CH709013A2 - Colour filter for digital sensor and method for adjusting a photo-finish camera with such a filter. - Google Patents

Colour filter for digital sensor and method for adjusting a photo-finish camera with such a filter. Download PDF

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CH709013A2
CH709013A2 CH02122/13A CH21222013A CH709013A2 CH 709013 A2 CH709013 A2 CH 709013A2 CH 02122/13 A CH02122/13 A CH 02122/13A CH 21222013 A CH21222013 A CH 21222013A CH 709013 A2 CH709013 A2 CH 709013A2
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Pascal Richard
Fabien Blondeau
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Swiss Timing Ltd
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Abstract

L’invention a pour objet un filtre couleur pour capteur numérique formé d’une matrice bidimensionnelle de pixels, chaque pixel correspondant à une couleur donnée. Les pixels sont agencés selon au moins un motif de base répété sur une surface donnée, qui présente au moins trois pixels de trois couleurs différentes. Le filtre couleur est caractérisé en ce qu’il comprend une pluralité de motifs de base distincts, chacun de ces motifs présentant des propriétés optiques de sensibilité (S), de qualité couleur (Q) et de résolution (N) prédéfinies, et ce qu’il est subdivisé en une pluralité de zones (601–607) distinctes, correspondant chacune à une sous-matrice bidimensionnelle de pixels. Chacun des motifs de base est répété respectivement sur l’intégralité d’une zone (601–607).The subject of the invention is a color filter for a digital sensor formed of a two-dimensional matrix of pixels, each pixel corresponding to a given color. The pixels are arranged according to at least one repeated basic pattern on a given surface, which has at least three pixels of three different colors. The color filter is characterized in that it comprises a plurality of distinct basic patterns, each of these patterns having optical properties of sensitivity (S), color quality (Q) and resolution (N) predefined, and that it is subdivided into a plurality of distinct areas (601-607), each corresponding to a two-dimensional sub-array of pixels. Each of the basic patterns is repeated respectively over an entire area (601-607).

Description

Domaine techniqueTechnical area

[0001] La présente invention concerne un filtre couleur adaptatif pour capteur numérique matriciel, particulièrement adapté pour une caméra photofinish, ainsi qu’une méthode de réglage particulière associée à une telle caméra. The present invention relates to an adaptive color filter for digital matrix sensor, particularly suitable for a photofinish camera, and a particular adjustment method associated with such a camera.

Etat de la techniqueState of the art

[0002] Dans le cadre de la photographie numérique, on connaît depuis longtemps des capteurs photosensibles formés d’une mosaïque de pixels; les capteurs les plus employés pour des caméras numériques utilisent par exemple la technologie CCD (acronyme anglais pour charge-coupled device) ou CMOS (acronyme anglais pour complementary métal oxide semiconductor). Afin de produire des images en couleur, on applique à ces capteurs numériques des filtres couleur, qui se présentent également sous la forme d’une matrice de différentes couleurs, chacune des couleurs étant dédiée à un pixel du capteur auquel elle vient se superposer. La couleur qui doit être associée à chaque pixel sur l’image résultante est ensuite obtenue grâce à des algorithmes de traitement d’image. [0002] In the context of digital photography, photosensitive sensors formed of a mosaic of pixels have long been known; the sensors most used for digital cameras use, for example, CCD technology (charge-coupled device) or CMOS (complementary metal oxide semiconductor). In order to produce color images, color sensors are applied to these digital sensors, which are also in the form of a matrix of different colors, each of the colors being dedicated to a pixel of the sensor to which it is superimposed. The color that must be associated with each pixel on the resulting image is then obtained through image processing algorithms.

[0003] Un des filtres couleurs le plus connu et le plus utilisé est le filtre de Bayer, qui est la forme la plus classique de filtre RGB (R pour red, c’est-à-dire rouge, G pour green, c’est-à-dire vert, et enfin B pour blue, c’est-à-dire bleu, ces trois couleurs étant les couleurs de base permettant d’obtenir n’importe quelle autre par combinaison de synthèse additive). Un tel filtre utilise un motif de base couvrant 4 pixels, et qui est répété sur l’ensemble de la surface du capteur, avec deux pixels verts dans des coins opposés complétés par un pixel bleu et un pixel rouge. [0003] One of the best known and most used color filters is the Bayer filter, which is the most classic form of RGB filter (R for red, ie red, G for green, it is that is, green, and finally B for blue, that is, blue, these three colors being the basic colors allowing to obtain any other by combination of additive synthesis). Such a filter uses a basic pattern covering 4 pixels, which is repeated over the entire surface of the sensor, with two green pixels in opposite corners complemented by a blue pixel and a red pixel.

[0004] Un inconvénient de ce type de filtre couleur est la réduction considérable de la sensibilité du capteur numérique associé en raison de l’atténuation significative de la quantité de lumière qui lui parvient. En effet, une bonne partie des longueurs d’ondes étant absorbées par les différents filtres. Pour ces raisons, différentes variantes du filtre Bayer ont depuis été proposées, en remplaçant notamment l’un des deux pixels verts par un pixel blanc afin d’améliorer la sensibilité du capteur. Le motif de base modifié est dans ce cas également répété sur l’intégralité du filtre. A disadvantage of this type of color filter is the considerable reduction in the sensitivity of the associated digital sensor due to significant attenuation of the amount of light that reaches him. Indeed, a good part of the wavelengths being absorbed by the different filters. For these reasons, different variants of the Bayer filter have since been proposed, in particular by replacing one of the two green pixels with a white pixel in order to improve the sensitivity of the sensor. In this case, the modified basic pattern is also repeated on the entire filter.

[0005] Dans le domaine des compétitions sportives, on connaît par ailleurs des dispositifs auxiliaires de chronométrage basés sur la reconnaissance d’images, plus connus sous le nom de photo-finish. De tels systèmes permettent à un opérateur de départager des concurrents franchissant une ligne d’arrivée en visionnant des images prises successivement par une caméra haute définition centrée très précisément au niveau de la ligne d’arrivée. L’analyse de la séquence d’images, prises à des instants donnés successifs et correspondant par conséquent à différents temps chronométrés, permet de déterminer en différé, mais toutefois très rapidement après l’arrivée, des temps plus précis du franchissement de la ligne de chaque concurrent, par exemple au millième de seconde et de classer les concurrents de manière fiable. In the field of sports competitions, there are also known auxiliary timing devices based on image recognition, better known as photo-finish. Such systems allow an operator to decide between competitors crossing a finish line by viewing images taken successively by a high definition camera centered very precisely at the finish line. The analysis of the sequence of images, taken at successive given instants and consequently corresponding to different timed times, makes it possible to determine delayed, but nevertheless very quickly after the arrival, more precise times of the crossing of the line of each competitor, for example by the thousandth of a second and classify competitors reliably.

[0006] Les caméras utilisées par des dispositifs de type photo-finish comprennent souvent des capteurs CCD de type Linescan (plus connus sous l’acronyme LS-CCD) dont le débit de capture d’images est encore plus élevé que celui des caméras CCD usuelles, permettant ainsi une résolution temporelle allant jusqu’au dix-millième de seconde. Les premiers capteurs utilisés pour de telles caméras ont présenté une structure matricielle très particulière en forme de barreau, c’est-à-dire une seule colonne de pixels alignée très précisément sur la ligne d’arrivée. Désormais on a plutôt tendance à utiliser des capteurs matriciels standards à deux dimensions, la sélection de la colonne alignée sur la ligne d’arrivée pouvant alors être effectuée par logiciel. Cameras used by photo-finish type devices often include Linescan type CCD sensors (better known by the acronym LS-CCD) whose image capture rate is even higher than that of CCD cameras. customary, allowing a temporal resolution up to ten thousandths of a second. The first sensors used for such cameras have presented a very particular bar-shaped matrix structure, that is to say a single column of pixels aligned very precisely on the finish line. Nowadays we tend to use two-dimensional standard matrix sensors, so the selection of the column aligned with the finish line can be done by software.

[0007] Pour de telles caméras photofinish équipées de capteurs LS-CCD, des filtres du type RGB susmentionné peuvent bien sûr être employés pour obtenir des images couleurs. Néanmoins, ces filtres ne sont pas adaptés pour fournir une qualité adéquate dans tout type de conditions de course. En effet, en fonction par exemple de l’heure du déroulement de la compétition ou des conditions météorologiques, la luminosité ambiante peut fortement varier, et ainsi altérer fortement la qualité des images obtenues. Il en va de même de considérations relatives au type de course, qui conditionnent la vitesse des concurrents en fonction des épreuves et par suite les paramètres de prise de vue, incluant le temps d’exposition. For such photofinish cameras equipped with LS-CCD sensors, filters of the aforementioned RGB type can of course be used to obtain color images. Nevertheless, these filters are not suitable to provide adequate quality in any type of race conditions. Indeed, depending on for example the time of the course of the competition or weather conditions, the ambient brightness can vary greatly, and thus greatly alter the quality of the images obtained. The same goes for race type considerations, which condition the speed of competitors according to the events and consequently the shooting parameters, including the exposure time.

[0008] Il existe par conséquent un besoin pour des filtres couleur pour capteurs numériques exempts de ces limitations connues. [0008] There is therefore a need for color filters for digital sensors free of these known limitations.

Bref résumé de l’inventionBrief summary of the invention

[0009] Un but de la présente invention est de fournir un filtre couleur pour capteur numérique présentant de meilleures propriétés optiques. An object of the present invention is to provide a color filter for digital sensor having better optical properties.

[0010] Un autre but de la présente invention est de fournir une méthode de réglage efficace pour une caméra photo-finish utilisant un tel capteur. Another object of the present invention is to provide an effective control method for a photo-finish camera using such a sensor.

[0011] Ces buts sont atteints notamment grâce à un filtre couleur pour capteur numérique formé d’une matrice bidimensionnelle de pixels, chaque pixel correspondant à une couleur donnée. Les pixels sont agencés selon au moins un motif de base répété sur une surface donnée, qui présente au moins trois pixels de trois couleurs différentes. Le filtre couleur est caractérisé en qu’il comprend une pluralité de motifs de base distincts, chacun de ces motifs présentant des propriétés optiques de sensibilité, de qualité couleur et de résolution prédéfinies, et ce qu’il est subdivisé en une pluralité de zones distinctes, correspondant chacune à une sous-matrice bidimensionnelle de pixels, chacun des motifs de base étant répété respectivement sur l’intégralité d’une zone correspondante. These goals are achieved in particular by a color filter for digital sensor formed of a two-dimensional array of pixels, each pixel corresponding to a given color. The pixels are arranged according to at least one repeated basic pattern on a given surface, which has at least three pixels of three different colors. The color filter is characterized by comprising a plurality of distinct basic patterns, each of which patterns has optical properties of predefined sensitivity, color quality, and resolution, and is subdivided into a plurality of distinct areas. , each corresponding to a two-dimensional sub-matrix of pixels, each of the basic patterns being repeated respectively over the entirety of a corresponding zone.

[0012] Ces buts sont également atteints grâce à un procédé de réglage pour une caméra photo-finish selon utilisant un tel filtre couleur, caractérisée en ce qu’elle comprend les étapes suivantes: These goals are also achieved by a setting method for a photo-finish camera according to using such a color filter, characterized in that it comprises the following steps:

[0013] Des formes d’exécution particulières de l’invention sont définies dans les revendications dépendantes. Particular embodiments of the invention are defined in the dependent claims.

[0014] Un avantage de la présente invention est de permettre d’optimiser en permanence les propriétés optiques de photos couleurs obtenues par le biais d’un tel filtre, quelles que soient les conditions d’utilisation. An advantage of the present invention is to continuously optimize the optical properties of color photos obtained through such a filter, regardless of the conditions of use.

[0015] Un autre avantage de la solution proposée est de permettre une mise en œuvre simple de l’ajustement des paramètres optiques choisis pour une prise de vue. Another advantage of the proposed solution is to allow a simple implementation of the adjustment of the optical parameters chosen for a shooting.

Brève description des figuresBrief description of the figures

[0016] Des exemples de mise en œuvre de l’invention avantageux sont indiqués dans la description et illustrés par les figures annexées dans lesquelles: <tb>la fig. 1<SEP>illustre respectivement une vue dessus d’une caméra photofinish utilisée dans le cadre de l’invention, alignée sur une ligne d’arrivée; <tb>la fig. 2<SEP>illustre un schéma d’un filtre selon un mode de réalisation préférentiel de l’invention; <tb>la fig. 3<SEP>illustre un filtre et ses différents motifs de base répliqués sur différentes zones selon un mode de réalisation préférentiel de l’invention; <tb>la fig. 4<SEP>illustre un schéma des différentes étapes d’un procédé de réglage pour une caméra photofinish utilisée dans le cadre de la présente invention.Examples of implementation of the advantageous invention are indicated in the description and illustrated by the appended figures in which: <tb> fig. 1 <SEP> respectively illustrates a top view of a photofinish camera used in the context of the invention, aligned with a finish line; <tb> fig. 2 <SEP> illustrates a scheme of a filter according to a preferred embodiment of the invention; <tb> fig. 3 <SEP> illustrates a filter and its different basic patterns replicated on different areas according to a preferred embodiment of the invention; <tb> fig. 4 <SEP> illustrates a diagram of the various steps of an adjustment method for a photofinish camera used in the context of the present invention.

Exemple(s) de modes de réalisation de l’inventionExample (s) of Embodiments of the Invention

[0017] La fig. 1 montre un schéma de principe d’une caméra photo-finish utilisée dans le cadre de la présente invention. La caméra photo-finish 3, de préférence LS-CDD, est alignée sur une ligne d’arrivée 2 d’une piste 1 comprenant de préférence plusieurs couloirs 10 dans lesquels évoluent les différents concurrents. On notera que l’exemple d’une piste 1 d’athlétisme est totalement indicatif et non limitative, des caméras photo-finish 3 pouvant être également utilisées dans des courses cyclistes, des courses automobiles sur circuit, ou encore pour des courses de chevaux. FIG. 1 shows a block diagram of a photo-finish camera used in the context of the present invention. The photo-finish camera 3, preferably LS-CDD, is aligned on a finish line 2 of a track 1 preferably comprising several lanes 10 in which the various competitors operate. Note that the example of an athletics track 1 is totally indicative and not limiting, photo-finish cameras 3 can also be used in cycling races, track racing, or for horse racing.

[0018] La caméra photo-finish 3 comprend de préférence 4 degrés de liberté, dont trois en rotation et un en translation. Sur la fig. 1 , seuls le degré de liberté en translation T et un premier degré de liberté en rotation R1 autour d’un axe vertical sont illustrés; néanmoins la caméra est de préférence montée rotative autour d’une rotule 8 qui possède simultanément des deuxième et troisième degrés de liberté en rotation R2.R3 supplémentaires afin de gérer l’alignement de l’axe optique 4 de la caméra 3 sur la ligne d’arrivée 2. La caméra photo-finish 3 comprend un capteur numérique 6 formé d’une matrice de pixels, ainsi qu’un dispositif de traitement d’images 7 fournissant un signal numérique 9 en sortie correspondant à l’image détectée par le capteur. Afin de former des images en couleur, la caméra photo-finish 3 comprend par ailleurs un filtre couleur 60 particulier dont les propriétés optiques peuvent être ajustées selon différents paramètres prédéfinis, discutés plus loin. Selon un mode de réalisation préférentiel, ce filtre couleur 60 est apposé directement sur les pixels du capteur numérique 6, de telle sorte que par abus de langage on parle de pixels également pour le filtre afin de dénommer les différentes couleurs recouvrant respectivement chaque pixel du capteur numérique 6. The photo-finish camera 3 preferably comprises 4 degrees of freedom, including three in rotation and one in translation. In fig. 1, only the degree of freedom in translation T and a first degree of freedom in rotation R1 about a vertical axis are illustrated; nevertheless, the camera is preferably rotatably mounted around a ball joint 8 which simultaneously possesses additional second and third degrees of freedom in rotation R2.R3 in order to manage the alignment of the optical axis 4 of the camera 3 on the line d 2. The photo-finish camera 3 comprises a digital sensor 6 formed of a matrix of pixels, as well as an image processing device 7 supplying a digital signal 9 at the output corresponding to the image detected by the sensor. . In order to form color images, the photo-finish camera 3 furthermore comprises a particular color filter 60 whose optical properties can be adjusted according to various predefined parameters, discussed below. According to a preferred embodiment, this color filter 60 is affixed directly to the pixels of the digital sensor 6, so that by language abuse we speak of pixels also for the filter in order to denominate the different colors respectively covering each pixel of the sensor digital 6.

[0019] Un tel filtre couleur 60 selon un mode de réalisation préférentiel de l’invention est illustré schématiquement à la fig. 2 , sur laquelle on peut distinguer une pluralité de zones 600 recouvrant l’intégralité des colonnes et des lignes de pixels, référencées respectivement 61 et 62, et qui correspondent à la largeur et la hauteur totale du filtre couleur 60. Comme on le verra à la lumière de la description de la fig. 3 suivante, chacune de ces différentes zones 600 est destinée à présenter un motif de base présentant des propriétés optiques spécifiques distinctes, permettant ainsi d’adapter les paramètres de prise de vue en fonction de la zone 600, et donc du motif de base correspondant, qui est choisi. Selon de mode de réalisation préférentiel illustré, chacune des zones s’étend sur l’intégralité des lignes de pixels 62, c’est-à-dire l’intégralité de la hauteur du capteur, soit typiquement 2048 pixels. Une telle configuration d’un filtre couleur 60 est particulièrement avantageuse pour une caméra photo-finish qui n’utilise qu’au plus quelques colonnes de pixels alignées sur la ligne d’arrivée, mais toutefois des colonnes de hauteur maximale, puisque celle-ci définit la hauteur de l’image qui a été prise. On peut toutefois imaginer, dans le cadre de la présente invention, une subdivision en zones 600 formées de matrices bi-dimensionnelles dont la hauteur peut être choisie à l’aide d’un logiciel et qui pourraient donc ne pas s’étendre sur toute la hauteur du filtre, c’est-à-dire l’intégralité de ses lignes de pixels 62. Selon ce mode de réalisation préférentiel, le filtre couleur 60 comprend par ailleurs de préférence entre 1024 et 2048 colonnes de pixels. Such a color filter 60 according to a preferred embodiment of the invention is illustrated schematically in FIG. 2, on which can be distinguished a plurality of zones 600 covering the entirety of the columns and rows of pixels, respectively referenced 61 and 62, and which correspond to the width and the total height of the color filter 60. As will be seen from FIG. the light of the description of FIG. 3, each of these different zones 600 is intended to present a basic pattern having distinct specific optical properties, thus making it possible to adapt the shooting parameters as a function of the area 600, and therefore of the corresponding basic pattern, who is chosen. According to preferred embodiment illustrated, each of the areas extends over all the rows of pixels 62, that is to say the entire height of the sensor, typically 2048 pixels. Such a configuration of a color filter 60 is particularly advantageous for a photo-finish camera that uses at most a few columns of pixels aligned on the finish line, but columns of maximum height, since this sets the height of the image that was taken. However, it is conceivable, in the context of the present invention, to subdivide into zones 600 formed of two-dimensional matrices whose height may be chosen by means of software and which may therefore not extend over the entire the height of the filter, that is to say the entirety of its lines of pixels 62. According to this preferred embodiment, the color filter 60 also preferably comprises between 1024 and 2048 columns of pixels.

[0020] La fig. 3 représente un filtre selon un mode de réalisation préférentiel de l’invention comprenant une pluralité de zones différentes, ici au nombre de 7, auxquelles sont associés des motifs de base respectifs spécifiques. Ainsi un premier motif M1, qui correspond au premier motif RGB classique avec 2 pixels verts G complétés par un pixel rouge R et un pixel bleu B, est répété sur l’ensemble de la première zone 601, un deuxième motif M2 est répété sur l’ensemble de la deuxième zone 602 etc. jusqu’au septième motif sur la septième zone 607. FIG. 3 represents a filter according to a preferred embodiment of the invention comprising a plurality of different zones, here 7 in number, with which are associated respective specific basic patterns. Thus, a first pattern M1, which corresponds to the first conventional RGB pattern with 2 green pixels G complemented by a red pixel R and a blue pixel B, is repeated over the whole of the first area 601, a second pattern M2 is repeated on the first area. whole second zone 602 etc. to the seventh ground on the seventh zone 607.

[0021] Comme on peut le constater sur la fig. 3 , chacune des zones 601 à 607 s’étend sur l’intégralité des lignes de pixels 62, c’est-à-dire sur la hauteur du filtre tout entier. La largeur de chacune de ces zones est comprise de préférence entre 100 et 200 pixels, et la largeur totale du filtre couleur 60, correspondant à la l’intégralité du nombre de colonnes 61, est comprise de préférence entre 1024 et 2048 pixels. Ces largeurs de zones sont référencées respectivement 611 pour celle de la première zone 601, 612 pour celle de la pour la deuxième zone 602, 613 pour celle de la troisième zone 603, 614 pour celle de la quatrième zone 604, 615 pour celle de la cinquième zone 605, 616 pour celle de la sixième zone 606, et enfin 617 pour celle de la septième zone 607. Selon le mode de réalisation préférentiel illustré par les fig. 2 et 3 , chacune des zones 600 a la même largeur, de telle sorte que les largeurs 611 à 617 sont identiques. Toutefois, selon un autre mode de réalisation préférentiel, il serait envisageable d’ajuster la largeur de chacune des différentes zones du filtre en fonction de leur probabilité d’usage, déterminée empiriquement ou statistiquement. Ainsi on pourra octroyer une largeur plus importante à une zone sur laquelle le motif de base répété a des propriétés optiques optimisées pour des conditions d’utilisation normales. Pour une caméra photo-finish 3 utilisant un tel filtre couleur 60 dans le cadre de compétitions d’athlétisme, conditionnant un défilement d’environ 1000 lignes par secondes, on pourra par exemple définir un motif associé aux luminosités moyennes diurnes et nocturnes, et augmenter les largeurs des zones sur lesquelles sont répétés ces motifs, et ce afin de minimiser les mouvements physiques de la caméra une fois que la ligne d’arrivée 2 est alignée sur l’une de ces zones. As can be seen in FIG. 3, each of the areas 601 to 607 extends over all of the pixel lines 62, i.e. the height of the entire filter. The width of each of these zones is preferably between 100 and 200 pixels, and the total width of the color filter 60, corresponding to the entire number of columns 61, is preferably between 1024 and 2048 pixels. These widths of zones are referenced respectively 611 for that of the first zone 601, 612 for that of the second zone 602, 613 for that of the third zone 603, 614 for that of the fourth zone 604, 615 for that of the fifth zone 605, 616 for that of the sixth zone 606, and finally 617 for that of the seventh zone 607. According to the preferred embodiment illustrated in FIGS. 2 and 3, each of the zones 600 has the same width, so that the widths 611 to 617 are identical. However, according to another preferred embodiment, it would be possible to adjust the width of each of the different filter areas according to their probability of use, determined empirically or statistically. Thus, it will be possible to grant a larger width to an area on which the repeated basic pattern has optical properties optimized for normal use conditions. For a photo-finish camera 3 using such a color filter 60 in the context of athletic competitions, conditioning a scroll of about 1000 lines per second, it will be possible, for example, to define a pattern associated with the average diurnal and nocturnal luminosities, and to increase the widths of the zones on which these patterns are repeated, in order to minimize the physical movements of the camera once the finish line 2 is aligned with one of these zones.

[0022] En procédant à une analyse détaillée de chacun des motifs utilisée par le filtre 60 de la fig. 3 , on constate que chacun des motifs de base contient systématiquement au moins un pixel rouge R, vert G, et bleu B, et que: By performing a detailed analysis of each of the patterns used by the filter 60 of FIG. 3, it is found that each of the basic patterns systematically contains at least one red pixel R, green G, and blue B, and that:

[0023] Les propriétés optiques obtenues à l’aide de chaque motif de base sont conditionnés, entre autres, par les 3 paramètres suivants: The optical properties obtained using each basic pattern are conditioned, inter alia, by the following 3 parameters:

[0024] Pour évaluer globalement les performances optiques de chaque motif, on pourra de préférence multiplier les scores obtenus pour chacun des paramètres S, Q, et N ci-dessus; toutefois le choix du motif pourra être effectué en tenant compte d’une pondération éventuelle, notamment sur le paramètre de sensibilité S. To evaluate overall the optical performance of each pattern, it will be possible to multiply the scores obtained for each of the parameters S, Q, and N above; however, the choice of the pattern can be made taking into account any weighting, especially on the sensitivity parameter S.

[0025] On peut constater que sur les sept motifs illustrés, au moins deux motifs de base comprennent un nombre différent de pixels blancs W, comme par exemple le quatrième motif M4 et le sixième motif M6, ce qui permet d’ajuster la sensibilité à au moins trois niveaux distincts (fort-moyen-faible) en comptant les motifs de base qui ne comprennent aucun pixel blanc W est qui ne sont par conséquent pas adaptés pour de faibles luminosités. Par ailleurs, le fait que le nombre de pixels P1–P7 des motifs de base M1–M7 soient compris, selon le mode de réalisation préférentiel illustré à la fig. 3 , entre 3 et 6, soit un nombre très restreint, facilite le processus de traitement d’image dont la complexité est comparable à celle d’un filtre Bayer RGB standard à 4 pixels. Enfin, le fait que chacun des motifs de base M1–M7 s’étende au plus sur 4 colonnes ou sur 4 lignes permet de choisir un bon compromis entre la qualité couleur Q et la résolution N de l’image obtenue, tout en laissant un choix important de nombres de motifs de base, de préférence supérieur à 6 afin de pouvoir s’adapter au plus grand nombre de type de courses et de conditions météos possibles, avec pour chaque type de course au moins 3 scénarios de base en termes de luminosité, typiquement favorable pour un temps clair, moyen pour un temps nuageux et défavorable pour un déroulement de nuit. It can be seen that, of the seven patterns illustrated, at least two basic patterns comprise a different number of white pixels W, for example the fourth pattern M4 and the sixth pattern M6, which makes it possible to adjust the sensitivity to at least three distinct levels (strong-medium-low) by counting the basic patterns that do not include any white pixel W is that are therefore not suitable for low brightness. Moreover, the fact that the number of pixels P1-P7 of the basic patterns M1-M7 are included, according to the preferred embodiment illustrated in FIG. 3, between 3 and 6, a very small number, facilitates the image processing process whose complexity is comparable to that of a standard 4-pixel Bayer RGB filter. Finally, the fact that each of the basic patterns M1-M7 extends over at most 4 columns or 4 lines makes it possible to choose a good compromise between the color quality Q and the resolution N of the image obtained, while leaving a a large choice of basic pattern numbers, preferably greater than 6, in order to adapt to as many types of races and weather conditions as possible, with for each type of race at least 3 basic scenarios in terms of brightness , typically favorable for a clear day, average for a cloudy day and unfavorable for a night run.

[0026] Une caractéristique particulièrement avantageuse des différents motifs de base M1–M7 choisis selon le mode de réalisation préférentiel de l’invention et qui sont illustrés sur la fig. 3 , est qu’ils permettent un choix aléatoire d’ensembles de colonnes adjacentes pour des propriétés optiques de sensibilité S, de qualité couleur Q, et de résolution N identiques, et ne nécessitent ainsi pas d’ajustement logiciel sur un ensemble de colonnes spécifiques d’une zone. On peut en effet vérifier que pour n’importe lequel des motifs M1–M7, seules les largeurs respectives N1–N7 en nombre de pixels conditionnent les propriétés de sensibilité S de l’ensemble des colonnes sélectionnées, les autres paramètres étant à ce moment-là d’ores et déjà figés: A particularly advantageous characteristic of the various basic patterns M1-M7 chosen according to the preferred embodiment of the invention and which are illustrated in FIG. 3, is that they allow a random selection of adjacent column sets for optical properties of sensitivity S, of color quality Q, and of identical resolution N, and thus do not require software adjustment on a set of specific columns. of an area. It can indeed be verified that for any of the patterns M1-M7, only the respective widths N1-N7 in number of pixels condition the sensitivity properties S of all the selected columns, the other parameters being at that moment. there already frozen:

[0027] Cette propriété est particulièrement intéressante pour l’usage d’un filtre couleur 60 qui serait intégré dans une caméra photo-finish 3, dont on pourrait alors se dispenser d’une étape de réglage fin après avoir déterminé le motif à utiliser et donc la zone correspondante. This property is particularly interesting for the use of a color filter 60 which would be integrated in a photo-finish camera 3, which could then dispense with a fine adjustment step after determining the pattern to use and therefore the corresponding area.

[0028] La fig. 4 illustre une séquence d’étapes de réglage d’une caméra photofinish 3 selon un mode de réalisation préférentiel de l’invention. Fig. 4 illustrates a sequence of adjustment steps of a photofinish camera 3 according to a preferred embodiment of the invention.

[0029] Suite à une première étape E1 de choix d’un motif de base présentant des propriétés optiques de sensibilité S, de qualité couleur Q et de résolution N prédéfinies en fonction de paramètres de course telles que les conditions météorologiques et le type de course (la vitesse de défilement du nombre de lignes de pixels par seconde pouvant varier de 1000 lignes par secondes pour de l’athlétisme à plus de 10000 lignes par seconde pour des courses automobiles, la vitesse pour des courses cyclistes et de chevaux étant de l’ordre de 3000 lignes par seconde), on déplace physiquement la caméra photo-finish 3 lors d’une deuxième étape E2 de telle sorte que la ligne d’arrivée 2 de la course chronométrée soit positionnée en regard d’une zone correspondant audit motif de base sélectionné. Ce problème ne présentant pas de solution unique au vu des degrés de libertés en jeu, c’est-à-dire le degré de liberté en translation T et les trois degrés de liberté en rotation R1,R2,R3, on pourra à cet effet adopter des algorithmes de cinématique inverse comme ceux utilisé dans la robotique afin de trouver la solution nécessitant le moins de manipulations possibles, avec éventuellement des pondérations sur certains des degrés de libertés que l’on souhaite figer définitivement autant que faire se peut. Following a first step E1 of choosing a basic pattern having optical properties of sensitivity S, color quality Q and resolution N predefined according to race parameters such as weather conditions and the type of race (the speed of scrolling the number of lines of pixels per second can vary from 1000 lines per second for athletics to more than 10000 lines per second for car races, the speed for cycling and horse races being of order of 3000 lines per second), the photo-finish camera 3 is physically moved during a second step E2 so that the finish line 2 of the timed race is positioned opposite an area corresponding to said pattern of selected base. This problem does not have a single solution in view of the degrees of freedom involved, that is to say the degree of freedom in translation T and the three degrees of freedom in rotation R1, R2, R3, we can for this purpose adopt inverse kinematics algorithms such as those used in robotics in order to find the solution requiring the least possible manipulations, possibly with weights on some of the degrees of freedom that we wish to freeze as much as possible.

[0030] Enfin une troisième étape E3 d’ajustement logiciel d’un ensemble de colonnes adjacentes, dépendant du motif de base de la zone sélectionnée, pourra être effectuée par exemple à l’aide d’un réticule, comme dans la solution proposée dans le brevet EP0898249. Il s’agira toutefois simplement de choisir un nombre de colonnes correspondant à la largeur N dudit motif de base sélectionné parmi les motifs M1–M7, mais pas de sélectionner des colonnes particulières parmi les colonnes de la zone correspondante. Pour aligner l’ensemble de colonnes adjacentes sur la ligne d’arrivée 2, il faudrait en théorie à aligner la colonne centrale de cet ensemble sur la ligne d’arrivée 2 pour des nombres impairs de colonnes, et la ligne d’arrivée 2 entre les deux colonnes pour un nombre pair de colonnes Cette dernière étape d’alignement est toutefois très simple en pratique lorsqu’on utilise un réticule tel que mentionné précédemment et que la colonne traversée par le réticule est sélectionnée par défaut. Il suffit alors de compléter cette colonne traversée par le réticule aléatoirement par des colonnes adjacentes jusqu’à obtenir le nombre souhaité correspondant à la largeur du motif sélectionné. Finally, a third software adjustment step E3 of a set of adjacent columns, depending on the basic pattern of the selected area, may be performed for example using a reticle, as in the solution proposed in patent EP0898249. However, it will simply be necessary to choose a number of columns corresponding to the width N of said base pattern selected from the M1-M7 patterns, but not to select particular columns from the columns of the corresponding zone. To align the set of adjacent columns on the finish line 2, it would theoretically be necessary to align the center column of this set on the finish line 2 for odd numbers of columns, and the finish line 2 between However, this last alignment step is very simple in practice when using a reticle as mentioned above and the column traversed by the reticle is selected by default. It is then sufficient to complete this column crossed by the reticle randomly by adjacent columns until the desired number corresponding to the width of the selected pattern.

[0031] On comprendra toutefois que les motifs M1–M7 n’ont été donnés qu’à titre d’exemple pour illustrer un mode de réalisation particulièrement préféré. Toutefois, d’autres motifs de base, comme par exemple un motif RGB 2*2 avec des colonnes de pixels blancs W intercalaires, pourraient aussi être envisagés pour correspondre à des conditions de luminosité extrêmement défavorables. Le motif de base serait alors constitué de deux lignes, comme un motif RGB classique, mais non pas de 2 colonnes, mais de 4 (une de deux pixels blancs W, une de pixels rouge-vert R–G, puis une autre de deux pixels blancs W, suivie d’une de deux pixels vert-bleu G–B). Un tel motif présente néanmoins des problèmes de résolution en raison du nombre de colonnes de pixels élevé qui doivent être employées. Similairement encore un motif de 16 pixels (4*4) d’un filtre RGB dont les dimensions seraient doublées, c’est-à-dire une matrice de 2*2 pixels de rouge R, de bleu B, et deux telles matrices de 2*2 pixels de vert dans les coins opposés de la matrice 4*4. Un tel motif présenterait des avantages en termes de «binning», c’est-à-dire la diminution des effets de bruit en raison du regroupement de pixels adjacents de même couleur avant amplification et numérisation, mais résulterait parallèlement en une diminution de la résolution, et ne permettrait plus non plus la sélection aléatoire d’un nombre de colonnes adjacents, comme dans la troisième étape E3 ci-dessus. However, it will be understood that the M1-M7 patterns have been given by way of example to illustrate a particularly preferred embodiment. However, other basic patterns, such as a 2 * 2 RGB pattern with interposed white W pixel columns, could also be envisioned to match extremely adverse light conditions. The basic pattern would then consist of two lines, like a classic RGB pattern, but not two columns, but four (one of two white pixels W, one of red-green pixels R-G, then one of two white pixels W, followed by one of two green-blue pixels G-B). Such a pattern nevertheless has resolution problems because of the number of high pixel columns that must be employed. Similarly still a pattern of 16 pixels (4 * 4) of a RGB filter whose dimensions would be doubled, that is to say a matrix of 2 * 2 pixels of red R, blue B, and two such matrices of 2 * 2 pixels of green in the opposite corners of the 4 * 4 matrix. Such a pattern would have advantages in terms of "binning", that is to say the reduction of the effects of noise due to the grouping of adjacent pixels of the same color before amplification and digitization, but would result in parallel in a decrease in the resolution , and no longer allow the random selection of a number of adjacent columns, as in the third step E3 above.

[0032] Par ailleurs, un autre triptyque de couleurs pourrait également être envisagé pour effectuer la synthèse de couleur de chaque pixel, comme par exemple du cyan, du magenta et du jaune en lieu et place du rouge, du vert et du bleu. Furthermore, another color triptych could also be envisaged to perform the color synthesis of each pixel, such as cyan, magenta and yellow instead of red, green and blue.

Claims (10)

1. Filtre couleur (60) pour capteur numérique (6), ledit filtre couleur (60) étant formé d’une matrice bidimensionnelle de pixels, chaque pixel correspondant à une couleur donnée, lesdits pixels étant agencés selon au moins un motif de base répété sur une surface donnée, ledit motif de base présentant au moins trois pixels de trois couleurs différentes, ledit filtre couleur (60) étant caractérisé en qu’il comprend une pluralité de motifs de base distincts, chacun desdits motifs présentant des propriétés optiques de sensibilité (S), de qualité couleur (Q) et de résolution (N) prédéfinies, et ce qu’il est subdivisé en une pluralité de zones (600) distinctes, correspondant chacune à une sous-matrice bidimensionnelle de pixels, chacun desdits motifs de base étant répété respectivement sur l’intégralité d’une dite zone (600) correspondante.A color filter (60) for a digital sensor (6), said color filter (60) being formed of a two-dimensional matrix of pixels, each pixel corresponding to a given color, said pixels being arranged according to at least one repeated basic pattern on a given surface, said base pattern having at least three pixels of three different colors, said color filter (60) being characterized by comprising a plurality of distinct basic patterns, each of said patterns having optical sensitivity properties ( S), of predefined color quality (Q) and resolution (N), and that it is subdivided into a plurality of distinct areas (600), each corresponding to a two-dimensional sub-array of pixels, each of said basic patterns being repeated respectively over the entirety of a said corresponding zone (600). 2. Filtre couleur (60) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune desdites zones (600) s’étend sur l’ensemble des lignes de pixels (62) dudit filtre.2. Color filter (60) according to claim 1, characterized in that each of said zones (600) extends over all the rows of pixels (62) of said filter. 3. Filtre couleur (60) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites zones (600) ont une largeur variable.3. Color filter (60) according to one of the preceding claims, characterized in that said zones (600) have a variable width. 4. Filtre couleur (60) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que tous les motifs de base comprennent au moins un pixel bleu (B), un pixel vert (G) et un pixel rouge (R), et que au moins certains motifs de base comprennent par ailleurs au moins un pixel blanc (W).4. Color filter (60) according to one of the preceding claims, characterized in that all the basic patterns comprise at least one blue pixel (B), one green pixel (G) and one red pixel (R), and that at least some basic patterns further comprise at least one white pixel (W). 5. Filtre couleur (60) selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’il comprend une pluralité de motifs de base comprenant un nombre différent de pixels blancs (W).5. Color filter (60) according to claim 4, characterized in that it comprises a plurality of basic patterns comprising a different number of white pixels (W). 6. Filtre couleur (60) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre de pixels desdits motifs de base est compris entre 3 et 6.6. Color filter (60) according to one of the preceding claims, characterized in that the number of pixels of said basic patterns is between 3 and 6. 7. Filtre couleur (60) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque motif de base s’étend au plus sur 4 lignes de pixels et 4 colonnes de pixels.7. Color filter (60) according to one of the preceding claims, characterized in that each basic pattern extends at most on 4 rows of pixels and 4 columns of pixels. 8. Caméra photo-finish (3) comprenant un filtre couleur (60) selon l’une des revendications précédentes ainsi qu’un capteur numérique (6) matriciel, ladite caméra photo-finish (3) étant montée rotative autour d’une rotule (8) possédant trois degrés de liberté en rotation (R1, R2, R3), et possède par ailleurs un degré de liberté en translation (T) dans le sens du déroulement de la course.8. Photo-finish camera (3) comprising a color filter (60) according to one of the preceding claims and a digital sensor (6) matrix, said photo-finish camera (3) being rotatably mounted around a ball joint (8) having three degrees of freedom in rotation (R1, R2, R3), and also has a degree of freedom in translation (T) in the direction of the course of the race. 9. Procédé de réglage pour une caméra photo-finish (3) selon la revendication 8, caractérisée en ce qu’elle comprend les étapes suivantes: – une première étape (E1) de choix d’un motif de base présentant des propriétés optiques de sensibilité (S), de qualité couleur (Q) et de résolution (N) prédéfinies en fonction de paramètres de course; – une deuxième étape (E2) de déplacement de ladite caméra photofinish (3) de telle sorte que la ligne d’arrivée (2) de la course chronométrée soit positionnée en regard d’une zone correspondant audit motif de base sélectionné; – une troisième étape (E3) d’ajustement logiciel d’un ensemble de colonnes adjacentes, dont le nombre correspond à la largeur dudit motif de base sélectionné, sur ladite ligne d’arrivée (2).9. A method of adjustment for a photo-finish camera (3) according to claim 8, characterized in that it comprises the following steps: A first step (E1) of choice of a basic pattern having optical properties of sensitivity (S), color quality (Q) and resolution (N) predefined as a function of stroke parameters; A second step (E2) for moving said photofinish camera (3) so that the finish line (2) of the timed race is positioned opposite an area corresponding to said selected base pattern; A third software adjustment step (E3) of a set of adjacent columns, whose number corresponds to the width of said selected base pattern, on said finish line (2). 10. Procédé de réglage d’une caméra photo-finish (3) selon la revendication 9, le choix dudit ensemble de colonnes adjacentes dépendant uniquement du nombre de pixels déterminant la largeur dudit motif de base sélectionné.10. A method of setting a photo-finish camera (3) according to claim 9, the choice of said set of adjacent columns depending solely on the number of pixels determining the width of said selected base pattern.
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