EP1698166A1 - Equipement, procede et accessoire anti-eblouissement, systeme d'imagerie dynamique lumineuse augmentee - Google Patents

Equipement, procede et accessoire anti-eblouissement, systeme d'imagerie dynamique lumineuse augmentee

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Publication number
EP1698166A1
EP1698166A1 EP04817602A EP04817602A EP1698166A1 EP 1698166 A1 EP1698166 A1 EP 1698166A1 EP 04817602 A EP04817602 A EP 04817602A EP 04817602 A EP04817602 A EP 04817602A EP 1698166 A1 EP1698166 A1 EP 1698166A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
image
filter
camera
acquisition
equipment according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04817602A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Loup Chretien
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tietronix Optics SAS
Original Assignee
Tietronix Optics SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tietronix Optics SAS filed Critical Tietronix Optics SAS
Publication of EP1698166A1 publication Critical patent/EP1698166A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/80—Camera processing pipelines; Components thereof
    • H04N23/81—Camera processing pipelines; Components thereof for suppressing or minimising disturbance in the image signal generation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/75—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing optical camera components

Definitions

  • the present invention relates to equipment and a method for modulating an image received by an image sensor in order to avoid dazzling ent by intense sources and to increase the light dynamics.
  • Such equipment can constitute active sun visors for automobiles, boats or aircraft, or improved observation means, in night vision or in security.
  • the method can also be implemented to improve cinematographic or photographic equipment.
  • US patent application US020071185 is known in the state of the art. This patent describes a dynamic optical filtering system and method which blocks intense light sources without altering the rest of the scene.
  • a sensor measures the intensity and position of the light so that the selected cells of a filter matrix mask the intense light source (s).
  • the incident image passes through a beam splitter transmitting a part to said sensor, and the other part to a shooting camera placed behind the filter matrix.
  • the patent US4918534 relates to equipment intended for medical imaging for scenes corresponding to the taken over by an image intensifier. This document does not disclose the characteristic relating to the position of the optical filter in the focal plane.
  • This prior art solution involves the use of a sensor for the analysis of the unprocessed image, and a camera for the acquisition of the image processed by the filter. The beam splitter reduces the brightness of the image acquired by the camera.
  • the object of the invention is to propose a technical solution overcoming these drawbacks, in order to allow the production of more compact and less expensive equipment, having superior optical qualities.
  • the invention relates, in its most general sense, to anti-glare equipment comprising an image sensor, a display means for rendering the image and an adaptive light modulator having a filtering modulation controlled by said image sensor, said modulation having masking zones obscuring or attenuating the glare zones characterized in that it comprises a single image sensor ensuring both the analysis function for the control of the light modulator adaptive and modulated image recording function.
  • image sensor means a means of acquiring an image in the light spectrum, and delivering an electrical signal. It is notably and not exclusively a CCD charge transfer sensor, a matrix of micro-bolometers, a cathode-ray tube camera, a charge multiplication sensor.
  • the term “light modulator” is understood to mean means having variable transmission or reflection zones and controlled by an electrical signal, which is interposed in the field of vision of the image sensor. This is for example a liquid crystal screen or a network of MEMS type micromirrors.
  • the expression “transmission rate” of the light modulator is understood to mean the fraction of the light that it transmits to the image sensor, whatever its type of modulation (transmissive, reflective, transflective, etc. ).
  • the maximum transmission rate of the modulator (“white”) is called Vtmax.
  • the minimum transmission rate of the modulator (“black”) Vtmin.
  • Vtmax / Vtmin c with c> l.
  • the term “analysis mode” means the situation where the electrical signal delivered by the image sensor is intended to be used for the generation of the modulation signal controlling the light modulator.
  • “recording mode” means the situation where the electrical signal delivered by the image sensor is intended to be used for the generation of the signal to the display means, for recording or the restitution of a modulated image, for example on a video monitor, a projection screen ...
  • the output of the image sensor is connected to an electronic circuit controlling the modulator alternately for a modulation for analysis purposes and for a modulation for filtering purposes calculated as a function of the image viewed. by the image sensor during the previous analysis phase and active during the recording phase.
  • the circuit inhibits the transmission of the electrical signal from the image sensor to the display means during the analysis phases.
  • the electronic circuit transmits to the display means, during the analysis phases, a prerecorded image corresponding to the image transmitted by the image sensor before the analysis phase.
  • the electronic circuit controls the light modulator during the analysis phase, so that it has a uniform transmission rate over the entire surface, with a transmission value corresponding to a value Vt less than 1.
  • the light modulator is a liquid crystal filter.
  • said light modulator is a reflection filter.
  • said light modulator is a transmission filter.
  • said light modulator is placed in the focal plane of an input objective.
  • the light modulator is a filter with adjustable micromirrors.
  • the light modulator has a maximum and uniform transmission rate over the entire surface in a band of wavelengths.
  • said wavelength band corresponds to red.
  • the light modulator has an adjustable transmission rate in a band of wavelengths.
  • said band of wavelengths is the band 750 nm - 1400 nm.
  • the invention also relates to a method for processing an image acquired by an image sensor, comprising a step of filtering by a light modulator controlled by a periodically masking image. re-evaluated, characterized in that it includes an alternation of an image acquisition step and of analysis of said image to prepare a masking image, and a filtering step during which the image is acquired by the sensor image after interposition of said light modulator controlled by the previously reassessed masking image, the image acquisition steps for controlling the light modulator and for restoring the corrected image being carried out by the same sensor d 'picture.
  • the images restored during the analysis step correspond to a previous corrected image.
  • the analysis step is carried out in a time less than the duration of the retinal persistence.
  • the invention also relates to an accessory of a photographic or video recording device, for the correction of the image acquired by an image sensor characterized in that it comprises an active light modulator controlled by an image of filtering periodically re-evaluated by a circuit receiving the image acquired by the image sensor and periodically controlling the presentation by the light modulator of a reference filtering image during the analysis phases.
  • the circuit also inhibits the connection between the image sensor and the output of the shooting device during the analysis phases.
  • FIG. 1 represents the optical diagram of an equipment according to the invention
  • - Figure 2 represents a view of an alternative embodiment
  • - Figure 3 shows the general architecture of an equipment according to the invention
  • - Figure 4 shows a schematic view of a modulator implemented by the invention
  • - Figure 5 shows the block diagram of the electronic circuit
  • - Figure 6 represents the block diagram of the filtering module
  • - Figure 7 represents the response curve of the filtering function
  • - Figures 8 and 9 represent the thresholding table and the corresponding response curve
  • Figure 10 represents the equipment operating algorithm
  • - Figures 11 and 12 represent the thresholding table and the corresponding response curve for a variant with several threshold levels.
  • the equipment according to the invention comprises an image sensor (1), for example the sensor of a digital video camera or of a digital photographic camera.
  • An adaptive light modulator (2) is interposed on the optical path. It is placed in the image plane of an input objective (3) focusing the image observed in the plane of the light modulator (2).
  • An output optic (4) is arranged between the light modulator (2) and the optics of the camera. It is of course possible to combine in a single optical unit the output optics (4) and the optics of the shooting device.
  • a computer (5) is connected to the output of the image sensor (1). It controls the adaptive light modulator (2) as well as the video output of the equipment. In the example described, it includes a video memory.
  • This calculator periodically performs the following functions: 1 - Analysis: during this step, the computer (5) controls the light modulator (2) for the formation of a reference masking image, for example a filtering image having a uniform filtering rate over the entire surface of the light modulator, to achieve a uniform gray filter.
  • This uniform filtering rate can be variable, and literally translated by a color, going from white (zero filtering or maximum transmission) to black (maximum filtering or minimum transmission).
  • the output of the image sensor (1) delivers an image whose level of brightness is reduced overall.
  • 2 - Evaluation of a new masking image During this step, the computer determines the high intensity zones to calculate a new masking image. Areas whose brightness exceeds a threshold value will be completely or partially hidden.
  • the computer (5) sends to the light modulator (2) a re-evaluated filtering image, and the light modulator has a configuration completely or partially obscuring the high intensity zones.
  • the image acquired by the sensor (1) is transmitted to the video output for viewing a processed image.
  • the image available on the video output can consist of an image recorded in a video memory (6), corresponding to the previous processed image.
  • the duration of stages 1 and 2 is less than the retinal persistence time.
  • the cycle is preferably carried out with a frequency greater than 25 treatments per second.
  • the reference image controlling the light modulator during step 1 is a transmission image constant, the level of which can possibly be adjusted by analysis of the intensities of the images of the preceding cycles.
  • This variant makes it possible to optimize the level of brightness of the images during steps 1 and 2, and to improve the thresholding performance. It is also possible to provide non-uniform reference images, having a lower transmission rate in the zones having a probability of over-luminosity determined from the information available on the previous images. In this case, the calculation of the masking image will take into account the profile of the reference image for the calculation of the new masking image.
  • FIG. 2 represents a view of the optical diagram of an alternative embodiment using a reflection light modulator and not a transmission light modulator.
  • the light modulator (12) consists of micromirrors, the orientation of which is controlled between a position of reflection towards the image sensor and a position of dispersion or reflection towards a light trap.
  • the micromirrors corresponding to the areas of high light intensity are controlled to scatter the incident beam or direct it towards a light trap, while the other micromirrors are oriented to reflect the incident beam towards the image sensor.
  • FIG. 3 represents the general architecture of an item of equipment according to the invention.
  • the equipment conventionally comprises an input optic (19) forming an image in the focal plane of a light modulator (20) and an image sensor (21) controlled by an electronic control circuit (23).
  • the control circuit (23) controls the operation of the light modulator (20) as well as the image sensor (21) and delivers the video signal intended for the display means.
  • the control circuit (23) provides the match between the light modulator and the image sensor, which are generally in matrix form. The optical agreement between the two ensures a correspondence between a group of pixels Mi of the light modulator and a group of pixels Ci of the image sensor.
  • the light modulator has a resolution of 960 x 720
  • the image sensor has a resolution of 640 x 480 (VGA).
  • This light modulator is divided into pixel groups formed by 3 x 3 pixels, ie 320 x 240 pixel groups Mi (i varies from 1 to 76800) as shown diagrammatically in FIG. 4.
  • This image sensor is divided into as many pixel groups Ci in optical correspondence with the pixel groups Mi of the light modulator (ie Ci formed by 2 x 2 pixels).
  • Gi varies from the value Vtmin / Vtmax when it is a question of the level of "black”, to 1 when it is a question of the level of "white”. Gi therefore varies from 1 / c to 1.
  • the transmission rate Vti of the pixel group Mi of the light modulator depends in particular on the transmission rates of each of the pixels making up the group.
  • Vti is manufactured by uniformly adjusting all the pixels of Mi.
  • Mi is composed of 3 x 3 pixels.
  • Vti is produced by setting the central pixel to Vtmax and the other 8 pixels to the same value allowing the result on the 9 pixels to be Vti, as shown schematically in Figure 4.
  • the light modulator consists of a matrix of micromirrors. Using a matrix of micromirrors as a light modulator has several advantages: - Vtmax is important. - it is important. - The modulation times are fast. The Gi's can be adjusted using time modulation rates (duty cycles).
  • the control of the modulator can be carried out according to two operating modes.
  • the first operating mode the device operates alternately in “analysis mode” and in “recording mode”.
  • the second operating mode the "analysis mode” is carried out at the same time as the "recording mode”.
  • a cycle comprises a period containing an analysis phase followed by a recording phase.
  • the recording mode being the effective mode, this is of a longer duration than the analysis mode.
  • the heart of the device is the electronic intelligence circuit (22) which synchronizes the different elements and which manages all the signals according to the mode (analysis or recording).
  • Tobtuan Tobtuenreg x Tan with Tan smaller than 1.
  • Gan x Tan 1 / c.
  • Tan realization 1/10.
  • Step 3 The electronic circuit acquires the signal from the image sensor. It processes this information with an operating algorithm and the other parameters in its possession (including the control parameters with which it is controlling the light modulator and the image sensor). The result of this processing will be used during the next recording phase.
  • Step 4 The electronic circuit informs that the current mode is the analysis mode and does not transmit information from the image sensor.
  • Step 5 The signal transmitted to the display means is a reproduction of the signal transmitted to the display means at the end of the previous recording phase.
  • Step 1 The electronic circuit commands the light modulator to present a filtering modulation calculated during the processing of signals "3" from the previous analysis phase.
  • Step 2 The electronic circuit controls the parameters of the image sensor (shutter time, gain, ). These parameters are calculated during the processing of the signals of step 3 of the previous analysis phase.
  • Step 3 The electronic circuit acquires the signal from the image sensor.
  • Step 4 The electronic circuit transmits the signal from the image sensor as well as the values of the control parameters with which it is controlling the light modulator and the image sensor.
  • Step 5 The signal transmitted to the display means is produced from the signal data of step 4.
  • Example of processing within the electronic circuit link between Gi in recording mode and Yi in analysis mode
  • the filtering modulation during a recording phase is a function in particular of the image sensor signal from the previous analysis phase. This means that Gi during a recording phase is in particular a function of Yi of the previous analysis phase.
  • It can be a unique look-up table registered in the electronic circuit, or configurable by the user, or chosen by the electronic circuit (within a catalog of tables stored in its memory) according to parameters.
  • the useful information can relate to only one group of pixels; it is therefore only necessary to acquire a single datum per group of pixels.
  • One such example is the use of the image sensor in “bining” mode (averaging of several neighboring pixels towards a single output data).
  • FIG. 5 represents the simplified architecture diagram of electronic intelligence: it comprises a multiplexer (30) receiving data from a memory (31) containing the recording control parameters, and from a memory (32) containing the analysis command parameters (Tan, ). It also includes a synchronization machine (33) delivering data to a second multiplexer (34). A third multiplexer (35) receives data from a filter circuit (36) and from the Gan modulator (37). A synchronization machine is synchronized with the image sensor (master or slave). It routes the signals according to the mode (analysis or recording).
  • a multiplexer (34) defines a uniform transmission rate for the "Gan” modulator (37).
  • a multiplexer defines the parameters for controlling the image sensor of the analysis mode (Tan, ).
  • the signals Yi are routed by a multiplexer to a memory M1. They are then processed with the filter transfer function (see 2.2).
  • a multiplexer defines the filter modulation from the processing resulting from the filter transfer function (36).
  • a multiplexer defines the parameters for controlling the image sensor of the recording mode.
  • the signals Yi are routed by a multiplexer to a memory M2 where they are stored destined for the electronics for the display means.
  • all the groups of pixels Mi of the modulator are managed identically.
  • the pixels are managed differently. For example, all pixels can be set to Vtmin except one pixel set between Vtmin and Vtmax.
  • a light modulator is controlled according to information from the own image sensor that it protects from glare.
  • the principle being a permanently active servo with a feedback.
  • electronic intelligence determines the filtering modulation through an analysis phase.
  • FIG. 6 represents the block diagram of the filtering module corresponding to this second mode of operation.
  • the filtering modulation is determined based on the modulation applied to the previous cycle and the information seen by the retina also in the previous cycle.
  • FIG. 7 represents the response curve of the filtering function.
  • the threshold SI is determined according to the photometric characteristics sought.
  • Figures 8 and 9 show the threshold table and the corresponding response curve for several filtering levels determined by different threshold levels.
  • Figure 10 shows the equipment operating algorithm.
  • the modulator is completely transparent, all the pixels are in on mode.
  • This processing is carried out for each of the pixels, which leads to a permanent recalculation of the filtering carried out by the modulator, during the acquisition of the images.
  • This filtering can be carried out by reference to several threshold values, as shown diagrammatically in FIGS. 11 and 12 corresponding to the thresholding table and to the response curve.

Abstract

La présente invention concerne un équipement anti­éblouissement comportant une caméra, un moyen de visualisation pour la restitution d'une image traitée et un filtre adaptatif présentant une image de filtrage commandée par ladite caméra, ladite image présentant des zones de masquage occultant les zones d'éblouissement caractérisé en ce qu'il comporte une caméra unique dont la sortie est reliée à un circuit électronique commandant le filtre alternativement pour l'affichage d'une image d'acquisition et pour l'affichage d'une image de filtration calculée en fonction de l'image transmise par la caméra pendant la phase d'acquisition précédente. Elle concerne également le procédé mis en oeuvre par un tel équipement, et un accessoire pour un dispositif de prise de vue.

Description

EQUIPEMENT, PROCÉDÉ ET ACCESSOIRE ANTI-ÉBLOUISSEMENT, SYSTÈME D'IMAGERIE À DYNAMIQUE LUMINEUSE AUGMENTÉE
La présente invention concerne un équipement et un procédé pour moduler une image reçue par un capteur d'image afin d'éviter l'éblouisse ent par des sources intenses et d'augmenter la dynamique lumineuse. De tels équipements peuvent constituer des pare- soleil actifs pour des automobiles, des bateaux ou des aéronefs, ou des moyens d'observation améliorés, en vision de nuit ou en sécurité. Le procédé peut également être mis en œuvre pour améliorer un équipement cinématographique ou photographique . On connaît dans l'état de la technique la demande de brevet américaine US020071185. Ce brevet décrit un système et une méthode de filtrage optique dynamique qui bloque les sources lumineuses intenses sans altérer le reste de la scène. Un capteur mesure l'intensité et la position de la lumière de sorte que les cellules sélectionnées d'une matrice filtrante masquent la ou les sources lumineuses intenses. L'image incidente traverse un diviseur de faisceau transmettant une partie audit capteur, et l'autre partie à une caméra de prise de vue placée derrière la matrice filtrante. On connaît également dans l'état de la technique le brevet US2002/012064. Ce brevet ne concerne pas l'acquisition d'images animées mais des applications photographiques. Le problème posé est donc différent puisqu'il n'y a pas de recalcul permanent et en temps réel d'une image variable. Par ailleurs, ce document ne divulgue pas la caractéristique relative à la position du filtre actif dans le plan focal de l'objectif d'entrée.
Le brevet US4918534 concerne un équipement destiné à l'imagerie médicale pour des scènes correspondant à la reprise par un intensif icateur d'image. Ce document ne divulgue pas la caractéristique relative à la position du filtre optique dans le plan focal. Cette solution de l'art antérieur implique l'utilisation d'un capteur pour l'analyse de l'image non traitée, et une caméra pour l'acquisition de l'image traitée par le filtre. Le diviseur de faisceau réduit la luminosité de l'image acquise par la caméra. Le but de l'invention est de proposer une solution technique remédiant à ces inconvénients, afin de permettre la réalisation d'un équipement plus compact et moins coûteux, présentant des qualités optiques supérieures . À cet effet, l'invention concerne selon son acception la plus générale un équipement anti-éblouissement comportant un capteur d'image, un moyen de visualisation pour la restitution de 1 ' image et un modulateur de lumière adaptatif présentant une modulation de filtrage commandée par ledit capteur d'image, ladite modulation présentant des zones de masquage occultant ou atténuant les zones d'éblouissement caractérisé en ce qu'il comporte un capteur d'image unique assurant à la fois la fonction d'analyse pour la commande du modulateur de lumière adaptatif et la fonction d'enregistrement de l'image modulée. On entend au sens du présent brevet par « capteur d'image » un moyen d'acquisition d'une image dans le spectre lumineux, et délivrant un signal électrique. Il s'agit notamment et non exclusivement d'un capteur à transfert de charge CCD, une matrice de micro-bolomètres, une caméra à tube cathodique, un capteur à multiplication de charges . On entend au sens du présent brevet par « modulateur de lumière » un moyen présentant des zones de transmission ou de réflexion variables et commandées par un signal électrique, qui est interposé dans le champ de vision du capteur d'image. Il s'agit par exemple d'un écran à cristaux liquides ou d'un réseau de micromiroirs de type MEMS. On entend au sens du présent brevet par « taux de transmission » du modulateur de lumière la fraction de la lumière qu'il transmet vers le capteur d'image, quel que soit son type de modulation ( transmissif , réflectif, transflectif, ...) . On appelle Vtmax le taux de transmission maximum du modulateur ( « blanc » ) . On appelle Vtmin le taux de transmission minimum du modulateur ( « noir » ) . On écrit Vtmax/Vtmin = c avec c>l. On entend au sens du présent brevet par « mode d'analyse » la situation où le signal électrique délivré par le capteur d'image est destiné à être utilisé pour la génération du signal de modulation commandant le modulateur de lumière. On entend au sens du présent brevet par « mode d ' enregistrement » la situation où le signal électrique délivré par le capteur d ' image est destiné à être utilisé pour la génération du signal vers le moyen de visualisation , en vue de l ' enregistrement ou de la restitution d ' une image modulée , par exemple sur un moniteur vidéo, un écran de projection....
Selon un premier mode de réalisation, la sortie du capteur d ' image est reliée à un circuit électronique commandant le modulateur alternativement pour une modulation à des fins d' analyse et pour une modulation à des fins de filtrage calculée en fonction de l ' image vue par le capteur d ' image pendant la phase d ' analyse précédente et active pendant la phase d' enregistrement . Avantageusement, le circuit inhibe la transmission du signal électrique du capteur d ' image vers le moyen de visualisation pendant les phases d' analyse . De préférence , le circuit électronique transmet au moyen de visualisation, pendant les phases d ' analyse , une image préenregistrée correspondant à 1 ' image transmis e par le capteur d'image avant la phase d'analyse. Selon une variante, le circuit électronique commande le modulateur de lumière pendant la phase d'analyse, afin qu'il présente un taux de transmission uniforme sur toute la surface, avec une valeur de transmission correspondant à une valeur Vt inférieure à 1. Selon un mode de réalisation particulier. Ladite valeur Vt est déterminée en fonction de la luminosité d'au moins une image précédente. Selon une première variante, le modulateur de lumière est un filtre à cristaux liquides. Selon une autre variante, ledit modulateur de lumière est un filtre à réflexion. Selon une troisième variante, ledit modulateur de lumière est un filtre à transmission. De préférence, ledit modulateur de lumière est placé dans le plan focal d'un objectif d'entrée. Selon un mode de réalisation particulier-, le modulateur de lumière est un filtre à micromiroirs orientables . Selon une variante préférée, le modulateur de lumière a un taux de transmission maximum et uniforme sur toute la surface dans une bande de longueurs d'onde. De préférence, ladite bande de longueur d'onde correspond au rouge. Avantageusement, le modulateur de lumière a un taux de transmission ajustable dans une bande de longueurs d' onde. Selon une variante, ladite bande de longueurs d'onde est la bande 750 nm — 1400 nm. L'invention concerne également un procédé de traitement d'une image acquise par un capteur d'image, comportant une étape de filtrage par un modulateur de lumière commandé par une image de masquage périodiqxαement réévaluée, caractérisé en ce qu'il comporte une alternance d'étape d'acquisition d'une image et d'analyse de ladite image pour préparer une image de masquage, et une étape de filtrage pendant laquelle l'image est acquise par le capteur d'image après interposition dudit modulateur de lumière commandé par l'image de masquage précédemment réévaluée, les étapes d'acquisition d'images pour la commande du modulateur de lumière et pour la restitution de l'image corrigée étant réalisées par le même capteur d'image. Avantageusement, les images restituées pendant l'étape d'analyse correspondent à une image corrigée précédente. De préférence, l'étape d'analyse est réalisée en un temps inférieur à la durée de la persistance rétinienne. L'invention concerne également un accessoire d'un dispositif de prise de vues photographiques ou vidéo, pour la correction de l'image acquise par un capteur d'images caractérisé en ce qu'il comporte un modulateur de lumière actif commandé par une image de filtrage réévaluée périodiquement par un circuit recevant 1 ' image acquise par le capteur d'image et commandant périodiquement la présentation par le modulateur de lumière d'une image de filtrage de référence pendant les phases d'analyse. Selon une variante, le circuit inhibe en outre la liaison entre le capteur d'images et la sortie du dispositif de prise de vue pendant les phases d'analyse. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant à un exemple non limitatif de réalisation, où : - la figure 1 représente le schéma optique d'un équipement selon l'invention, - la figure 2 représente une vue d'une variante de réalisation, - la figure 3 représente l'architecture générale d'un équipement selon l'invention, - la figure 4 représente une vue schématique d'un modulateur mis en œuvre par l'invention, - la figure 5 représente le schéma de principe du circuit électronique, - la figure 6 représente le schéma de principe du module de filtrage, - la figure 7 représente la courbe de réponse de la fonction de filtrage, - les figures 8 et 9 représentent la table de seuillage et la courbe de réponse correspondante, la figure 10 représente l'algorithme de fonctionnement de l'équipement, - les figures 11 et 12 représentent la table de seuillage et la courbe de réponse correspondante pour une variante avec plusieurs niveaux de seuils.
L'équipement selon l'invention comporte un capteur d'images (1), par exemple le capteur d'une caméra vidéo numérique ou d'un appareil photographique numérique. Un modulateur de lumière adaptatif (2) est interposé sur le trajet optique. Il est placé dans le plan image d'un objectif d'entrée (3) focalisant l'image observée dans le plan du modulateur de lumière (2). Une optique de sortie (4) est disposée entre le modulateur de lumière (2) et l'optique de la caméra. Il est bien sur possible de regrouper dans un bloc optique unique l'optique de sortie (4) et l'optique du dispositif de prise de vue. Un calculateur (5) est relié à la sortie du capteur d'image (1). Il commande le modulateur de lumière adaptatif (2) ainsi que la sortie vidéo de l'équipement. Il comporte dans l'exemple décrit une mémoire vidéo. Ce calculateur réalise périodiquement les fonctions suivantes : 1 - Analyse : pendant cette étape, le calculateur (5) commande le modulateur de lumière (2) pour la formation d'une image de masquage de référence, par exemple une image de filtrage présentant un taux de filtrage uniforme sur toute la surface du modulateur de lumière, pour réaliser un filtre gris uniforme. Ce taux de filtrage uniforme peut être variable, et littéralement traduit par une couleur, allant du blanc (filtrage nul ou transmission maximale) au noir (filtrage maximum ou transmission minimale). La sortie du capteur d'image (1) délivre une image dont le niveau de luminosité est globalement réduit. 2 — Évaluation d'une nouvelle image de masquage. Pendant cette étape, le calculateur détermine les zones de forte intensité pour calculer une nouvelle image de masquage. Les zones dont la luminosité dépasse une valeur seuil seront masquées totalement ou partiellement. 3 — Acquisition d'une image filtrée : le calculateur (5) adresse au modulateur de lumière (2) une image de filtrage réévaluée, et le modulateur de lumière présente une configuration occultant totalement ou partiellement les zones de forte intensité. L'image acquise par le capteur (1) est transmise à la sortie vidéo pour visualisation d'une image traitée. Pendant les étapes 1 et 2 , l'image disponible sur la sortie vidéo peut être constituée par une image enregistrée dans une mémoire vidéo (6), correspondant à l'image traitée précédente. La durée des étapes 1 et 2 est inférieure au temps de persistance rétinienne. Le cycle est de préférence réalisé avec une périodicité supérieure à 25 traitements par secondes.
L'image de référence commandant le modulateur de lumière pendant l'étape 1 est une image de transmission constante, dont le niveau peut éventuellement être ajusté par analyse des intensités des images des cycles précédents. Cette variante permet d'optimiser le niveau de luminosité des images pendant les étapes 1 et 2, et d'améliorer les performances de seuillage. Il est également possible de prévoir des images de référence non uniformes, présentant un taux de transmission inférieur dans les zones présentant une probabilité de sur-luminosité déterminée à partir des informations disponibles sur les images antérieures. Dans ce cas, le calcul de l'image de masquage prendra en compte le profil de 1 ' image de référence pour le calcul de la nouvelle image de masquage. Le masquage peut être fonction de la longueur d'onde : pour des applications automobiles, il est par exemple proposé de laisser en toutes circonstances un taux de transmission élevé voir maximum dans les bandes de longueurs d'onde correspondant à des signaux de sécurité, par exemple dans le rouge correspondant aux feux de stop et les feux de signalisation. La figure 2 représente une vue du schéma optique d'une variante de réalisation mettant en œuvre un modulateur de lumière à réflexion et non pas un modulateur de lumière à transmission. Le modulateur de lumière (12) est constitué de micromiroirs dont l'orientation est commandée entre une position de réflexion vers le capteur d'image et une position de dispersion ou de réflexion vers un piège à lumière. Les micromiroirs correspondant aux zones de forte intensité lumineuses sont commandés pour disperser le faisceau incident ou le diriger vers un piège à lumière, alors que les autres micromiroirs sont orientés pour réfléchir le faisceau incident vers le capteur d'image
(1). La figure 3 représente l'architecture générale d'un équipement selon l'invention. L'équipement comporte classiquement une optique d'entrée (19) formant une image dans le plan focal d'un modulateur de lumière (20) et un capteur d'images (21) pilotés par un circuit électronique de commande (23). Le circuit de commande (23) pilote le fonctionnement du modulateur de lumière (20) ainsi que le capteur d'images (21) et délivre le signal vidéo destiné au moyen de visualisation. Le circuit de commande (23) assure la concordance entre le modulateur de lumière et le capteur d'image, qui sont généralement de forme matricielle. La concordance optique entre les deux assure une correspondance entre un groupe de pixels Mi du modulateur de lumière et un groupe de pixels Ci du capteur d'image. Dans une mise en œuvre, le modulateur de lumière a une résolution de 960 x 720, le capteur d'image a une résolution de 640 x 480 (VGA). Ce modulateur de lumière est découpé en groupes de pixels formés de 3 x 3 pixels, soit 320 x 240 groupes de pixels Mi (i varie de 1 à 76800) comme représenté schématiquement en figure 4. Ce capteur d'image est découpé en autant de groupes de pixels Ci en correspondance optique avec les groupes de pixels Mi du modulateur de lumière (soit des Ci formés de 2 x 2 pixels) . Définition des signaux Gi du modulateur de lumière Le taux de transmission du groupe de pixels Mi du modulateur de lumière est égal à Vti = Vtmax x Gi où Gi est le niveau de gris du groupe de pixels Mi du modulateur de lumière .
Gi varie de la valeur Vtmin/Vtmax quand il s ' agit du niveau de « noir », à 1 quand il s'agit du niveau de « blanc ». Gi varie donc de 1/c à 1. Définition des signaux Yi du capteur d'image
Le niveau lumineux du groupe de pixels Ci du capteur d'image est déterminé en fonction des niveaux lumineux de chacun des pixels le constituant (selon le mode de réalisation, il peut être le maximum des valeurs du groupe ou la moyenne des valeurs du groupe ou la valeur d'un pixel privilégié dans le groupe). II est égal à Li = L ax x Yi où Yi varie de la valeur Lmin/Lmax à 1.
Lmin et Lmax sont respectivement les niveaux lumineux minimum et maximum du capteur d'image, ils dépendent du mode de fonctionnement en cours pour le capteur d'image (temps d'obturateur, ...). On peut aussi écrire Lmax/Lmin = d avec d>l.
Yi varie donc de 1/d à 1.
Taux de transmission d'un groupe de pixels
Le taux de transmission Vti du groupe de pixels Mi du modulateur de lumière dépend notamment des taux de transmission de chacun des pixels composant le groupe.
Selon un mode de réalisation, Vti est fabriqué en réglant uniformément tous les pixels de Mi. Selon un autre mode de réalisation, Mi est composé de 3 x 3 pixels. Vti est fabriqué en réglant le pixel central à Vtmax et les 8 autres pixels à une même valeur permettant que la résultante sur les 9 pixels soit Vti, comme représenté schématiquement en figure 4. Selon une variante, le modulateur de lumière est constitué par une matrice de micromiroirs. L'utilisation d'une matrice de micromiroirs comme modulateur de lumière présente plusieurs avantages : - Vtmax est important. - c est important. - Les temps de modulation sont rapides . Les Gi peuvent être réglés en utilisant des taux de modulation temporels (rapports cycliques).
Le pilotage du modulateur peut s'effectuer selon deux modes de fonctionnement. Selon le premier mode de fonctionnement, le dispositif fonctionne alternativement en « mode d'analyse » et en « mode d'enregistrement ». Selon le deuxième mode de fonctionnement, le « mode d'analyse » s'effectue en même temps que le « mode d'enregistrement ». Dans le premier mode de fonctionnement, un cycle comprend une période contenant une phase d'analyse suivie d'une phase d'enregistrement. Idéalement, le mode d'enregistrement étant le mode efficace, celui-ci est d'une durée plus longue que le mode d'analyse.
Le cœur du dispositif est le circuit d'intelligence électronique (22) qui synchronise les différents éléments et qui gère tous les signaux en fonction du mode (analyse ou enregistrement).
Exemple de mise en œuyre ; description des 5 familles de signaux pour un cycle complet En mode d'analyse : Étape 1 : Le circuit électronique (22) commande au modulateur de lumière de présenter un taux de transmission uniforme sur toute la surface et égal à Vtan = Vtmax x Gan avec Gan plus petit que 1. Dans une réalisation Gan = 1/100.
Étape 2 : Le circuit électronique commande le temps d'obturateur du capteur d'image à une fraction du temps d'obturateur du mode d'enregistrement du cycle précédent (ou à une valeur de démarrage prédéfinie, s'il s'agit du premier cycle) : Tobtuan = Tobtuenreg x Tan avec Tan plus petit que 1. Selon un cas privilégié, on cherche à régler Gan et Tan de sorte que le produit Gan x Tan soit le plus grand possible et inférieur ou égal à 1/c. Selon le meilleur cas, Gan x Tan = 1/c. Dans une réalisation Tan = 1/10.
Étape 3 : Le circuit électronique acquiert le signal issu du capteur d'image. Il traite cette information avec un algorithme de fonctionnement et les autres paramètres en sa possession (dont les paramètres de commande avec lesquels il est en train de commander le modulateur de lumière et le capteur d'image). Le résultat de ce traitement servira lors de la phase d'enregistrement suivante.
Étape 4 : Le circuit électronique informe que le mode courant est le mode d'analyse et ne transmet pas d'informations issues du capteur d'image.
Étape 5 : Le signal transmis au moyen de visualisation est une reproduction du signal transmis au moyen de visualisation à la fin de la phase d'enregistrement précédente. En mode d'enregistrement ;
Étape 1 : Le circuit électronique commande au modulateur de lumière de présenter une modulation de filtrage calculée lors du traitement des signaux « 3 » de la phase d'analyse précédente.
Étape 2 : Le circuit électronique commande les paramètres du capteur d'image (temps d'obturateur, gain, ...) . Ces paramètres sont calculés lors du traitement des signaux de l'étape 3 de la phase d'analyse précédente.
Étape 3 : Le circuit électronique acquiert le signal issu du capteur d'image.
Étape 4 : Le circuit électronique transmet le signal issu du capteur d'image ainsi que les valeurs des paramètres de commande avec lesquels il est en train de commander le modulateur de lumière et le capteur d'image.
Étape 5 : Le signal transmis au moyen de visualisation est fabriqué à partir des données des signaux de 1 ' étape 4.
Exemple de traitement au sein du circuit électronique : lien entre Gi en mode d'enregistrement et Yi en mode d'analyse Comme il est précisé au chapitre précédent dans la description des signaux de l'étape 3 en mode d'analyse et de l'étape 1 en mode d'enregistrement, la modulation de filtrage lors d'une phase d'enregistrement est fonction notamment du signal du capteur d'image de la phase d'analyse précédente. Ceci signifie que Gi lors d'une phase d'enregistrement est notamment fonction de Yi de la phase d'analyse précédente.
La relation entre ce Gi et ce Yi est l'un des aspects importants du fonctionnement du circuit électronique. Cette relation ou « fonction de transfert de filtrage » se symbolise par : Gi = F(Yi).
Il peut s'agir d'une table de correspondance de type « look-up table » unique enregistrée dans le circuit électronique, ou paramétrable par l'utilisateur, ou choisie par le circuit électronique (à l'intérieur d'un catalogue de tables enregistrées dans sa mémoire) en fonction de paramètres .
Il peut s'agir d'une fonction avec condition. Dans une mise en œuvre : Si Yi < Gan x Tan alors Gi = 1 Si Yi > Gan x Tan alors Gi = Gan x Tan / Yi Si Yi > c x Gan x Tan alors Gi = 1/c
Il peut s'agir d'une fonction directe. Dans une mise en œuvre, la fonction est : Gi = Gan x Tan / Yi. Dans une mise en œuvre, la fonction est : Gi = d x (1-c) x Yi / (e x (d-1)) + (c x d - 1) / (c x (d-1)). Dans une mise en œuvre, la fonction est logarithmique : Gi = 1/c + (1-c) x log(Yi) / (e x log(d)). II peut s'agir d'une simple comparaison à une valeur de seuil THR : Si Yi < THR alors Gi = 1 Si Yi > THR alors Gi = 1/c Cas particulier de signaux de l'étape 3 en mode d'analyse
Pour accélérer le temps de transfert de l'image vers le circuit électronique, et/ou le temps de traitement, on peut se contenter d'acquérir une fraction des pixels du capteur d'image. En effet, comme expliqué au chapitre 1.2, l'information utile peut ne concerner qu'un groupe de pixels ; il est donc seulement nécessaire d'acquérir une seule donnée par groupe de pixels. Un tel exemple est l'utilisation du capteur d'image en mode « bining » (moyennage de plusieurs pixels voisins vers une seule donnée de sortie). Exemple d'architecture du circuit électronique
La figure 5 représente le schéma d'architecture simplifiée de l'intelligence électronique : Il comprend un multiplexeur (30) recevant des données d'une mémoire (31) contenant les paramètres de commande d'enregistrement, et d'une mémoire (32) contenant les paramètres de commande d'analyse (Tan, ...) . Il comporte également une machine de synchronisation (33) délivrant des données à un second multiplexeur (34). Un troisième multiplexeur (35) reçoit les données d'un circuit de filtrage (36) et du modulateur Gan (37). Une machine de synchronisation est synchronisée avec le capteur d'image (en maître ou en esclave). Elle aiguille les signaux en fonction du mode (analyse ou enregistrement).
En mode d'analyse :
« 1 » : Un multiplexeur (34) définit un taux de transmission uniforme pour le modulateur « Gan » (37). « 2 » : Un multiplexeur définit les paramètres de commande du capteur d ' image du mode d ' analyse (Tan, ...) . « 3 » : Les signaux Yi sont aiguillés par un multiplexeur vers une mémoire Ml . Ils sont ensuite traités avec la fonction de transfert de filtrage (voir 2.2 ) .
En mode d'enregistrement :
« 1 » : Un multiplexeur définit la modulation de filtrage à partir du traitement issu de la fonction de transfert de filtrage (36). « 2 » : Un multiplexeur définit les paramètres de commande du capteur d'image du mode d'enregistrement.
« 3 » : Les signaux Yi sont aiguillés par un multiplexeur vers une mémoire M2 où ils sont stockés à destination de l'électronique pour le moyen de visualisation.
Cas particuliers de signaux « 1 » en mode d'analyse
Dans un cas de mise en œuvre, tous les groupes de pixels Mi du modulateur sont gérés identiquement. Par contre, à l'intérieur d'un groupe, les pixels sont gérés différemment. Par exemple, tous les pixels peuvent être réglés à Vtmin sauf un pixel réglé entre Vtmin et Vtmax.
Dans un cas de mise en œuvre, les signaux « 1 » d'un mode d'analyse sont fonctions des signaux « 1 » du mode d'enregistrement précédent. Par exemple, si Gienreg < THR alors Gian = 1/c où THR est une valeur de seuil. Principe général du deuxième mode de fonctionnement
L'idée forte reste la même : un modulateur de lumière est contrôlé en fonction des informations issues du propre capteur d'image qu'il protège de l'éblouissement . Par contre, il n'y a pas deux modes alternatifs comme dans le premier mode de fonctionnement, le principe étant un asservissement actif en permanence avec une contre- réaction.
Dans le mode de fonctionnement « alternatif » , l'intelligence électronique détermine la modulation de filtrage grâce à une phase d'analyse.
Dans le mode de fonctionnement à contre-réaction décrit ici, il n'y a pas de phase d'analyse ; il n'y a donc qu'un seul mode de fonctionnement, découpé en cycles. Ceci permet d'éviter d'avoir des périodes de « temps inefficace » dans un cycle (telle la phase d'analyse) et donc d'avoir un maximum de temps utile pour le temps d'exposition sur le capteur d'image. La figure 6 représente le schéma de principe du module de filtrage correspondant à ce deuxième mode de fonctionnemen .
La modulation de filtrage est déterminée en fonction de la modulation appliquée au cycle précédent et de l'information vue par la rétine également au cycle précédent.
Gi du cycle n+1 dépend de Gi du cycle n et de Yi du cycle n : Gi(n+1) = A[ Gi(n) ; Yi(n) ] A[ ] est la « fonction de filtrage » de ce mode de réalisation, dont voici le principe (Ml et M2 sont des mémoires) . La figure 7 représente la courbe de réponse de la fonction de filtrage.
Le circuit de filtrage réalise une représentation par seuillage visant à déterminer si le modulateur doit être passant (Gi = 1) ou bloquant (Gi = 1/c). Soient 2 niveaux de seuil SI et S2 : Si Yi(n) > SI , alors Gi(n+1) = 1/c Si Yi(n) < S2 , alors Gi(n+1) = 1 Le seuil SI est déterminé selon les caractéristiques photométriques recherchées . Le seuil S2 est défini en fonction de SI afin d'assurer une bonne contre-réaction : S2 = Sl/c - _ _ étant l'hystérésis nécessaire pour éviter un battement de l'asservissement. Les figures 8 et 9 représentent la table de seuillage et la courbe de réponse correspondante à plusieurs niveaux de filtrage déterminés par différents niveaux de seuils . La figure 10 représente l'algorithme de fonctionnement de l'équipement. Au départ, le modulateur est totalement transparent, tous les pixels sont en mode passant. On procède à l'acquisition d'une image n, et on procède parallèlement à la restitution sur un écran de visualisation, et à l'analyse de l'image, en commençant par la lecture du niveau de luminosité d'un premier pixel i. Si l'état du pixel correspondant est bloquant, on compare la valeur de la luminosité à une valeur seuil 2, et on modifie ou maintient l'état de ce pixel en fonction du résultat de la comparaison. Si l'état du pixel correspondant est passant, on compare la valeur de la luminosité à une valeur seuil 1, et on modifie ou maintient l'état de ce pixel en fonction du résultat de la comparaison. On procède à ce traitement pour chacun des pixels, ce qui conduit à un recalcul permanent du filtrage réalisé par le modulateur, pendant l'acquisition des images. Ce filtrage peut être réalisé par référence à plusieurs valeurs seuils, comme représenté schématiquement sur les figures 11 et 12 correspondant à la table de seuillage et à la courbe de réponse.

Claims

REVENDICATIONS
1 — Équipement anti-éblouissement comportant une caméra (1), un moyen de visualisation pour la restitution d'une image traitée et un filtre adaptatif (2) présentant une image de filtrage commandée par un calculateur (5) associé à ladite caméra (1), ladite image présentant des zones de masquage occultant les zones d'éblouissement caractérisé en ce qu'il comporte une caméra unique (1) dont la sortie est reliée à un circuit électronique (5) commandant le filtre (2) alternativement pour l'affichage d'une image d'acquisition et pour l'affichage d'une image de filtration calculée en fonction de l'image transmise par la caméra (1) pendant la phase d'acquisition précédente, ledit filtre à transmission étant placé dans le plan focal d'un objectif d'entrée.
2 — Équipement anti-éblouissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit (5) inhibe la transmission du signal vidéo de la caméra (1) au moyen de visualisation pendant les phases d'acquisition.
3 - Équipement anti-éblouissement selon la revendication 1 ou 2 , caractérisé en ce que le circuit électronique (5) transmet au moyen de visualisation, pendant les phases d'acquisition, une image préenregistrée correspondant à l'image transmise par la caméra avant la phase d'acquisition. 4 - Équipement anti-éblouissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit électronique (5) commande le filtre (2) pendant la phase d'acquisition, afin qu'il présente un taux de transmission uniforme sur toute la surface, avec une valeur de transmission correspondant à une valeur Vt inférieur à 1.
5 — Équipement anti-éblouissement selon la revendication 4 , caractérisé en ce que ladite valeur Vt est déterminée en fonction de la luminosité d'au moins une image précédente.
6 - Équipement anti-éblouissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filtre (2) est un filtre à cristaux liquides.
7 - Équipement anti-éblouissement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit filtre est un filtre à réflexion (12).
8 - Équipement anti-éblouissement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit filtre est un filtre à transmission.
9 - Équipement anti-éblouissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le filtre est un filtre à micromiroirs orientables. 10 - Équipement anti-éblouissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les zones de masquage présentent une transmission maximale dans une bande de longueurs d'onde. 11 - Équipement anti-éblouissement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite bande de longueur d'onde correspond au rouge.
12 — Procédé de traitement d'une image acquise par une caméra, comportant une étape de filtration par un filtre commandé par une image de masquage périodiquement réévaluée, caractérisé en ce qu'il comporte une alternance d'étape d'acquisition d'une image et d'analyse de ladite image pour préparer une image de masquage, et une étape de filtration pendant laquelle l'image est acquise par la caméra après interposition dudit filtre commandé par l'image de masquage précédemment réévaluée, les étapes d'acquisition d'images pour la commande du filtre et pour la restitution de l'image corrigée étant réalisée par la même caméra.
13 — Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les images restituées pendant l'étape d'acquisition de l'image de masquage correspondent à une image corrigée précédente.
14 — Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'étape d'acquisition d'une image de filtration est réalisée en un temps inférieur à la durée de la persistance rétinienne.
15 — Accessoire d'un dispositif de prise de vues photographiques ou vidéo, pour la correction de l'image acquise par un capteur d'images caractérisé en ce qu'il comporte un filtre actif commandé par une image de masquage réévaluée périodiquement par un circuit recevant l'image acquise par la caméra et commandant périodiquement la présentation par le filtre d'une image de masquage de référence pendant les phases d'acquisition d'une nouvelle image de masquage .
16 — Accessoire selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit circuit inhibe en outre liaison entre le capteur d'images et la sortie du dispositif de prise de vue pendant les phases d'acquisition de l'image de filtration.
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