CA2914360A1

CA2914360A1 - Systemes de reperage de la position de la camera de tournage pour le tournage de films video

Info

Publication number: CA2914360A1
Application number: CA2914360A
Authority: CA
Inventors: Isaac PARTOUCHE; Jean-Francois Szlapka; Robert-Emmanuel LINOT
Original assignee: SOLIDANIM
Current assignee: SOLIDANIM
Priority date: 2013-06-13
Filing date: 2014-06-12
Publication date: 2014-12-18
Also published as: FR3007175A1; EP3008693A1; WO2014199085A1; AU2014279956A1; US20160127617A1; KR20160031464A; CN105637558A; FR3007175B1

Abstract

L'invention a pour objet un système de tournage de film comprenant : une caméra (3); un système de capteur (7) comprenant un premier système de capteurs optiques (9) comprenant au moins un capteur optique (11) et adapté pour enregistrer des données dans un mode optique, et un second système de capteurs (10) comprenant au moins un capteur, adapté pour enregistrer des données; un module informatisé de repérage (8) adapté pour intégrer les données issues d'au moins un capteur du premier système et d'au moins un capteur du second système et pour déterminer des données de localisation de la caméra (3) à partir de ces données; un module informatisé de combinaison (21), adapté pour déterminer de manière répétée des données de localisation de la caméra (3) à partir à la fois des données de localisation déterminées dans le mode optique et dans le deuxième mode.

Description

SYSTEMES DE REPERAGE DE LA POSITION DE LA CAMERA. DE
TOURNAGE POUR LE TOURNAGE DE FILMS VIDEO
La présente invention est relative aux systèmes de repérage de la position de la caméra de tournage pour le tournage de films vidéo.
Lors du tournage de film vidéo, il peut être utile de pouvoir suivre en temps réel la position et l'orientation de la caméra de tournage.
En effet notamment pour les films vidéo présentant des séquences de réalité augmentée, le mouvement de la caméra pendant une prise doit être connu pour pouvoir être reproduit à l'identique sur une caméra virtuelle dans un programme informatique de sorte que lorsque les scènes réelles et virtuelles seront fusionnées ensemble, elles donnent l'impression d'avoir été filmées du même point de vue. Cette information peut également être utile pour reconstruire une image si une séquence est manquante ou a été mal filmée par exemple.
On connait des dispositifs comportant un système de repérage dans l'espace utilisé lors de la prise de vue via des capteurs optiques. Un système commercialisé sous le nom de Lightcraft en est un exemple.
Dans ce système, un capteur acquiert des mires placées au plafond avec une grande précision. On cherche toutefois à
pouvoir déterminer la position de la caméra de tournage avec une plus grande flexibilité.
A cet effet, l'invention a pour objet un système de tournage de film vidéo dans un espace réel défini dans un référentiel réel, comprenant : une caméra de tournage, adaptée pour enregistrer une image réelle pour une pluralité de trames de temps distinctes ; un système de capteur comprenant un premier système de capteurs optiques comprenant au moins un capteur optique et adapté pour

2 enregistrer des données dans un mode optique, et un second système de capteurs comprenant au moins un capteur, adapté
pour enregistrer des données; un module informatisé de repérage adapté pour intégrer les données issues d'au moins un capteur du premier système de capteurs optiques et pour déterminer des données de localisation de la caméra de tournage dans l'espace réel à partir de ces données, le module informatisé de repérage étant adapté pour intégrer les données issues d'au moins un capteur du second système de capteurs et pour déterminer des données de localisation de la caméra de tournage dans l'espace réel à partir de ces données ; un module informatisé de combinaison, adapté pour déterminer de manière répétée des données de localisation dans le référentiel réel de la caméra de tournage à partir à la fois des données de localisation déterminées dans le mode optique et des données de localisation déterminées dans le deuxième mode.
Grâce à ces dispositions, on peut localiser la caméra de tournage avec une plus grande précision et surtout pallier aux problèmes de perte d'informations sur la position de la caméra de tournage lié à l'utilisation d'un unique système de capteurs optiques. L'utilisation conjointe d'un système de capteurs optiques et d'un deuxième système permet d'améliorer globalement la robustesse du système de localisation de la caméra de tournage avec des données de nature très différentes.
Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :
- le module informatisé de combinaison détermine la position de la caméra de tournage par combinaison des positions déterminée par le premier système de repérage, déterminé par le second système de repérage, et d'un

3 pondérateur selon C=aA+(1-a)B, où le pondérateur peut prendre une valeur 0, 1 ou comprise entre 0 et 1.
- le module informatisé de combinaison comprend un calculateur adapté pour déterminer une différence entre les données de localisation obtenues dans le mode optique et le deuxième mode, pour générer ainsi une fonction résultat, et dans lequel le module informatisé de combinaison comprend également un comparateur adapté pour comparer la fonction à
une valeur seuil, générant ainsi une fonction comparaison, et pour lequel la fonction comparaison prend une valeur dans une liste de valeurs, et pour lequel le module informatisé de combinaison comprend également un sélecteur avec comme donnée d'entrée la fonction de comparaison et en sortie le signal de sélection de mode dans une liste comprenant au moins le mode optique et le deuxième mode correspondant respectivement à des valeurs de la fonction de comparaison, le pondérateur prenant respectivement la valeur 0 ou 1.
- le système comprend un bouton adapté pour sélectionner mécaniquement un mode de la liste.
- le premier système de capteurs optiques comprend un évaluateur adapté pour évaluer un nombre de points détectables d'informations topographiques naturelles détectées par le capteur optique, et un module de fiabilité
adapté pour intégrer les données de l'évaluateur et donner en sortie un coefficient de fiabilité sur les données enregistrées en mode optique, permettant de déterminer le pondérateur des données de localisation issues du capteur optique et du capteur.
le sélecteur est adapté pour recevoir aussi en signal d'entrée le coefficient de fiabilité.
- le second système de capteurs comprend au moins un capteur de changement de champ optique, adapté pour déterminer un mouvement mécanique conduisant à un changement de champ optique de la caméra de tournage, et

4 adapté pour enregistrer des données de changement de champ optique dans un mode mécanique.
le premier système de capteurs optiques de la caméra de tournage dans l'espace comprend au moins un capteur optique, présentant des données de localisation par rapport à la caméra de tournage connues pour chaque trame de temps, et adapté pour transmettre au module informatisé
de repérage les informations topographiques naturelles détectées par le capteur optique.
un module informatisé de repérage compare les informations topographiques naturelles détectées par le capteur optique et un modèle tridimensionnel préétabli de l'espace réel.
- le système de repérage comprend un module informatisé de génération adapté pour générer un modèle tridimensionnel préétabli de l'espace réel, et dans lequel le capteur optique est adapté pour transmettre au module informatisé de génération des informations topographiques détectées par ledit capteur optique.
le capteur optique est adapté pour transmettre simultanément au module informatisé de repérage et au module informatisé de génération des informations topographiques naturelles détectées par ledit capteur optique, et dans lequel le module informatisé de génération est adapté pour enrichir ledit modèle tridimensionnel préétabli de l'espace réel à partir des informations topographiques naturelles détectées par le capteur optique.
- en configuration de tournage, la caméra de tournage et le capteur optique sont attachés fixement l'un à
l'autre.
- le capteur de changement de champ optique est un capteur inertiel solidaire de la caméra de tournage et adapté pour enregistrer les données concernant l'évolution de la position de la caméra de tournage.

5 PCT/FR2014/051423 le capteur inertiel comprend un gyroscope ou un cube inertiel.
la caméra de tournage est portée par un support mobile sur une base et le capteur de changement de champ 5 optique comprend un encodeur mécanique fixé sur le support de la caméra de tournage et adapté pour enregistrer les données concernant l'évolution de la position du support de la caméra de tournage.
- le système comprend un encodeur mécanique externe des paramètres internes de la caméra adapté pour enregistrer les données sur l'évolution des paramètres internes d'acquisition optique de la caméra tels que le zoom, l'iris, la focale.
- les données sur l'évolution des paramètres internes d'acquisition optique de la caméra sont intégrées aux données d'entrée du module informatisé de repérage.
- le module informatisé de tournage est adapté pour intégrer les données issues du signal de la caméra de tournage et les paramètres internes d'acquisition optique de la caméra de tournage.
le système comprend un dispositif adapté pour corriger toute déformation du champ optique, ce dispositif étant adapté pour intégrer les données caméra et pour envoyer en sortie les données caméra au module informatisé
de tournage.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints.
Sur les dessins :
- la figure 1 est une vue de l'espace réel - la figure 2 est une vue du système de tournage la figure 3 est une vue des deux systèmes de capteurs

6 - la figure 4 est un diagramme de fonctionnement du système de tournage la figure 5 est une vue du fonctionnement du système de capteurs optiques la figure 6 est un diagramme de fonctionnement du module informatisé de combinaison - la figure 7 est un diagramme de fonctionnement du système de tournage Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.
En se référant à la figure 1, on considère un espace réel 1. L'espace réel 1 comporte un certain nombre d'informations topographiques naturelles 2. Ces informations sont par exemple relatives à des objets géométriques de l'espace réel 1, tels que des points, des lignes, des surfaces et/ou des volumes.
Comme ligne, on pourra par exemple considérer des arêtes d'une structure, et comme point des intersections de deux de ces arêtes. A
titre de surface, on pourra par exemple considérer des surfaces pleines, telles qu'un capot de voiture, ou autre.
A titre de volume, on pourra par exemple se référer à des objets, tels qu'une voiture, ou un autre objet présent dans l'espace réel 1. Le référentiel réel 1' est un système de repérage de l'espace réel 1.
On décrit un système de tournage de film vidéo, selon un mode de réalisation, en configuration de tournage.
Un film vidéo est une suite d'images diffusées à une fréquence rapide (plusieurs images par seconde, par exemple 24 (cinéma), 25 (PAL) ou 30 (NTSC) images par seconde) à un spectateur. Cette suite d'images est par exemple projetée ou diffusée dans le cadre d'un film cinématographique, d'un téléfilm, d'un message informatif, d'un jeu vidéo, ou

7 autre. En particulier, cette diffusion ou projection peut être différée dans le temps par rapport au tournage. Cette séquence d'images relate un évènement se déroulant dans un espace réel 1.
A ce titre, on utilise une caméra de tournage 3 de tout type approprié pour filmer classiquement une telle scène. On utilise en particulier une caméra numérique pouvant acquérir plusieurs images par seconde, par exemple 24 images par seconde.
Comme représenté à la figure 2, la caméra 3 comporte une optique pouvant acquérir des images dans un champ optique 4, et reliée à un module informatisé de tournage 40.
Cette liaison est par exemple faite par un câble adapté, ou sans câble, par exemple par transmission radio ou autre. La caméra de tournage 3 est de n'importe quel type connu adapté, mais l'invention est particulièrement adaptée s'il est possible de faire varier le champ optique 4 au cours du tournage. En particulier, le champ optique 4 peut être fait varier en déplaçant la caméra de tournage 3 dans l'espace réel 1.
Ceci est en particulier le cas si la caméra de tournage 3 est mobile, de manière guidée, dans l'espace réel 1, en étant par exemple montée sur un rail 50 ou une grue 52 présentant un bras 4" articulé par rapport à un support 4"' selon un, deux ou trois degrés de liberté, et définissant un lieu des possibles pour la caméra de tournage 3. A titre d'alternative, on utilise une caméra de tournage 3 suffisamment compacte pour être déplaçable dans l'espace réel 1 en étant simplement portée par un opérateur.
Selon un mode de réalisation, la caméra de tournage 3 comporte un moniteur monté sur le boîtier de la caméra 3 et présentant un écran de contrôle 6 visible par l'opérateur filmant, et sur lequel le champ optique 4 acquis par la caméra est affiché (montré fermé sur la figure 2).

8 Le système de tournage comporte également un système de capteur 7 de la caméra de tournage 3 dans l'espace réel 1, représenté à la figure 3. Le système de capteur 7 comprend deux systèmes de capteurs 9, 10.
Le premier système de capteurs optiques 9 comprend un capteur optique 11 qui est une caméra optique par exemple tel que représenté à la figure 3.
Le capteur optique 11 a la particularité de présenter une localisation connue à tout moment par rapport à la caméra de tournage 3.
Par localisation, on entend ici que la position et l'orientation du capteur optique 11 par rapport à la caméra de tournage 3 sont connues à tout instant. Il s'agit en particulier des positions et orientations relatives des systèmes d'acquisition du capteur optique 11 et de la caméra 3 (matrice CCD pour celle-ci). Ceci peut par exemple être réalisé de manière simple en fixant le capteur optique 11 rigidement à la caméra de tournage 3, par exemple par l'intermédiaire d'une bride ou tout autre système mécanique adapté.
Le capteur optique 11 est caractérisé en particulier par un champ d'acquisition 13. On peut par exemple placer le capteur optique 11 de sorte qu'aucune partie de la caméra de tournage 3 n'obture une partie du champ d'acquisition 13, et qu'aucune partie du capteur optique 11 n'obture une partie du champ optique 4.
Dans un mode particulier de réalisation, on utilise un capteur optique 11 spécifiquement dédié à la tâche de repérage, et présentant des caractéristiques d'acquisition distinctes de la caméra de tournage 3. Ainsi, la caméra de tournage 3 peut être dédiée à sa tâche propre, qui est de filmer, et le capteur optique 11 à sa tâche propre, qui est de localiser.
S'il est prévu de fixer le capteur optique 11 à la caméra

9 de tournage, on peut prévoir pour le capteur optique 11 une caméra optique de faible encombrement, en particulier d'un encombrement au moins deux fois inférieur à l'encombrement de la caméra de tournage 3.
Ainsi, la gêne pour l'opérateur sera minimale.
On pourra en particulier choisir une caméra optique spécifiquement dédiée à l'obtention de la position de la caméra de tournage dans l'espace réel 1 qui présente une fréquence d'acquisition au moins deux fois celle de la caméra de tournage 3, par exemple de l'ordre de 100 images par seconde, permettant ainsi de lisser par calcul la position de la caméra de tournage 3 dans l'espace réel 1 pour chaque trame de temps. On peut en particulier également choisir une caméra optique présentant un champ optique (angle solide de prise de vue) 20 fois supérieur au champ optique 4 de la caméra de tournage, afin de maximiser l'information acquise de l'espace réel pouvant servir au calcul du positionnement de la caméra de tournage. Ainsi, on peut par exemple utiliser une lentille grand angle ( fish eye ou il de poisson , en anglais) présentant un angle d'acquisition supérieur à 160 degrés.
Le capteur optique 11 est adapté pour acquérir des informations relatives à l'espace réel 1, de manière à
pouvoir déterminer la position du capteur optique 11 dans l'espace réel 1.
En variante pour ce système de repérage, le premier système de capteurs optiques 9 peut comporter plusieurs capteurs optiques utilisés successivement ou simultanément.
Le système de tournage comprend également un module informatisé de repérage 8. Le module informatisé de repérage 8 est adapté pour déterminer des données de localisation dans le référentiel réel 1' de la caméra de tournage 3 à partir des données de localisation issues des différents capteurs du système de capteur 7, tel que représenté à la figure 4.
Le module informatisé de repérage 8 reçoit en entrée le signal issu d'un capteur et génère des données concernant la position de la caméra de tournage 3 en sortie. Le module 5 informatisé de repérage 8 est relié au capteur par un câble ou sans câble. En variante il peut recevoir des données de différents capteurs à la fois.
Dans un mode particulier de réalisation, le module

10 informatisé de repérage 8 reçoit des données de localisation 11' issues d'un capteur optique 11 du premier système de capteurs optiques 9.
Le module informatisé de repérage 8 peut recevoir des données de localisation issues de plusieurs capteurs optiques successivement ou simultanément.
En particulier, on peut prévoir, en configuration de tournage, d'acquérir des données de localisation dans l'espace réel 1 avec le capteur optique 11, et que le module informatisé de repérage 8 puisse déterminer, pour une acquisition faite par le capteur optique 11, à l'aide d'un modèle tridimensionnel 14 préétabli de l'espace réel 1, la position du capteur optique 11 dans l'espace réel 1 (voir figure 5). Ainsi, le module informatisé de repérage 8 déterminera la localisation la plus probable du capteur optique 11 dans l'espace réel, qui permette de faire correspondre les données acquises par le capteur optique 11 et le modèle tridimensionnel préétabli de l'espace réel 1, tel que représenté à la figure 5.
Connaissant la position du capteur optique 11 dans l'espace réel 1, et connaissant la position relative de la caméra de tournage 3 et du capteur optique 11, le module informatisé
de repérage 8 peut ainsi déterminer les données de localisation de la caméra de tournage 3 dans le référentiel réel 1'.
En variante la position de la caméra de tournage 3 est

11 directement déterminée sans une détermination explicite de la localisation du capteur optique 11.
Le modèle tridimensionnel 14 préétabli de l'espace réel 1 comprend par exemple des informations topographiques naturelles 2 de l'espace réel 1. Celui-ci est par exemple disponible par tout moyen approprié.
Le modèle tridimensionnel 14 est généré par le module informatisé de génération 33 lors d'une phase d'apprentissage, comme représenté à la figure 5.
Cette étape est par exemple réalisée peu de temps avant le tournage, afin que l'espace réel 1, au moment du tournage, corresponde au modèle pré-établi.
Dans un mode particulier de réalisation pour repérer la position de la caméra de tournage 3 le modèle tridimensionnel 14 ainsi généré est importé dans le module informatisé de repérage 8, et ce dernier établit une comparaison entre les informations topographiques naturelles 2 détectées par le capteur optique 11 et le modèle tridimensionnel préétabli 14 de l'espace réel 1 afin de repérer à tout moment, en configuration de tournage, la position effective dans l'espace réel 1 de la caméra de tournage 3 tel que représenté à la figure 5.
En variante, le capteur optique 11 transmet au module informatisé de génération 33 des informations topographiques 2 détectées par ledit capteur optique 11.
Un mode de réalisation particulier vient d'être décrit, permettant de déterminer la position de la localisation de la caméra de tournage 3 à partir d'un capteur optique 11 dédié. Celui-ci peut être orienté vers l'espace réel 1 filmé par la caméra de tournage 3. On peut également utiliser divers capteurs optiques 11 ayant diverses orientations. Le capteur optique 11 peut en variante être le même que la caméra de tournage 3. Dans un tel cas, on utilise la caméra de tournage 3 elle-même pour déterminer

12 sa position à partir des données topographiques naturelles 2.
En variante, on n'utilise pas de données topographiques naturelles, mais des marqueurs calibrés. Ceux-ci peuvent être disposés hors du champ optique 4 de la caméra de tournage 3, et on utilise alors un capteur optique dédié
pour les détecter. Le module informatisé de repérage 8 stocke en mémoire l'identité et la forme de chaque marqueur, et sa position dans l'espace réel 1. Le module informatisé de repérage 8 détermine la position de la caméra de tournage 3 à partir de l'image acquise du marqueur, la mémoire, et les positions respectives du capteur optique 11 et de la caméra de tournage 3.
Les données de position déterminées pour la caméra de tournage 3 peuvent comprendre six variables, et s'écrire par exemple sous la forme A=(x, y, z, u, v, w), où x, y, z correspondent à la position d'un point référence de la caméra de tournage 3 dans le référentiel réel 1', et u, v, w l'orientation de la caméra de tournage 3 dans ce référentiel 1'.
Selon un mode de réalisation, le second système de capteurs 10 comprend un capteur de changement de champ optique 12 tel que représenté à la figure 3.
Ce capteur de changement de champ optique 12 permet de déterminer un mouvement de la caméra de tournage 3.
Le capteur de changement de champ optique 12 peut être par exemple un capteur inertiel 15 tel qu'un cube inertiel ou un gyroscope. Dans un mode particulier de réalisation, le capteur inertiel 15 est fixé à la caméra de tournage 3 tel que représenté à la figure 2.
Il peut également s'agir d'un encodeur mécanique 16 fixé
sur le support de la caméra de tournage 3, tel que le bras articulé 4" comme représenté à la figure 2. Un tel encodeur enregistre les données sur l'évolution de la

13 position du support de la caméra de tournage 3 par rapport à une base. Par conséquent, ce mode est également appelé
par la suite mode mécanique .
En variante pour ce système de repérage, le second système de capteurs 10 peut comporter plusieurs capteurs de changement de champ optique 12 utilisés successivement ou simultanément. Par exemple, la caméra de tournage 3 est portée par un support monté sur une grue 52 portant plusieurs articulations et coulissant sur un rail 50 comme représenté à la figure 2. Le module informatisé de repérage 8 peut calculer la position de la caméra de tournage à
partir de l'information donnée par les encodeurs mécaniques 16 pour chaque degré de liberté, et la configuration du système (par exemple la longueur du bras articulé, ou la distance entre le point de pivot de la grue et le point de référence de la caméra de tournage).
Dans ce mode de réalisation, dans le cas du second système de capteurs 10, les données du capteur de changement de champ optique 12', concernant un mouvement physique de la caméra 3, sont directement intégrées dans les données d'entrée du module informatisé de repérage 8 de la position de la caméra de tournage 3.
En variante pour ce second système de capteurs 10, le module informatisé de repérage 8 peut recevoir des données de localisation issues de plusieurs capteurs de changement de champ optique successivement ou simultanément.
L'avantage de travailler également avec un capteur mécanique est que dans un espace sans repère topographique tel que le désert, le capteur optique est de faible efficacité.
Ainsi, la position de la caméra de tournage 3 issue de données détectées par le second système de repérage peut s'écrire par exemple sous la forme B=(x2, y2, z2, u2, v2, w2).
Dans un mode particulier de réalisation, ces informations

14 sont envoyées en entrée du module informatisé de repérage 8 et intégrées à la procédure de repérage de la position de la caméra de tournage 3 tel que représenté à la figure 4.
Ces deux systèmes de capteurs 9, 10 sont donc dédiés à être utilisés alternativement.
Le module informatisé de repérage 8 peut présenter plusieurs options afin de déterminer à tout moment la position dans l'espace réel 1 de la caméra de tournage 3.
Par exemple, dans le cas où le module informatisé de repérage 8 n'arrive pas à repérer suffisamment d'informations topographiques 2 pour déterminer à coup sûr la position dans l'espace réel 1 de la caméra de tournage 3, il peut par défaut considérer que la caméra de tournage 3 est immobile pendant cet instant. En réalité si le capteur optique 11 n'est pas capable de déterminer l'information topographique 2, c'est que le champ optique 4 de la caméra de tournage 3 est probablement obturé par un objet réel très proche. A la trame de temps suivante où le capteur optique 11 pourra déterminer suffisamment d'informations topographiques 2 la position dans l'espace tridimensionnel de la caméra de tournage 3 pourra à nouveau être déterminée.
En cas d'échec, le capteur de changement de champ optique 12 peut relayer le capteur optique 11 et fournir une information sur la position de la caméra de tournage 3.
Le système de tournage de films vidéo comprend un module informatisé de combinaison 21 qui permet de passer du premier système de capteurs optiques 9 au second système de capteurs 10 ou de combiner les deux systèmes de repérage simultanément comme représenté à la figure 4.
Dans un mode de réalisation représenté à la figure 6, les données de localisation obtenues avec le premier système de capteurs optiques 9 dans le mode optique, et les données de localisation obtenues avec le second système de capteurs 10 dans le mode mécanique via le module informatisé de repérage 8 sont intégrées au module 5 informatisé de combinaison 21.
Le module informatisé de combinaison 21 comprend un calculateur 19. Ce calculateur reçoit en entrée du module informatisé de repérage 8 les données de localisation obtenues dans ces deux modes et détermine la différence 10 sous forme d'une fonction résultat 20.
Cette fonction résultat 20 est comparée via le comparateur 22 intégré au module informatisé de combinaison 21, à une valeur seuil 23. La fonction comparaison 24 qui évalue la différence entre les données repérées par les capteurs

15 optique et mécanique est générée par le comparateur 22 et prend une valeur dans une liste de deux valeurs, chaque valeur étant attribuée à un capteur respectif.
Le sélecteur 25 également intégré au module informatisé de combinaison 21 intègre comme donnée d'entrée la fonction de comparaison 24 et en sortie émet le signal de sélection 26 du mode choisi parmi le mode optique et le mode mécanique.
Par exemple, si les données de localisation issues des deux modes sont très proches, on peut préférer utiliser le mode optique si on sait qu'à fonctionnement optimal des deux modes, il donne une meilleure précision. Si les données de localisation issues des deux modes sont très différentes, on peut préférer choisir le mode mécanique, si on sait qu'il y a une plus faible probabilité qu'il donne un résultat faux.
En variante, l'utilisateur peut passer manuellement du premier système de capteurs optiques 9 au second système de capteurs 10, et vice versa.
Dans un mode particulier de réalisation représenté à la

16 figure 7, le premier système de capteurs optiques 9 comprend un évaluateur 42 (représenté à la figure 5) adapté
pour évaluer le nombre de points détectables des informations topographiques naturelles 2 détectées, et un module de fiabilité 44 adapté pour intégrer les données de l'évaluateur 42 et donner en sortie un coefficient de fiabilité 46 sur les données enregistrées en mode optique.
Le module informatisé de combinaison 21 est adapté pour sélectionner une combinaison du mode optique et du mode mécanique et comprenant un pondérateur 48 tel que représenté à la figure 4, adapté pour pondérer les données de localisation issues du capteur optique 11 et du capteur de changement de champ optique 12 dans le processus de localisation de la caméra de tournage 3.
Ainsi, les données de position de la caméra de tournage peuvent s'écrire C=(x3 ; y3 ; z3 ; u3 ; v3 ; w3)=aA+(1-a)B, où a est un pondérateur réel compris entre 0 et 1 inclus. On note que différents pondérateurs peuvent être utilisés pour chaque champ x; y; z; u; y; w. Le pondérateur a peut être déterminé soit par choix de l'utilisateur, soit par traitement de l'image obtenue par le capteur optique 11, soit par différence entre les deux données de position obtenues, voir exemples décrits ci-dessus, ou autre.
Le pondérateur a peut être modifié au cours du temps, soit à volonté, soit pour chaque trame de temps, soit pour chaque prise de tournage, par exemple.
Le module informatisé de repérage 8 qui reçoit et traite les données capteurs fournit une information sur la localisation de la caméra de tournage 3 au module informatisé de tournage 40 tel que représenté à la figure 7, pour permettre de suivre la position de la caméra de tournage 3 tout au long de la prise de vue par la caméra de

17 tournage 3. Le module informatisé de repérage 8 communique avec le module informatisé de tournage 40 avec un câble ou sans câble.
Le système peut également comporter un encodeur mécanique externe 17, tel que représenté à la figure 4, qui enregistre les données sur l'évolution des paramètres internes d'acquisition optique 18 de la caméra 3 tels que le zoom, l'iris ou le focus.
Dans un mode particulier de réalisation, on peut prévoir que le système comporte un moyen de prendre en compte par exemple un changement de focale de l'optique de la caméra de tournage 3 en plaçant sur le zoom porté par la caméra 3 un encodeur mécanique externe 17 permettant de détecter le degré de rotation d'une bague de grossissement, pour que le module informatisé de repérage 8 prenne en compte le niveau de grossissement déterminé par des données transmises par l'encodeur mécanique externe 17 si la caméra de tournage 3 est utilisée comme capteur optique 11.
Le module informatisé de tournage de film vidéo 40 reçoit donc en entrée les données enregistrées par la caméra de tournage 3 et par le module informatisé de repérage 8.
Le module informatisé de tournage 40 peut également intégrer les paramètres internes d'acquisition optique 18.
Ces paramètres internes d'acquisition optique caractérisent la caméra de tournage 3 en tant que capteur optique. Ils sont disponibles pour une configuration optique donnée de la caméra de tournage 3. Ils sont par exemple fournis sous forme de métadonnées multiplexées avec le flux vidéo provenant de la caméra de tournage 3.
Le système de tournage comprend également un dispositif 30 adapté pour corriger toute déformation du champ optique, ce

18 dispositif étant adapté pour intégrer les données caméra 3' et pour envoyer en sortie les données caméra 3' au module informatisé de tournage 40.
En variante le module informatisé de tournage 40 comprend également un module informatisé d'animation 27. Ce module d'animation 27 peut par exemple comprendre une base de données d'animation 28 comprenant une ou plusieurs animations virtuelles 29.
Chaque animation comprend par exemple, pour chacune d'un ensemble de trames de temps correspondant à tout ou partie de la durée du film vidéo à
tourner, des caractéristiques d'objets tridimensionnels (point, ligne, surface, volume, texture,...) exprimé dans un référentiel virtuel. Chaque animation représente par exemple un évènement de réalité virtuelle augmentée. Par exemple, on peut prévoir dans la base de données d'animation, des animations représentant un personnage virtuel tridimensionnel, mobile ou non, un effet spécial (pluie, explosion, ...), ou autre.
Le module informatisé de tournage 40 comporte un module de composition 30. Le module de composition 30 importe une animation 29 du module d'animation 27 le long d'un lien 30.
Puis, le module informatisé de composition génère, pour la trame de temps en question, une image composite 31 de l'image réelle acquise par la caméra de tournage 3, et une projection d'une image virtuelle 32, correspondant à
l'objet virtuel 31 pour cette même trame de temps, la projection étant générée selon les données de localisation dans le référentiel réel 1' de la caméra de tournage 3.
Ainsi, l'image composite 31 comprend la superposition de l'image réelle, et de l'image virtuelle 32, comme si cette image virtuelle 32 était l'image d'un objet présent dans l'espace réel 1, acquise, pour cette trame de temps, par la caméra de tournage 3.
L'image composite 31 est alors

19 affichée sur l'écran de contrôle.
Ainsi, l'opérateur, filmant, peut, pour chaque trame de temps, visualiser, sur son écran de contrôle 6, la position et l'orientation de l'objet virtuel dans l'espace réel 1, selon son propre angle de vue, comme si cet objet virtuel était présent devant lui. Il peut ainsi adapter le cas échéant la position de la caméra de tournage 3 par rapport aux objets.
Dans un autre mode de réalisation on reconstruit des séquences manquantes en fonction des séquences filmées juste avant et juste après l'instant de la séquence manquante, et de la position exacte de la caméra de tournage 3.

Claims

REVENDICATIONS

1. Système de tournage de film vidéo dans un espace réel (1) défini dans un référentiel rée1(1'), comprenant :
~ une caméra de tournage (3), adaptée pour enregistrer une image réelle pour une pluralité de trames de temps distinctes, ~ un système de capteur (7) comprenant :
- un premier système de capteurs optiques (9) comprenant au moins un capteur optique (11) distinct de la caméra de tournage (3), et adapté
pour enregistrer des données dans un mode optique ;
-un second système de capteurs (10) comprenant au moins un capteur (12"), adapté pour enregistrer des données;
~ un module informatisé de repérage (8) adapté pour intégrer les données issues d'au moins un capteur du premier système de capteurs optiques (9) et pour déterminer des données de localisation (A) de la caméra de tournage (3) dans l'espace réel (1) à partir de ces données, le module informatisé de repérage (8) étant adapté pour intégrer les données issues d'au moins un capteur du second système de capteurs (10) et pour déterminer des données de localisation (B) de la caméra de tournage (3) dans l'espace réel (1) à partir de ces données, ~ un module informatisé de combinaison (21), adapté pour déterminer de manière répétée des données de localisation (C) dans le référentiel réel (1') de la caméra de tournage (3) à partir à la fois des données de localisation (A) déterminées dans le mode optique et des données de localisation (B) déterminées dans le deuxième mode.

2. Système de tournage selon la revendication 1, dans lequel le module informatisé de combinaison détermine la position (C) de la caméra de tournage par combinaison des positions (A) déterminée par le premier système de repérage, (B) déterminé par le second système de repérage, et d'un pondérateur (a) selon C=aA+(1-a)B, où le pondérateur (a) peut prendre une valeur 0, 1 ou comprise entre 0 et 1.

3. Système de tournage de films vidéo selon la revendication 2, dans lequel le module informatisé de combinaison (21) comprend un calculateur (19) adapté pour déterminer une différence entre les données de localisation obtenues dans le mode optique et le deuxième mode, pour générer ainsi une fonction résultat (20), et dans lequel le module informatisé de combinaison (21) comprend également un comparateur (22) adapté pour comparer la fonction à une valeur seuil (23), générant ainsi une fonction comparaison (24), et pour lequel la fonction comparaison (24) prend une valeur dans une liste de valeurs, et pour lequel le module informatisé de combinaison (21) comprend également un sélecteur (25) avec comme donnée d'entrée la fonction de comparaison (24) et en sortie le signal de sélection (26) de mode dans une liste (60) comprenant au moins le mode optique et le deuxième mode correspondant respectivement à
des valeurs de la fonction de comparaison, le pondérateur prenant respectivement la valeur 0 ou 1.

4. Système de tournage de film vidéo selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 comprenant un bouton adapté pour sélectionner mécaniquement un mode de la liste (60).

5. Système de tournage de film vidéo selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel le premier système de capteurs optiques (9) comprend un évaluateur (42) adapté pour évaluer un nombre de points détectables d' informations topographiques naturelles (2) détectées par le capteur optique, et un module de fiabilité (44) adapté pour intégrer les données de l'évaluateur (42) et donner en sortie un coefficient de fiabilité (46) sur les données enregistrées en mode optique, permettant de déterminer le pondérateur (48) des données de localisation issues du capteur optique (11) et du capteur (12").

6. Système de tournage de films vidéo selon la revendication 3 et 5 dans lequel le sélecteur (25) est adapté pour recevoir aussi en signal d'entrée le coefficient de fiabilité (46).

7. Système de tournage de films vidéo selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le second système de capteurs (10) comprend au moins un capteur de changement de champ optique (12), adapté pour déterminer un mouvement mécanique conduisant à un changement de champ optique (4) de la caméra de tournage (3), et adapté pour enregistrer des données de changement de champ optique dans un mode mécanique.

8. Système de tournage de film vidéo selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel le premier système de capteurs optiques (9) de la caméra de tournage (3) dans l'espace comprend au moins un capteur optique (11), présentant des données de localisation par rapport à
la caméra de tournage (3) connues pour chaque trame de temps, et adapté pour transmettre au module informatisé de repérage (8) les informations topographiques naturelles détectées par le capteur optique (11).

9. Système de tournage de film vidéo selon la revendication 7, dans lequel un module informatisé de repérage (8) compare les informations topographiques naturelles (2) détectées par le capteur optique (11) et un modèle tridimensionnel (14) préétabli de l'espace réel (1).

10. Système de tournage de film vidéo selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le système de repérage comprend un module informatisé de génération (33) adapté pour générer un modèle tridimensionnel (14) préétabli de l'espace réel (1), et dans lequel le capteur optique (11) est adapté pour transmettre au module informatisé de génération (33) des informations topographiques (2) détectées par ledit capteur optique (11).

11. Système de tournage de film vidéo selon la revendication 10 et l'une quelconque des revendications 7 à
8, dans lequel le capteur optique (11) est adapté pour transmettre simultanément au module informatisé de repérage (8) et au module informatisé de génération (33) des informations topographiques naturelles (2) détectées par ledit capteur optique (11), et dans lequel le module informatisé de génération (33) est adapté pour enrichir ledit modèle tridimensionnel (14) préétabli de l'espace réel (1) à partir des informations topographiques naturelles (2) détectées par la capteur optique (11).

12. Système de tournage de film vidéo selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel, en configuration de tournage, la caméra de tournage (3) et le capteur optique (11) sont attachés fixement l'un à l'autre.

13. Système de tournage de films vidéo selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel le capteur de changement de champ optique (12) est un capteur inertiel (15) solidaire de la caméra de tournage (3) et adapté pour enregistrer les données concernant l'évolution de la position de la caméra de tournage (3).

14. Système de tournage de films vidéo selon la revendication 13, dans lequel le capteur inertiel (15) comprend un gyroscope ou un cube inertiel.

15. Système de tournage de films vidéo selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel la caméra de tournage (3) est portée par un support mobile sur une base et le capteur de changement de champ optique (12) comprend un encodeur mécanique (16) fixé sur le support de la caméra de tournage (3) et adapté pour enregistrer les données concernant l'évolution de la position du support de la caméra de tournage (3).

16. Système de tournage de films vidéo selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, qui comprend un encodeur mécanique externe (17) des paramètres internes (18) de la caméra (3) adapté pour enregistrer les données sur l'évolution des paramètres internes d'acquisition optique (18) de la caméra (3) tels que le zoom, l'iris, la focale.

17. Système de tournage de films vidéo selon la revendication 16, dans lequel les données sur l'évolution des paramètres internes d'acquisition optique (18) de la caméra (3) sont intégrées aux données d'entrée du module informatisé de repérage (8).

18. Système de tournage de film vidéo selon l'une quelconque des revendications 1 à 17 dans lequel le module informatisé de tournage (40) est adapté pour intégrer les données (3') issues du signal de la caméra de tournage (3) et les paramètres internes d'acquisition optique (18) de la caméra de tournage (3).

19. Système de tournage de film vidéo selon l'une quelconque des revendications 1 à 18 comprenant un dispositif (30) adapté pour corriger toute déformation du champ optique, ce dispositif étant adapté pour intégrer les données caméra (3') et pour envoyer en sortie les données caméra (3') au module informatisé de tournage (40).