par exemple être une installation sous- marine qu’un industriel souhaite inspecter. Ainsi, l’AUV doit être non seulement capable d’identifier le type d’installation et d’en observer les détails afin qu’un logiciel puisse détecter automatiquement d’éventuelles anomalies. De même, un pilote d’un véhicule sous-marin téléguidé, également connu sous l’acronyme anglais ROV (« Remotely operated vehicle »), a besoin de pouvoir visualiser l’environnement sous-marin dans lequel le ROV est immergé et ce, afin de pouvoir inspecter le milieu sous-marin ou encore piloter le ROV.
On a donc conçu des caméras sous-marines comportant un dispositif de traitement d’image capable de traiter une image acquise par la caméra sous-marine.
Toutefois, ces dispositifs de traitement sont encore relativement peu efficaces et le temps nécessaire pour traiter une image acquise est relativement long surtout lorsque l’image présente une résolution importante, ce qui empêche un traitement en temps réel de l’image acquise. De plus, on dispose devant la caméra sous-marine un polariseur de façon à acquérir une image selon une polarisation perpendiculaire à une polarisation d’une lumière émise par une source d’éclairage. Ainsi, on limite le voile de rétrodiffusion sur l’image acquise. Mais cela est insuffisant pour obtenir une image nette.
Objet de l’invention
Un but de l’invention est de fournir un système d’imagerie sous-marine plus performant permettant ainsi de produire des images sous-marines de meilleure qualité, y compris dans une eau turbide et ce, en un temps minimal, idéalement en temps réel.
Bref résumé de l’invention
Pour ce faire, on prévoit selon l’invention un système d’imagerie sous-marine comprenant :
- au moins un dispositif d’acquisition d’image,
- un dispositif d’éclairage destiné à éclairer une zone située au moins partiellement dans un champ du dispositif d’acquisition d’image,
- un dispositif de traitement d’image configuré pour traiter une image acquise par le dispositif d’acquisition d’image,
caractérisé en ce que :
- le dispositif d’acquisition d’image comprend un premier polariseur apte à polariser, selon une première direction, une lumière reçue par le dispositif d’acquisition d’image,
- le dispositif d’éclairage comprend un second polariseur apte à polariser, selon une seconde direction perpendiculaire à la première direction, une lumière émise par le dispositif d’éclairage, et en ce que le dispositif de traitement d’image est configuré pour :
- calculer une moyenne d’intensité lumineuse d’une portion de pixels de l’image acquise qui présentent une intensité lumineuse la plus importante,
- appliquer à l’image acquise un filtrage du type passe-bas gaussien de façon à obtenir une image filtrée,
- calculer, à partir du quotient de l’image filtrée par ladite moyenne d’intensité lumineuse, une carte de transmission de l’image acquise, ladite carte de transmission représentant une transmission de la lumière par chacun des pixels de l’image acquise, et
- estimer, à partir de ladite carte de transmission et à partir de l’image acquise, une image traitée dans laquelle une contribution de la rétrodiffusion de la lumière est supprimée.
L’image traitée peut ainsi être produite plus rapidement et présente une meilleure qualité. En effet, le système d’imagerie sous-marine permet de traiter l’image acquise au moyen d’un algorithme, explicité plus loin, qui utilise l’image filtrée et la moyenne d’intensité lumineuse des pixels de l’image acquise qui présentent l’intensité lumineuse la plus importante. Cet algorithme permet de traiter rapidement l’image acquise, surtout lorsqu’elle présente une résolution importante.
De plus, acquérir l’image avec le dispositif d’acquisition d’image selon une polarisation perpendiculaire à une polarisation d’éclairage permet de limiter l’altération de l’image acquise due à la rétrodiffusion. En effet, la lumière rétrodiffusée par les particules en suspension présente une polarisation identique à une polarisation incidente produite par le dispositif d’éclairage. Ainsi, l’image acquise, en polarisation perpendiculaire, permet de limiter l’influence du voilage de rétrodiffusion.
En outre, dans divers modes de réalisation de l'invention, on peut avoir également recours à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :
le dispositif de traitement d’image est configuré pour produire une image normalisée correspondant au quotient de l’image filtrée par la moyenne d’intensité lumineuse de la portion de pixels de l’image acquise qui présentent une intensité lumineuse la plus importante ;
le dispositif de traitement d’image est configuré pour calculer une carte de transmission correspondant à une image complémentaire de l’image normalisée de sorte qu’une somme de la carte de transmission et de l’image normalisée est égale à 1 ;
le dispositif d’acquisition d’image est une caméra, de préférence une caméra numérique ; le dispositif d’acquisition d’image est un appareil photo numérique ;
le dispositif de traitement d’image est configuré pour appliquer à l’image acquise le filtrage de type passe-bas gaussien et en outre y soustraire un écart-type pour obtenir l’image filtrée ;
le filtrage du type passe-bas gaussien présente un écart-type compris entre 20 et 50 ou 20 et 40 ou entre 25 et 35 et de préférence égal à 30 ; cet écart-type, important dans le domaine du traitement de l’image, contribue à éliminer le bruit généré en milieu sous-marin qui détériore la qualité de l’image acquise ;
la portion de pixels de l’image acquise qui présentent l’intensité lumineuse la plus importante correspond à une portion comprise entre 5% et 15% des pixels présentant l’intensité lumineuse la plus importante, ou correspond à une portion comprise entre 0,1 % et 1 % des pixels présentant l’intensité lumineuse la plus importante ;
la portion de pixels de l’image acquise 30 qui présentent l’intensité lumineuse la plus importante correspond à 10% de pixels présentant l’intensité lumineuse la plus importante, ou à 0,1 % de pixels présentant l’intensité lumineuse la plus importante ;
le système d’imagerie sous-marine comprend deux dispositifs d’éclairage disposés symétriquement par rapport au dispositif d’acquisition d’image ;
les deux dispositifs d’éclairage et le dispositif d’acquisition d’image sont alignés ; un angle formé par une droite passant par le dispositif d’acquisition d’image et l’un des deux dispositifs d’éclairage et une droite passant par le dispositif d’acquisition d’image et l’autre des deux dispositifs d’éclairage est compris entre 15° et 80°, ou entre 30° et 60° et de préférence égal à 45° ; on peut ainsi limiter une intersection entre le champ éclairé par les dispositifs d’éclairage et le champ acquis par le dispositif d’acquisition d’image et ce, afin d’éclairer une zone réduite autour d’une cible filmée, ce qui permet d’éviter d’éclairer d’autres objets que la cible et donc de polluer l’image acquise ;
le système d’imagerie sous-marine comporte un dispositif de reconnaissance configuré pour détecter et accroître l’intensité lumineuse relative d’un contour d’un objet représenté sur l’image traitée de façon à obtenir une image simplifiée ; l’image est ainsi améliorée de façon à minimiser l’influence de la rétrodiffusion provenant des particules en suspension dans le milieu marin ;
le dispositif de reconnaissance est configuré pour détecter l’intensité lumineuse relative du contour de l’objet représenté sur l’image traitée au moyen d’un filtre de type Sobel ; le dispositif de reconnaissance est configuré pour accroître l’intensité lumineuse relative du contour de l’objet représenté sur l’image traitée par contraste de phase ;
le dispositif de reconnaissance est configuré pour comparer l’image simplifiée avec au moins une image de référence et à définir un coefficient de corrélation entre l’image simplifiée et l’image de référence.
On prévoit aussi selon l’invention un dispositif flottant ou destiné à être immergé comprenant un système d’imagerie sous-marine tel que décrit ci-dessus.
Le dispositif destiné à être immergé peut notamment être un véhicule du type véhicule sous-marin téléguidé également connu sous le nom de Remotely operated vehicle (ROV) ou un robot sous-marin autonome également sous le nom de Autonomous underwater vehicle (AUV) ou une station sous-marine autonome ou un garage sous-marin.
On prévoit encore selon l’invention un programme informatique comprenant des instructions pour le fonctionnement du système d’imagerie sous-marine tel que décrit précédemment, lorsque ce programme est exécuté par un processeur.
On prévoit enfin selon l’invention un procédé d’utilisation d’un système d’imagerie sous- marine tel que décrit ci-dessus comprenant au moins les étapes suivantes :
on acquiert, au moyen du dispositif d’acquisition d’image, une image, on calcule une moyenne d’intensité lumineuse d’une portion de pixels de l’image acquise qui présentent une intensité lumineuse la plus importante,
on applique à l’image acquise, au moyen du dispositif de traitement d’image, le filtrage du type passe-bas gaussien de façon à obtenir l’image filtrée, et on calcule, à partir du quotient de l’image filtrée par ladite moyenne d’intensité lumineuse, une carte de transmission de l’image acquise, ladite carte de transmission représentant une transmission de la lumière par chacun des pixels de l’image acquise, et
on estime, à partir de ladite carte de transmission et à partir de l’image acquise, une image traitée dans laquelle une contribution de la rétrodiffusion de la lumière est supprimée.
On prévoit enfin selon l’invention un programme informatique comportant des instructions pour la mise en oeuvre du procédé tel que décrit ci-dessus, lorsque ce programme est exécuté par un processeur.
Brève description des dessins On va maintenant décrire, à titre d’exemple non limitatif, un mode de réalisation de l’invention à l’aide des figures suivantes :
la figure 1 illustre un système d’imagerie sous-marine, vu en perspective, selon un premier mode de réalisation de l’invention,
la figure 2 illustre schématiquement une variante du système d’imagerie sous- marine de la figure 1 ,
la figure 3 représente un schéma de principe d’une caractéristique du système d’imagerie sous-marine de la figure 1 ,
la figure 4 est un schéma-bloc illustrant le fonctionnement du système d’imagerie sous-marine de la figure 1 ,
les figures 5A et 5B sont des photographies représentant respectivement une image acquise et une image traitée par le système d’imagerie sous-marine de la figure 1 ,
les figures 6A et 6B sont des photographies représentant respectivement une image acquise et une image traitée par le système d’imagerie sous-marine de la figure 1 dans une eau plus turbide,
les figures 7A et 7B sont des photographies illustrant respectivement une image acquise et une image simplifiée par le système d’imagerie sous-marine de la figure 1 ,
les figures 8A et 8B sont des photographies respectivement d’une image traitée et d’une image simplifiée par le système d’imagerie sous-marine de la figure 1 , la figure 9 représente un plan de corrélation entre une image de référence et une image simplifiée par le système d’imagerie sous-marine de la figure 1 , et la figure 10 illustre une variante du système d’imagerie sous-marine.
Description détaillée d’un mode de réalisation de l’invention
On a représenté à la figure 1 un système d’imagerie sous-marine 10 selon un mode de réalisation de l’invention. On a également repéré une direction longitudinale X et une direction transversale Y pour le système d’imagerie sous-marine 10. On notera dans la suite que le terme "sensiblement" signifie qu’une légère variation par rapport à la valeur nominale considérée est possible, notamment d’un pourcentage faible, en particulier à 10% près.
Le système d’imagerie sous-marine 10 est destiné à être porté par tout type d’objet flottant ou immergé. Ainsi, selon l’invention, le système d’imagerie sous-marine 10 peut être porté par un navire, en particulier une portion immergée du navire, un sous-marin, un véhicule du type véhicule sous-marin téléguidé également connu sous le nom de Remotely operated vehicle (ROV), un robot sous-marin autonome également sous le nom de Autonomous underwater vehicle (AUV), une station sous-marine autonome ou encore un garage sous-marin. Le système d’imagerie sous-marine 10 comporte un organe de commande 12. L’organe de commande 12 a pour fonction de commander le système d’imagerie sous-marine 10, mais aussi de relier le système d’imagerie sous-marine 10 à l’objet flottant ou immergé. L’organe de commande 12 renferme un dispositif de traitement d’image 13 et un dispositif de reconnaissance 15.
L’organe de commande 12 se présente sous la forme d’un boîtier cylindrique étanche qui comprend longitudinalement une première face 12A et une seconde face 12B opposée à la première face 12A. Ainsi, depuis la seconde face 12B, un câble 14D rigide s’étend et permet de connecter l’organe de commande 12, et donc le système d’imagerie sous-marine 10, à l’objet flottant ou immergé.
Depuis la première face 12A, un premier câble 14A s’étend. A la droite du premier câble 14A, un deuxième câble 14B s’étend depuis la première face 12A. De même, à la gauche du premier câble 14A, un troisième câble 14C s’étend. Le premier câble 14A est rectiligne et permet de connecter électroniquement une caméra numérique 16, dont une résolution est ici de 4096 pixels, aussi connu sous le vocable « 4K », à l’organe de commande 12. De plus, les deuxième câble 14B et troisième câble 14C sont symétriquement disposés par rapport au premier câble 14A et ont pour fonction de connecter électroniquement un premier dispositif d’éclairage 18A et un second dispositif d’éclairage 18B à l’organe de commande 12. Dans ce mode de réalisation, les premier 18A et second 18B dispositifs d’éclairage se présentent sous la forme de lampe d’éclairage comportant au moins une diode électroluminescente. Bien entendu, on pourra utiliser tout type de dispositif d’éclairage et notamment un projecteur d’éclairage. En outre, une intensité lumineuse d’une lumière émise par les premier 18A et second 18B dispositifs d’éclairage est commandée par l’organe de commande 12.
En outre, le système d’imagerie sous-marine 10 comporte un organe de renfort structurel 20 qui permet d’assurer le maintien en position de la caméra numérique 16, du premier dispositif d’éclairage 18A et du second dispositif d’éclairage 18B. L’organe de renfort structurel 20 comporte une barre de maintien 20A longiligne et un support 20B pour la caméra numérique 16. La barre longiligne 20A porte le premier dispositif d’éclairage 18A, le second dispositif d’éclairage 18B et le support 20B. Le support 20B porte la caméra numérique 16.
Comme illustré sur la figure 1 , la caméra numérique 16, le premier dispositif d’éclairage 18A et le second dispositif d’éclairage 18B sont alignés selon la direction transversale Y. On a illustré schématiquement à la figure 2 le système d’imagerie sous-marine 10 selon une variante de ce mode de réalisation. Selon cette variante, un angle formé par une droite passant par le premier dispositif d’éclairage 18A et la caméra numérique 16 et une droite passant par la caméra numérique 16 et le second dispositif d’éclairage 18B est sensiblement égal à 45°. Cet angle peut aussi être compris entre 15° et 80° ou entre 20° et 70° ou encore entre 30° et 60°. Ainsi, comme illustré sur la figure 2, une intersection entre un champ 22 filmé par la caméra numérique 16, un champ 24 éclairé par le premier dispositif d’éclairage 18A et un champ 26 éclairé par le second dispositif d’éclairage 18B présente un volume minimal. Cela permet d’éclairer une cible 28 filmée par la caméra numérique 16 sans éclairer d’avantage les particules en suspension qui ont pour propriété de créer le voile de rétrodiffusion.
On a en outre représenté, plus en détail, à l’aide de la figure 3, qui est un schéma de principe, une caractéristique particulièrement avantageuse du système d’imagerie sous- marine 10. De plus, sur le schéma de la figure 3, seul le second dispositif d’éclairage 18B est représenté. Bien entendu, le premier dispositif d’éclairage 18A comprend également les caractéristiques décrites ci-dessous pour le second dispositif d’éclairage 18B.
La caméra numérique 16 comporte un premier polariseur 19 apte à polariser selon une première direction une lumière reçue par la caméra numérique 16.
Le second dispositif d’éclairage 18B comporte un second polariseur 17 apte à polariser, selon une seconde direction perpendiculaire à la première direction, une lumière émise par le second dispositif d’éclairage 18B.
Ainsi, une image acquise par la caméra numérique 16 présente une qualité supérieure. La cible 28 filmée par la caméra numérique 16 est plus visible. Cela est notamment dû au fait que la polarisation de la lumière réfléchie par les particules qui confèrent au milieu marin son caractère turbide est de même direction qu’une lumière incidente, dans le cas d’espèce produite par les dispositifs d’éclairage 18A, 18B.
On notera que la lumière produite par les dispositifs d’éclairage 18A, 18B peut être polarisée linéairement ou circulairement et de préférence linéairement.
De même, le premier polariseur 19 peut être un polariseur linéaire ou circulaire et de préférence un polariseur linéaire.
On va maintenant décrire, notamment à l’aide de la figure 4, un traitement d’image opéré par le système d’imagerie sous-marine 10.
La caméra numérique 16 est configurée pour acquérir une image 30 sous-marine polarisée selon la première direction au moyen du premier polariseur 19. Cette image acquise 30 est en général peu exploitable en raison de la turbidité de l’eau. La caméra numérique 16 est reliée à l’organe de commande 12 qui renferme le dispositif de traitement d’image 13.
Le dispositif de traitement d’image 13 est apte à traiter l’image acquise 30. On suppose que l’image acquise 30 correspond à la somme de deux composantes : une composante la(x) = J(x)*t(x) correspondant à l’atténuation directe, et une composante lb(x) = A*(1 - t(x)) correspondant à la rétrodiffusion. Dans ces expressions, t(x) correspond à la transmission dans le milieu et J(x) correspond à la radiance de la scène. On souhaite obtenir, à partir de l’image acquise 30, l’information de la radiance J(x) et donc éliminer la contribution de la rétrodiffusion.
Le dispositif de traitement d’image 13 est configuré pour appliquer à l’image acquise 30 un filtrage passe-bas gaussien d’écart-type sensiblement égal à 30 comme illustré sur le bloc 36. Cet écart-type est plus généralement compris entre 20 et 50 ou 20 et 40 ou 25 et 35.
Le dispositif de traitement d’image 13 est configuré pour soustraire de l’image filtrée son écart type selon l’équation :
40) = Lp a(r)) - cr[Lp(/(.ï))]
Où : x correspond au pixel sur l’image acquise 30. Ib correspond à l’image filtrée 38. I désigne l’image acquise 30. Lp désigne l’opérateur de filtrage du type passe-bas gaussien et o l’écart type du filtrage. On obtient ainsi une image filtrée 38. A partir de cette image filtrée, de l’image acquise 30 et de la moyenne A d’intensité lumineuse des pixels de l’image 30 présentant l’intensité lumineuse la plus importante, on peut obtenir une image traitée 42. Notamment, l’image filtrée 38 permet de calculer l’image normalisée 33.
Le dispositif de traitement d’image 13 est de préférence apte à calculer la moyenne A d’intensité lumineuse des 0,1 % de pixels de l’image acquise 30 qui présentent l’intensité lumineuse la plus importante comme représenté sur le bloc 32. On notera que selon des variantes, le dispositif de traitement d’image 13 peut être configuré pour calculer la moyenne d’intensité lumineuse d’une portion de pixels de l’image acquise 30 correspondant à une portion comprise entre 0,1 % et 1 % des pixels présentant l’intensité lumineuse la plus importante.
En alternative, le dispositif de traitement d’image 13 peut être configuré pour calculer la moyenne d’intensité lumineuse d’une portion de pixels de l’image acquise correspondant à une portion entre 5% et 15% des pixels présentant l’intensité lumineuse la plus importante, par exemple 10%.
Le dispositif de traitement d’image 13 est configuré pour normaliser l’image filtrée par cette moyenne A d’intensité des 0,1% de pixels les plus lumineux, de façon à produire une image normalisée 33.
A désigne la moyenne d’intensité lumineuse des 0,1% de pixels de l’image acquise 30 qui présentent l’intensité lumineuse la plus importante.
L’image normalisée 33 ainsi obtenue est une estimation précise de l’illumination. L’illumination représente la rétrodiffusion, à savoir une lumière réfléchie vers la caméra numérique 16 par des particules en suspension dans le milieu marin. Ainsi, cette illumination altère la qualité de l’image acquise 30. De plus, le dispositif de traitement d’image est configuré pour optimiser l’illumination 38 en fonction de la lumière produite par les dispositifs d’éclairage 18A, 18B et ce, en faisant varier l’intensité lumineuse de la lumière produite par les dispositifs d’éclairage 18A, 18B.
Il convient de noter que la rétrodiffusion représentée sur l’image acquise 30 est déjà atténuée par le fait que cette image est acquise selon la première direction de polarisation qui est perpendiculaire à la seconde direction de polarisation qui est celle des dispositifs d’éclairage 18A, 18B.
En outre, le dispositif de traitement d’image 13 permet également d’estimer avec précision la carte de transmission 40 qui représente la transmission du milieu marin.
Le dispositif de traitement d’image est configuré pour estimer la transmission à partir de l’image normalisée 33, conformément à l’équation suivante :
Figure imgf000012_0001
Où : t désigne la carte de transmission 40 et lb(x) / A est l’image filtrée normalisée 33.
Le dispositif de traitement d’image 13 est ensuite configuré pour produire, par inversion du modèle de l’image acquise l(x), une image traitée 42 qui représente plus fidèlement la scène filmée par la caméra numérique 16 selon l’équation suivante :
Figure imgf000012_0002
Où : J représente l’image traitée 42 et g est une constante égale à 0.1. Sur l’image traitée J(x), on a éliminé la contribution du terme lb(x) correspondant à la rétrodiffusion.
On a illustré aux figures 5A, 6A et 5B, 6B respectivement des images acquises 30A et des images traitées 42B par le dispositif de traitement d’image 13. La figure 5A illustre l’image acquise 30A dans une eau turbide caractérisée par un coefficient de diffusion mX = 0.056cm et une épaisseur optique To = 1.96. La figure 6A illustre l’image acquise 30A dans une eau turbide caractérisée par un coefficient de diffusion mX = 0.084cm et une épaisseur optique To = 2,94. Ainsi, cette eau est plus turbide que celle de la figure 5A.
Plus généralement, le dispositif de traitement d’image 13 permet donc d’améliorer la qualité de l’image acquise 30 et d’obtenir l’image traitée 42 qui représente plus fidèlement la scène filmée par la caméra numérique 16. En outre, le dispositif de traitement d’image 13 permet de traiter rapidement l’image acquise 30. En effet, pour une image acquise 30 présentant une résolution de 2573 pixels par 3431 , l’image acquise 30 est traitée en 2,50 secondes. Pour une image acquise 30 présentant une résolution de 3216 pixels par 4288, celle-ci est traitée en 3,116 secondes. De plus, le système d’imagerie sous-marine 10 est configuré pour analyser l’image traitée 42 et notamment pour reconnaître un objet filmé.
Pour ce faire, comme illustré sur la figure 8A, le dispositif de reconnaissance 15 est configuré pour détecter et accroître l’intensité lumineuse relative d’un contour 44 d’un objet 46 représenté sur l’image traitée 42 par le dispositif de traitement d’image 13, de façon à obtenir cette image simplifiée 48. Le dispositif de traitement d’image 13 est ainsi configuré pour appliquer à l’image traitée 42 un filtrage de type Sobel fonctionnant par seuillage de gradient. Le contour 44 de l’objet 46 est donc détecté. De plus, le dispositif de reconnaissance 15 est configuré pour appliquer un algorithme de contraste de phase à l’image dont le contour 44 a été détecté. L’intensité lumineuse du contour 44 est ainsi rehaussée par ajout d’une phase. Ainsi, comme on le voit, sur l’image simplifiée 48, seul le contour 44 de l’objet 46 est visible et présente une couleur blanche. Les pixels ne formant pas le contour 44 ont par contre été noircis.
En outre, le dispositif de reconnaissance 15 comporte une mémoire de stockage numérique comprenant au moins une image de référence 50 illustrée en figure 7B. L’image de référence 50 est issue d’un objet de référence 52 illustré à la figure 7A dont une image a été acquise puis simplifiée de façon identique à l’image traitée 42.
Ainsi, le dispositif de reconnaissance 15 est ainsi configuré pour comparer l’image simplifiée 48 et l’image de référence 50 et à définir un coefficient de corrélation. Si le coefficient de corrélation est supérieur à un seuil prédéterminé, le dispositif de reconnaissance 15 considère que l’objet 46 illustré sur l’image traitée 42 est identique à l’objet de référence 52.
Pour ce faire, le dispositif de reconnaissance 15 est configuré pour corréler l’image simplifiée 48 et l’image de référence 50 à l’aide d’une architecture de corrélation de type Vanderlugt. Pour ce faire, le dispositif de reconnaissance 15 est configuré pour appliquer une transformée de Fourier à l’image simplifiée 48 afin d’obtenir une décomposition spectrale de l’image simplifiée 48. Puis, le dispositif de reconnaissance 15 est configuré pour multiplier cette décomposition spectrale par un filtre de corrélation obtenue avec l’image de référence 50. Ce filtre de corrélation peut notamment être un filtrage du type de type Phase- only filter aussi désigné sous l’acronyme POF. Le dispositif de reconnaissance 15 est aussi configuré pour appliquer une transformée de Fourier inverse à ce produit afin d’obtenir un plan de corrélation 54 comprenant un pic 56. Si le pic présente une norme supérieure à un seuil prédéterminée, le dispositif de reconnaissance 15 considère que l’objet 46 illustré sur l’image traitée 42 est identique à l’objet de référence 52. En outre, la position du pic permet d’identifier une position de l’objet immergé 46. On notera qu’avantageusement, l’objet de référence 52 peut être comparé à lui-même afin d’obtenir un plan de corrélation de référence. Ce plan de corrélation de référence est également stocké dans la mémoire de stockage numérique. Ainsi, si la norme du pic 56 est par exemple égale à 80% de la norme d’un pic du plan de corrélation de référence, le dispositif de reconnaissance 15 considère que l’objet 46 illustré sur l’image traitée 42 est identique à l’objet de référence 52 (Ce seuil est modulable par l’utilisateur selon les critères décisionnels souhaités). On notera que selon des variantes, le dispositif de reconnaissance 15 considère que l’objet 46 est identique à l’objet de référence 52 si la norme du pic 56 est égale à 70% ou 60% de la norme du pic du plan de corrélation de référence. Plus généralement, ce pourcentage peut être modulé selon la sûreté du critère décisionnel souhaité.
Ainsi, le système d’imagerie sous-marine 10 permet d’identifier des objets immergés.
Bien entendu, on pourra apporter à l’invention de nombreuses variantes, sans sortir de son cadre ni de son esprit.
Le système d’imagerie sous-marine 10 pourra comprendre tout type de dispositif d’acquisition d’image. Ce dispositif d’acquisition d’image peut présenter toute résolution.
En outre, afin de limiter l’encombrement du dispositif, l’organe de commande 12, la caméra numérique 16 et les dispositifs d’éclairage 18A, 18B pourront être disposés dans un même boîtier.
On a aussi représenté sur la figure 10 un système d’imagerie sous-marine 10A qui est une variante du système d’imagerie sous-marine 10. Le système d’imagerie sous-marine 10A est du type « Pan and Tilt ». En outre, le système d’imagerie sous-marine 10A comporte un organe support 20A qui porte la caméra numérique 16 et les deux dispositifs d’éclairage 18A, 18B. La caméra numérique 16 est disposée sous les deux dispositifs d’éclairage 18A, 18B en référence à une direction verticale Z lorsque le système d’imagerie sous-marine 10A est en condition normale d’utilisation. De plus, l’organe support 20A comporte un arbre de rotation 20B qui forme un organe pivot permettant de faire pivoter l’organe support 20A autour de la direction transversale Y. Ainsi, la caméra numérique 16 et les deux dispositifs d’éclairage 18A, 18B peuvent pivoter ensemble et de concert autour de la direction transversale Y.

Claims

Revendications
1. Système d’imagerie sous-marine (10) comprenant :
au moins un dispositif d’acquisition d’image (16),
un dispositif d’éclairage (18A, 18B) destiné à éclairer une zone située au moins partiellement dans un champ du dispositif d’acquisition d’image (16),
un dispositif de traitement d’image (13) configuré pour traiter une image acquise (30) par le dispositif d’acquisition d’image (16),
caractérisé en ce que :
le dispositif d’acquisition d’image (16) comprend un premier polariseur (19) apte à polariser, selon une première direction, une lumière reçue par le dispositif d’acquisition d’image (16),
le dispositif d’éclairage (18A, 18B) comprend un second polariseur (17) apte à polariser, selon une seconde direction perpendiculaire à la première direction, une lumière émise par le dispositif d’éclairage (18A, 18B),
et en ce que le dispositif de traitement d’image (13) est configuré pour :
calculer une moyenne d’intensité lumineuse d’une portion de pixels de l’image acquise (30) qui présentent une intensité lumineuse la plus importante (A), appliquer à l’image acquise (30) un filtrage du type passe-bas gaussien (34) de façon à obtenir une image filtrée (38),
calculer, à partir du quotient de l’image filtrée par ladite moyenne d’intensité lumineuse, une carte de transmission (40) de l’image acquise, ladite carte de transmission représentant une transmission de la lumière par chacun des pixels de l’image acquise, et
estimer, à partir de ladite carte de transmission (40) et à partir de l’image acquise (30), une image traitée (42) dans laquelle une contribution de la rétrodiffusion de la lumière est supprimée.
2. Système d’imagerie sous-marine (10) selon la revendication 1 , dans lequel le filtrage du type passe-bas gaussien (34) présente un écart-type compris entre 20 et 40 ou entre 25 et 35 et de préférence égal à 30.
3. Système d’imagerie sous-marine (10) selon l’une des revendications 1 ou 2, comportant deux dispositifs d’éclairage (18A, 18B) disposés symétriquement par rapport dispositif d’acquisition d’image (16).
4. Système d’imagerie sous-marine (10) selon la revendication 3, dans lequel les deux dispositifs d’éclairage (18A, 18B) et le dispositif d’acquisition d’image (16) sont alignés.
5. Système d’imagerie sous-marine (10) selon la revendication 3, dans lequel un angle formé par une droite passant par le dispositif d’acquisition d’image (16) et l’un des deux dispositifs d’éclairage (18A, 18B) et une droite passant par le dispositif d’acquisition d’image (16) et l’autre des deux dispositifs d’éclairage (18A, 18B) est compris entre 15° et 80°, ou entre 30° et 60° et de préférence égal à 45°.
6. Système d’imagerie sous-marine (10) selon l’une des revendications 1 à 5, comportant un dispositif de reconnaissance (15) configuré pour détecter et accroître l’intensité lumineuse relative d’un contour (44) d’un objet (46) représenté sur l’image traitée (42) de façon à obtenir une image simplifiée (48).
7. Système d’imagerie sous-marine (10) selon la revendication 6, dans lequel le dans lequel le dispositif de reconnaissance (15) est configuré pour détecter le contour (44) de l’objet (46) représenté sur l’image traitée (42) au moyen d’un filtre de type Sobel.
8. Système d’imagerie sous-marine (10) selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel dispositif de reconnaissance (15) est configuré pour accroître l’intensité lumineuse relative du contour (44) de l’objet (46) représenté sur l’image traitée (42) par contraste de phase.
9. Système d’imagerie sous-marine (10) selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel le dispositif de reconnaissance (15) est configuré pour comparer l’image simplifiée (48) avec au moins une image de référence (50) et à définir un coefficient de corrélation entre l’image simplifiée (48) et l’image de référence (50).
10. Dispositif flottant ou destiné à être immergé comprenant un système d’imagerie sous- marine (10) selon l’une des revendications 1 à 9.
1 1. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel le dispositif destiné à être immergé est un véhicule du type véhicule sous-marin téléguidé également connu sous le nom de Remotely operated vehicle (ROV) ou un robot sous-marin autonome également sous le nom de Autonomous underwater vehicle (AUV) ou une station sous-marine autonome ou un garage sous-marin.
12. Programme informatique comprenant des instructions pour le fonctionnement du système d’imagerie sous-marine (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, lorsque ce programme est exécuté par un processeur.
13. Procédé d’utilisation d’un système d’imagerie sous-marine (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 comprenant au moins les étapes suivantes : on acquiert, au moyen du dispositif d’acquisition d’image (16), une image (30), on calcule une moyenne d’intensité lumineuse d’une portion de pixels de l’image acquise (30) qui présentent une intensité lumineuse la plus importante (A), on applique à l’image acquise (30), au moyen du dispositif de traitement d’image (13), un filtrage du type passe-bas gaussien (34) de façon à obtenir une image filtrée (38),
on calcule, à partir du quotient de l’image filtrée par ladite moyenne d’intensité lumineuse, une carte de transmission (40) de l’image acquise, ladite carte de transmission représentant une transmission de la lumière par chacun des pixels de l’image acquise, et
on estime, à partir de ladite carte de transmission (40) et à partir de l’image acquise (30), une image traitée (42) dans laquelle une contribution de la rétrodiffusion de la lumière est supprimée.
14. Programme informatique comportant des instructions pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 13, lorsque ce programme est exécuté par un processeur.
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