EP4608679A1 - Dispositif de capture d'image embarqué dans un véhicule - Google Patents

Dispositif de capture d'image embarqué dans un véhicule

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Publication number
EP4608679A1
EP4608679A1 EP23782843.9A EP23782843A EP4608679A1 EP 4608679 A1 EP4608679 A1 EP 4608679A1 EP 23782843 A EP23782843 A EP 23782843A EP 4608679 A1 EP4608679 A1 EP 4608679A1
Authority
EP
European Patent Office
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image
camera
protective panel
optical axis
curvature
Prior art date
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Pending
Application number
EP23782843.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Tatiana GRULOIS
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.)
Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
Original Assignee
Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Comfort and Driving Assistance SAS filed Critical Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
Publication of EP4608679A1 publication Critical patent/EP4608679A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03B30/00—Camera modules comprising integrated lens units and imaging units, specially adapted for being embedded in other devices, e.g. mobile phones or vehicles
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • H04N25/61—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise the noise originating only from the lens unit, e.g. flare, shading, vignetting or "cos4"
    • H04N25/615—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise the noise originating only from the lens unit, e.g. flare, shading, vignetting or "cos4" involving a transfer function modelling the optical system, e.g. optical transfer function [OTF], phase transfer function [PhTF] or modulation transfer function [MTF]

Definitions

  • the present invention generally relates to an image capture device embedded in a vehicle.
  • It relates more particularly to an image capture device embedded in a vehicle making it possible to acquire images of the interior of the vehicle with zero or very low distortion, for example less than or equal to 5%.
  • Infrared cameras are arranged to acquire images inside vehicles generally have a wide field of view so that they can acquire all or a large part of the interior of the vehicle.
  • the wider the field of view of the camera the more the optical performance of these cameras can be degraded by the presence of optical aberrations, which can impact the quality of the images acquired by such cameras.
  • distortion is an optical aberration that increases as the field of view increases. Therefore, the larger these cameras have a field of view, the more the distortion increases.
  • Image capture devices which include an infrared sensitive camera and a protective panel to mechanically protect the camera, for example from people or objects present inside the vehicle.
  • a protective panel to mechanically protect the camera, for example from people or objects present inside the vehicle.
  • These devices are functional but pose various problems, in particular size and implementation since these devices require the use of at least one additional optical element and costs linked to the addition of additional optical components.
  • the addition of an optical component also involves losses in the intensities of the light rays captured by the camera, thus degrading optical criteria linked to the contrast of the images such as the modulation transfer function, the point spread function, also known as Point Spread Function (PSF), etc.
  • PSF Point Spread Function
  • the invention aims to remedy at least one of the aforementioned drawbacks.
  • the present invention proposes an image capture device on board a vehicle to acquire at least one image inside said vehicle, said device comprising: - a camera sensitive at least in the infrared arranged to acquire said at least one image, said camera comprising a main optical axis, - a protective panel comprising a secondary optical axis, said protective panel being arranged to mechanically protect said camera by covering at least partly the field of view of said camera, characterized in that said camera comprises at least one optical element arranged to introduce on at least part of the at least one image an optical barrel distortion, said protective panel being arranged to introduce on the at least part of the at least one image an optical pincushion distortion.
  • the device of the present disclosure is less bulky, easier to implement and less expensive.
  • such a device makes it possible to limit the optical losses induced by the presence of additional optical elements. Consequently, optical performance related to contrast is improved compared to state-of-the-art systems.
  • Distortion means an optical aberration introduced by an optical element. This distortion can, in a known manner, be expressed by Seidel polynomials.
  • the protective panel is at least partially transparent in the infrared, for example the protective panel has a transparency greater than 85% in the field of view of the camera covered by said protective panel in the infrared.
  • said secondary optical axis is angularly offset from the main optical axis by at least one rotation around an axis transverse to the main optical axis.
  • Such an arrangement makes it possible to choose specific parts of the image to compensate for the distortion introduced by the camera in these parts, while offering a device that is inexpensive and easy to implement.
  • the secondary optical axis is inclined relative to the main optical axis at a first angle.
  • the secondary optical axis is inclined relative to the main optical axis at a second angle.
  • the first angle is between 1 degree and 40 degrees, preferably between 5 and 19 degrees and/or the second angle is between 1 degree and 40 degrees, preferably between 5 and 19 degrees.
  • the protection panel comprises an external surface and an internal surface, opposite the external surface and oriented facing said camera: - said external surface comprising a part having an external radius of curvature, and/or - said internal surface comprising a part having an internal radius of curvature.
  • the external and internal radii of curvature are distinct.
  • the internal radius of curvature is between 50.0 millimeters and 1990.0 millimeters and/or the external radius of curvature is between 50.0 millimeters and 1990.0 millimeters.
  • the external and internal radii of curvature are similar within 10%.
  • the camera comprises a total field of view, the internal radius of curvature and/or the external radius of curvature being curved over the entire total field of view of said camera.
  • the portion of the outer surface has a diameter of between 5.0 millimeters and 10.0 centimeters and/or the portion of the inner surface has a diameter of between 5.0 millimeters and 10.0 centimeters.
  • the camera is spaced from the protective panel by a distance varying between 0.5 millimeters and 10.0 centimeters along the main optical axis.
  • the camera is arranged to introduce the optical barrel distortion in at least one peripheral zone of said image, said protective panel being arranged to introduce said optical pinion distortion in said at least one peripheral zone.
  • the protective panel is arranged to introduce a maximum offset of 120.00 micrometers on the at least part of the at least one image compared to a part of an image not distorted by the protective panel, said offset being defined between an object belonging to both the at least one image and said undistorted image, said object of the at least one image having a spatial position in the at least one image similar to a spatial position of the object in said undistorted image.
  • the protective panel is arranged to reduce the optical barrel distortion introduced by said camera by at least 10%, preferably by at least 50%.
  • the optical barrel distortion obtained on said image is less than or equal to 5% over the entire image or over at least one area of the image.
  • the camera has a total field of view greater than 30 degrees, preferably between 30.0 and 110.0 degrees.
  • the optical element is arranged to introduce an optical pincushion distortion onto at least one other part of the at least one image, said protective panel being arranged to introduce onto the at least one other part of the image. at least one image an optical barrel distortion in order to compensate for the pincushion distortion introduced by said camera.
  • the invention also proposes a display device on board a vehicle to acquire at least one image inside said vehicle, said device comprising: - a camera sensitive at least in the infrared arranged to acquire said at least one image, said camera comprising a main optical axis, - a protective panel comprising a secondary optical axis, said protective panel being arranged to mechanically protect said camera, characterized in that said camera comprises at least one optical element arranged to introduce optical distortion on at least part of the at least one image, said protective panel being arranged to introduce on the at least part of the at least one image an image an optical distortion of sign opposite to said optical distortion introduced by the camera, said secondary optical axis being angularly offset from the main optical axis by at least one rotation around an axis transverse to the main optical axis.
  • the optical distortion introduced by the optical element of the camera is a barrel distortion while the optical distortion of opposite sign introduced by the protective panel is a pincushion distortion.
  • the optical distortion introduced by the optical element of the camera is a pincushion distortion while the optical distortion of opposite sign introduced by the protective panel is a barrel distortion.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an embodiment of a device according to the present invention in a top view plan
  • FIG. 1 is a schematic representation of another embodiment of a device according to the present invention in a top view plan;
  • FIG. 1 is a schematic representation of one embodiment of a protective panel used in the device according to the present disclosure in a view plane of the protective panel;
  • FIG. 1 is a schematic representation of a second embodiment of a protective panel used in the device according to the present disclosure in a view plane of the protective panel;
  • FIG. 1 is a schematic representation of an example of an image acquired by a camera without the protective panel of the device according to the present disclosure and without additional optical element to compensate for the distortion induced by the camera;
  • FIG. 1 is a schematic representation of the example of the image acquired from the by a camera illustrated in as well as an example of an image acquired by the device according to the present disclosure
  • FIG. 1 is a schematic representation of an image of a target without distortion as well as an example of an image acquired by the device according to the present disclosure
  • FIG. 1 is a schematic representation of the embodiment of the device illustrated in in another plane of view.
  • An example embodiment of an image capture device 100 embedded in a vehicle according to the present disclosure will be described using the , of the and some .
  • the device 100 illustrated in comprises a camera 10 and a protective panel 20.
  • the camera 10 comprises at least one optical element 11.
  • the optical element 11 is, for example, a lens associated with the camera, such as a lens of the objective associated with the camera 10.
  • optical element we mean an element which has at least one of the following optical characteristics, such as an aperture, a focal length, a field, a diameter and a radius of curvature.
  • Camera 10 of device 100 is an infrared sensitive camera.
  • the camera is sensitive to near-infrared wavelengths, for example between 780 nanometers and 1400 nanometers.
  • the camera 10 can also be sensitive to wavelengths of the visible spectrum comprised, for example, between 400 nanometers and 780 nanometers (780 nanometers preferably excluded).
  • the camera 10 is arranged to acquire at least one image, in particular an image inside the vehicle.
  • the camera 10 has a main optical axis 12.
  • the main optical axis 12 is arranged to pass through an optical center of the optical element 11.
  • the main optical axis 12 also coincides with an optical axis of the optical element 11.
  • the protective panel 20 illustrated in is arranged to mechanically protect the camera 10 by partially covering a field of view of the camera 10, in particular from mechanical shocks. According to the present disclosure, the protective panel 20 is arranged to protect the camera from at least 10 mechanical shocks per spatial direction (x, y, z) equal to an acceleration of 500 m/s2 or less than an acceleration of 500 m/s2 .
  • protective panel an element which has at least one of the following mechanical characteristics, such as a level of hardness, a thickness arranged to give it a level of rigidity and/or protection against moderate impacts.
  • a level of hardness a thickness arranged to give it a level of rigidity and/or protection against moderate impacts.
  • the shore D hardness level is less than 40.
  • moderate shock we mean shocks below 500 m/s 2 .
  • the protective panel 20 is made of polycarbonate and has a transparency greater than 85% at least in the infrared, for example for wavelengths between 700 nanometers and 1400 nanometers, preferably between 780 nanometers and 1400 nanometers. . In the example considered, the protective panel 20 has a transparency of 89%.
  • the optical element 11 of the camera is arranged to introduce distortion on at least part of the image and the protective panel 20 is arranged to induce distortion on at least part of the image. the image of sign opposite to the distortion introduced into by the optical element 11 of the camera 20.
  • the distortion introduced by the camera 10 is compensated by the distortion introduced by the protective panel while retaining the mechanical properties of the protective panel.
  • Such a device thus makes it possible to cancel locally, in a simple and inexpensive manner, the distortion which would have appeared on the image without a protective panel according to the present disclosure.
  • the distortion introduced by the optical element 11 in at least part of the image is of the barrel type while the distortion introduced by the protective panel 20 is of the pincushion type.
  • barrel distortion we mean negative distortion
  • pincushion distortion we mean positive distortion.
  • This distortion can be translated by the Seidel polynomials of order 3.
  • this distortion can be decomposed into an aberration of order 3 and order 5 in the Seidel polynomials.
  • the protective panel 20 illustrated in comprises a secondary optical axis 21.
  • main optical axis 12 or secondary 21 we mean the optical axis of a centered system which corresponds to the axis of rotational symmetry of this system.
  • the secondary optical axis 21 of the protective panel 20 is angularly offset from the main optical axis 12 by at least one rotation around an axis, for example an axis transverse to the main optical axis (x axis) 12 and/ or another axis transverse to the optical axis (y axis).
  • the angular shift is linked to the positions of the distortion that we want to compensate for in the image.
  • the greater the offset (for example when it is greater than 19 degrees), the more the device 100 is arranged to compensate for the distortion towards the edges or peripheral areas of the image (i.e. and less in the central area of the image ).
  • a small offset for example less than 10 degrees, makes it possible to more significantly compensate for the distortion towards the center of the image.
  • the secondary optical axis 21 is angularly offset from the main optical axis 12 by a rotation around an axis transverse to the main optical axis 12, here oriented along the x axis of the camera mark.
  • the secondary optical axis is inclined relative to the main optical axis 12 at a first angle 30.
  • the first angle 30 is between 0.001 degrees and 40 degrees, preferably between 5 and 19 degrees.
  • the protective panel 20 of the device 100 comprises an internal surface 23 and an external surface 22 as explained below in the example of the and some .
  • the camera 10 is spaced from the protective panel 20 by a distance d varying between 1.00 millimeter and 10.00 centimeters along the main optical axis 12. This point will also be detailed below following there and some .
  • a second example of device 600 will be described using the , of the , of the and some .
  • the device 600 includes all the elements of the device 100 illustrated in . Thus, only the differences with the will be described.
  • the device 600 illustrated in and in comprises the camera 10 and the protective panel 20.
  • the camera 10 comprises at least the optical element 11.
  • the protective panel 20 illustrated in And comprises a secondary optical axis 21.
  • the secondary optical axis is angularly offset from the main optical axis 12 by a rotation around the axis transverse to the main optical axis 12, here oriented along the x axis of the camera mark 10.
  • the secondary optical axis 21 is inclined relative to the main optical axis 12 according to the first angle 30, which here is 7 degrees.
  • the secondary optical axis 21 is further angularly offset from the main optical axis 12 by a rotation along an axis transverse to the main optical axis 12, here the y axis.
  • the protective panel 20 is also inclined relative to the camera 10 at a second angle 40 relative to the transverse axis y of the camera, defining a second axis z' for the protective panel 20.
  • the second angle 40 is between 0.001 degrees and 40 degrees, preferably between 5 and 19 degrees.
  • Such an offset makes it possible to compensate for the distortion introduced by the camera 10 in different areas of the image, for example on peripheral areas of the image (or the edges of the image) and on areas close to the center of the image. picture.
  • the first angle 30 is equal to 7 degrees and the second angle is equal to 17 degrees.
  • the protective panel 20 comprises an internal surface 23 and an external surface 22, as illustrated in .
  • the internal surface 23 is oriented facing the camera 10, in particular the optical element 11. But in practice the protective panel 20 is produced as described in and in .
  • the internal surface 23 comprises a part having an internal radius of curvature R1, which is on the and the of concave shape (given in the defined direction from the camera 10 towards the protective panel 20).
  • the other parts of the internal surface 23 are preferably planar.
  • the secondary optical axis 21 is the optical axis which passes through the center of the internal surface 23 comprising the radius of curvature R1 and which is perpendicular to a plane of the internal surface 23 comprising said radius of curvature R1.
  • the internal radius of curvature R1 is between 50.00 millimeters and 1990.00 millimeters. In the example shown, the internal radius of curvature R1 is 55.16 millimeters.
  • the curved part of the internal surface 23 has a diameter of between 5.00 millimeters and 10 centimeters. In the example illustrated, the diameter of the radius of curvature R1 is 10 millimeters.
  • the camera 10 is spaced from the protective panel 20 by a distance d varying between 1.00 millimeter and 10.00 centimeters along the main optical axis 12.
  • the distance d is defined between the center optical element 13 of the optical element 11 and the optical center 24 of the part having the radius of curvature R1.
  • the camera 10 includes a total field of view, for example 60 degrees.
  • the internal radius of curvature R1 is curved over the entire total field of view of said camera 10.
  • the diameter of the curved part (internal radius R1) of the internal surface 23 is adapted to the total field of view of the camera 10. It is therefore chosen according to the total field of view of the camera so as to cover completely.
  • the protective panel 20 of this example has an internal surface 23 with a radius of curvature R1 explained as above in .
  • the external surface 22 of the protective panel 20 comprises a part having an external radius of curvature R2.
  • external we mean a surface positioned on the side of an object seen by the camera.
  • the external radius of curvature R2 is arranged to introduce an additional distortion identical to the distortion introduced by the radius of curvature R1 of the internal surface 23.
  • the external radius of curvature R2 is positioned with respect to the internal radius of curvature R1.
  • the optical center of the internal radius of curvature R1 and the optical center of the external radius of curvature R2 are aligned on the secondary optical axis 21 of the protective panel 20.
  • the internal radius of curvature R1 is of concave shape and the external radius of curvature R2 has a convex shape.
  • the external radius of curvature R2 can be of concave shape.
  • the internal radius of curvature R1 and external R2 are similar to within 10% in absolute value.
  • the radius of curvature R2 of the external surface 22 differs by ⁇ 10 percent from the radius of curvature R1 of the internal surface 23 in absolute value.
  • Such a characteristic makes it possible to maintain the optical quality of the device 100, 600.
  • no drop in the modulation transfer function, also called MTF, is observed with such an arrangement of the device 100, 600 following the addition of the curvature R2 of the external surface 22.
  • the internal surface 23 has a radius of curvature R1 of 55.17 millimeters and 10.00 millimeters in diameter while the external surface 22 has a radius of curvature R2 of 55.00 millimeters and 10.00 millimeters in diameter.
  • the difference between the radius of curvature R1 and the radius of curvature R2 is therefore less than 0.1%.
  • This arrangement thus makes it possible to improve the optical qualities of the device 100, 600 and therefore to obtain a better image. quality (ie less distorted than an image obtained with a protective panel not introducing distortion and/or compared to an image obtained with the embodiment illustrated in ).
  • the internal radius R1 and the external radius R2 are optimized (ie selected) to improve the overall performance of the device 100, 600.
  • the external surface 22 can be imposed by the manufacturer (style constraints in the vehicle).
  • the internal radius of curvature R1 of the internal surface 23 is optimized so as to maximize an optical function of the device 100, 600. Its optimization may depend on the external radius of curvature R2 of the external surface 22, the inclination of the protective panel 20, of an optical index of the protective panel 20 which is, in this example, the optical index of the polycarbonate.
  • the internal R1 and external R2 radii of curvature have a similar optical design (or design), that is to say differing by ⁇ 10 percent at most in absolute value, preferably less than ⁇ 1 percent.
  • the internal radius of curvature R1 is optimized with respect to the external surface 22 and therefore depends on the external radius of curvature R2.
  • Optimizing the internal radius of curvature R1 of the internal surface 23 with respect to the external surface 22 will make it possible to maximize the overall optical function of the devices 100 and 600.
  • global optical function we mean a function which makes it possible to assess the optical quality of the device 100 and 600.
  • the optical function can be based on the optical transfer function known in English by the name Optical transfer Function (MTF) or on the point spreading function known in English by the expression Point Spread Function (PSF). Such an arrangement makes it possible to obtain a device with a better quality optical function.
  • MTF optical transfer Function
  • PSF Point Spread Function
  • FIG. 1 There illustrates an example of image acquired 200 by a camera 10 having a barrel type optical aberration.
  • a test pattern is imaged by the camera 10.
  • the test pattern has at least one letter 205 as well as a perfect grid with straight lines.
  • the acquired image 200 illustrated in is not corrected by the distortion introduced by the protective panel 20.
  • the camera used has a total field of view of 44 degrees x 36 degrees.
  • This camera uses an optical element having a barrel distortion equal to or less than 4 pixels, preferably on the order of 3-4 pixels offset in the edges of the total field of view of the camera.
  • Camera 10 has a sensor with pixels 3 micrometers in size.
  • the acquired image 200 in this example thus presents peripheral parts 201202, 203, 204 close to the corners of the image 200.
  • the peripheral parts 201, 202, 203, 204 present barrel type distortion.
  • the peripheral parts 201, 202, 203, 204 each correspond to a square of four pixels positioned at a corner of the image 200.
  • the camera 10 of the device 100 or 600 is identical to the camera used in the example of the . So images 200 and 300 are the same size.
  • the protective panel 20 includes a radius of curvature R1 on its internal surface 23 of 55.17 millimeters and a diameter of around 10.00 millimeters.
  • the protective panel 20 includes a radius of curvature R2 on its external surface 22 of 55.00 millimeters and a diameter of around 10.00 millimeters.
  • the external surface 22 of the protective panel 20 is placed 6.2 millimeters from the surface of the optical element 11 of the camera 10 positioned facing the internal surface 23 of the protective panel 20.
  • the protective panel 20 has a thickness of 2.3 millimeters oriented along the main optical axis 12.
  • the secondary optical axis 21 is angularly offset from the main optical axis 12 by a rotation around the initial transverse axis x of the camera 10 by the first angle 30 equal to 7.0 degrees and by a rotation around the initial transverse axis y of the camera 10 by the second angle 40 equal to 19.0 degrees.
  • the same target is imaged by the device 100 or 600.
  • the image 300 has a peripheral part 301.
  • the image 300 is superimposes with image 200 (at the peripheral part 201 of image 200).
  • the peripheral part 301 of the image 300 has a spatial position in the image 300 identical to the spatial position of the peripheral part 201 of the image 200.
  • the spatial position is defined using the pixels of the image concerned, in particular depending on the position of the pixels in the image concerned.
  • the protective panel 20 does not introduce additional distortion into the peripheral part 301 of the image 300.
  • the peripheral part 301 of the image 300 presents a distortion which is, for example, less than the size of a pixel, or of the order of a micrometer (less than ten micrometers).
  • a shift between the image 200 and 300 is observed in a first spatial direction 305 and second spatial direction 306 of the images 200, 300.
  • the protective panel 20 is arranged to introduce a maximum offset of 120 micrometers (of sign opposite to the offset introduced by the camera 10) in order to compensate for the distortion introduced by the camera 10. This offset can be different depending on the spatial directions of the image 300.
  • the offset between image 200 and image 300 along the first spatial direction is preferably less than 120.0 micrometers and the offset between image 200 and image 300 along the second spatial direction is preferably less than 50.0 micrometers.
  • the protective panel 20 introduces a distortion of opposite sign, here of a pincushion, making it possible to locally cancel the distortion introduced by the camera 10.
  • the barrel distortion introduced by the camera 10 is notably compensated at the level of the peripheral edges of the image 300, here squares of four pixels positioned in three corners of the image 300 which have a spatial position which is assimilated or corresponds to the spatial position of the peripheral parts 202, 203, 204 of the image 200.
  • the protective panel 20 has reduced the optical barrel distortion introduced by said camera 10 by at least 10% in the zones which have a spatial position which is assimilated to the spatial position of the peripheral parts 202, 203, 204 of the image 200.
  • the optical barrel distortion obtained on said image 300 is less than or equal to 5% on at least the areas of the image 300 (here the three edges of the images 300) which have a position which is identified with the peripheral parts 202, 203, 204 of the image 200.
  • the protective panel 20 includes a radius of curvature R1 on its internal surface 23 of 55.17 millimeters and a diameter of 10 millimeters.
  • the protective panel 20 includes a radius of curvature R2 on its external surface 22 of 55.00 millimeters and a diameter of 10 millimeters.
  • the same target is used for the acquisition of images 400 and 500.
  • This target has a grid and a letter (letter F).
  • the image 400 has a part 405, here approximately 3x8 pixels in size.
  • the imaged target of the image 400 is superimposed with the target of the image 500.
  • the part 405 of the image 400 does not present any distortion.
  • the letters of each image 400 and 500 overlap.
  • the optical barrel distortion obtained on said image 400 is less than or equal to 5% over the entire image 400.

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Abstract

L' invention concerne un dispositif (100) de capture d'image embarqué dans un véhicule pour acquérir au moins une image à l'intérieur dudit véhicule, ledit dispositif (100) comprenant : - une caméra (10) sensible au moins dans infrarouge agencée pour acquérir ladite au moins une image, ladite caméra (10) comprenant un axe optique principal (12), - un panneau protecteur (20) comprenant un axe optique secondaire (21), ledit panneau protecteur (20) étant agencé pour protéger mécaniquement ladite caméra (10), caractérisé en ce que ladite caméra (10) comprend au moins un élément optique (11) agencé pour introduire sur au moins une partie de l' au moins une image une distorsion optique de barillet, ledit panneau protecteur (20) étant agencé pour introduire sur l'au moins une partie de l' au moins une image une distorsion optique de coussinet.

Description

    Dispositif de capture d’image embarqué dans un véhicule Domaine technique de l'invention
  • La présente invention concerne de manière générale un dispositif de capture d’image embarqué dans un véhicule.
  • Elle concerne plus particulièrement un dispositif de capture d’image embarqué dans un véhicule permettant d’acquérir des images de l’intérieur du véhicule avec une distorsion nulle ou très faible, par exemple inférieure ou égale à 5 %.
    •  Etat de la technique
  • Les caméras infrarouges sont agencées pour acquérir des images à l’intérieur des véhicules possèdent généralement un large champ de vue de sorte à pouvoir acquérir l’ensemble ou une grande partie de l’intérieur du véhicule. Toutefois, plus le champ de vue de la caméra est large, plus les performances optiques de ces caméras peuvent être dégradées par la présence d’aberrations optiques, ce qui peut impacter la qualité des images acquises par de telles caméras. Parmi les aberrations optiques, la distorsion est une aberration optique qui augmente lorsque le champ de vue augmente. Par conséquent, plus ces caméras possèdent un grand champ de vue, plus la distorsion augmente.
  • On connaît des dispositifs de capture d’image qui comprennent une caméra sensible à l’infrarouge et un panneau protecteur pour protéger mécaniquement la caméra, par exemple des personnes ou objets présents à l’intérieur du véhicule. Lorsqu’on souhaite corriger des aberrations optiques de la caméra, on positionne en général au moins un élément optique supplémentaire devant l’optique de la caméra. Ces dispositifs sont fonctionnels mais posent divers problèmes, notamment d’encombrement et d’implémentation puisque ces dispositifs nécessitent d’utiliser au moins un élément optique supplémentaire et de coûts liés à l’ajout de composants optiques supplémentaires. En outre, l’ajout de composant optique implique aussi des pertes sur les intensités des rayons lumineux captés par la caméra, dégradant ainsi des critères optiques liés au contraste des images comme la fonction de transfert de modulation, la fonction d’étalement du point, aussi connu sous le nom anglais de Point Spread Function (PSF), etc.
  • L’invention a pour but de remédier à au moins un des inconvénients précités.
    • Présentation de l'invention
  • Afin de remédier aux inconvénients précités de l’état de la technique, la présente invention propose un dispositif de capture d’image embarqué dans un véhicule pour acquérir au moins une image à l’intérieur dudit véhicule, ledit dispositif comprenant :
    - une caméra sensible au moins dans l’infrarouge agencée pour acquérir ladite au moins une image, ladite caméra comprenant un axe optique principal,
    - un panneau protecteur comprenant un axe optique secondaire, ledit panneau protecteur étant agencé pour protéger mécaniquement ladite caméra en recouvrant au moins en partie le champ de vue de ladite caméra,
    caractérisé en ce que ladite caméra comprend au moins un élément optique agencé pour introduire sur au moins une partie de l’au moins une image une distorsion optique de barillet, ledit panneau protecteur étant agencé pour introduire sur l’au moins une partie de l’au moins une image une distorsion optique de coussinet.
  • Suivant le dispositif selon la présente divulgation aucun élément optique supplémentaire n’est ajouté pour compenser la distorsion introduite par la caméra. Des propriétés optiques ont été ajoutées à ce panneau pour compenser la distorsion introduite par la caméra.
  • Ainsi, grâce à l’invention, comme aucun élément optique supplémentaire n’est ajouté pour compenser la distorsion introduite par la caméra, le dispositif de la présente divulgation est moins volumineux, plus facile à implémenter et moins coûteux. En outre, un tel dispositif permet de limiter les pertes optiques induites par la présence d’éléments optiques supplémentaires. Par conséquent, les performances optiques liées au contraste sont améliorées comparées aux systèmes de l’état de l’art.
  • Par distorsion, on entend une aberration optique introduit par un élément optique. Cette distorsion peut, de manière connue, s’exprimer par les polynômes de Seidel.
  • D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du dispositif conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles sont explicitées ci-dessous.
  • Dans un mode de réalisation, le panneau protecteur est au moins partiellement transparent dans l’infrarouge, par exemple le panneau protecteur présente une transparence supérieure à 85% dans le champ de vue de la caméra recouvert par ledit panneau protecteur dans l’infrarouge.
  • Dans un mode de réalisation, ledit axe optique secondaire est décalé angulairement de l’axe optique principal par au moins une rotation autour d’un axe transverse à l’axe optique principal.
  • Un tel agencement permet de choisir des parties spécifiques de l’image pour compenser la distorsion introduite par la caméra dans ces parties, tout en proposant un dispositif peu onéreux et facile à implémenter.
  • Dans un mode de réalisation, l’axe optique secondaire est incliné par rapport à l’axe optique principal suivant un premier angle.
  • Dans un mode de réalisation, l’axe optique secondaire est incliné par rapport à l’axe optique principal suivant un deuxième angle.
  • Dans un mode de réalisation, le premier angle est compris entre 1 degré et 40 degrés, de préférence entre 5 et 19 degrés et/ou de deuxième angle est compris entre 1 degré et 40 degrés, de préférence entre 5 et 19 degrés.
  • Le choix de l’inclinaison du premier et/ou deuxième angle permet de sélectionner précisément des parties de l’image.
  • Dans un mode de réalisation, le panneau de protection comprend une surface externe et une surface interne, opposée à la surface externe et orientée en face de ladite caméra :
    - ladite surface externe comprenant une partie présentant un rayon de courbure externe, et/ou
    - ladite surface interne comprenant une partie présentant un rayon de courbure interne.
  • Dans un mode de réalisation particulier, les rayons de courbures externe et interne sont distincts.
  • Dans un mode de réalisation, le rayon de courbure interne est compris entre 50,0 millimètres et 1990,0 millimètres et/ou le rayon de courbure externe est compris entre 50,0 millimètres et 1990,0 millimètres.
  • Dans un autre mode de réalisation, les rayons de courbure externe et interne sont similaires à 10 % près.
  • Dans un mode de réalisation, la caméra comprend un champ de vue total, le rayon de courbure interne et/ou le rayon de courbure externe étant courbés sur l’ensemble du champ de vue total de ladite caméra.
  • Dans un mode de réalisation, la partie de la surface externe présente un diamètre compris entre 5,0 millimètres et 10,0 centimètres et/ou la partie de la surface interne présente un diamètre compris entre 5,0 millimètres et 10, 0 centimètres.
  • Dans un mode de réalisation, la caméra est espacée du panneau protecteur d’une distance variant entre 0,5 millimètre et 10,0 centimètres le long de l’axe optique principal.
  • Dans un autre mode de réalisation, la caméra est agencée pour introduire la distorsion optique de barillet dans au moins une zone périphérique de ladite image, ledit panneau protecteur étant agencé pour introduire ladite distorsion optique de coussinet dans ladite au moins une zone périphérique.
  • Dans un mode de réalisation, le panneau protecteur est agencé pour introduire un décalage maximum de 120,00 micromètres sur l’au moins une partie de l’au moins une image comparé à une partie d’une image non distordue par le panneau protecteur, ledit décalage étant défini entre un objet appartenant à la fois à l’au moins une image et à ladite image non distordue, ledit objet de l’au moins une image présentant une position spatiale dans l’au moins une image similaire à une position spatiale de l’objet dans ladite image non distordue.
  • Dans un mode de réalisation, le panneau protecteur est agencé pour diminuer la distorsion optique de barillet introduite par ladite caméra d’au moins 10 %, de préférence d’au moins 50%.
  • Dans un mode de réalisation, la distorsion optique de barillet obtenue sur ladite image est inférieure ou égale à 5 % sur toute l’image ou sur au moins une zone de l’image.
  • Dans un autre mode de réalisation, la caméra présente un champ total de vision supérieur à 30 degrés, de préférence compris entre 30,0 et 110,0 degrés.
  • Dans un mode de réalisation, l’élément optique est agencé pour introduire sur au moins une autre partie de l’au moins une image une distorsion optique de coussinet, ledit panneau protecteur étant agencé pour introduire sur l’au moins une autre partie de l’au moins une image une distorsion optique de barillet afin de compenser la distorsion de coussinet introduite par ladite caméra.
  • L’invention propose également un dispositif de visualisation embarqué dans un véhicule pour acquérir au moins une image à l’intérieur dudit véhicule, ledit dispositif comprenant :
    - une caméra sensible au moins dans l’infrarouge agencée pour acquérir ladite au moins une image, ladite caméra comprenant un axe optique principal,
    - un panneau protecteur comprenant un axe optique secondaire, ledit panneau protecteur étant agencé pour protéger mécaniquement ladite caméra,
    caractérisé en ce que ladite caméra comprend au moins un élément optique agencé pour introduire sur au moins une partie de l’au moins une image une distorsion optique, ledit panneau protecteur étant agencé pour introduire sur l’au moins une partie de l’au moins une image une distorsion optique de signe opposé à ladite distorsion optique introduite par la caméra, ledit axe optique secondaire étant décalé angulairement de l’axe optique principal par au moins une rotation autour d’un axe transverse à l’axe optique principal.
  • Les autres modes de réalisation listés précédemment sont aussi applicables à ce mode de réalisations.
  • Dans un mode de réalisation, la distorsion optique introduite par l’élément optique de la caméra est une distorsion de barillet alors que la distorsion optique de signe opposé introduite par le panneau protecteur est une distorsion de coussinet.
  • Bien entendu, dans un autre mode de réalisation, la distorsion optique introduite par l’élément optique de la caméra est une distorsion de coussinet alors que la distorsion optique de signe opposé introduite par le panneau protecteur est une distorsion de barillet.
  • Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
    •  Description détaillée de l'invention
  • La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.
  • Sur les dessins annexés :
  • est une représentation schématique d’un mode de réalisation d’un dispositif selon la présente invention dans un plan de vue de dessus ;
  • est une représentation schématique d’un autre mode de réalisation d’un dispositif selon la présente invention dans un plan de vue de dessus ;
  • est une représentation schématique d’un mode de réalisation d’un panneau protecteur utilisé dans le dispositif suivant la présente divulgation dans un plan de vue du panneau protecteur ;
  • est une représentation schématique d’un deuxième mode de réalisation d’un panneau protecteur utilisé dans le dispositif suivant la présente divulgation dans un plan de vue du panneau protecteur ;
  • est une représentation schématique d’un exemple d’image acquise par une caméra sans le panneau protecteur du dispositif selon la présente divulgation et sans élément optique supplémentaire pour compenser la distorsion induite par la caméra ;
  • est une représentation schématique de l’exemple de l’image acquise de la par une caméra illustrée en ainsi qu’un exemple d’image acquise par le dispositif selon la présente divulgation ; 
  • est une représentation schématique d’une image d’une cible sans distorsion ainsi qu’un exemple d’image acquise par le dispositif selon la présente divulgation ; 
  • est une représentation schématique du mode de réalisation du dispositif illustré en dans un autre plan de vue.
  • Dispositif
  • Un exemple de mode de réalisation d’un dispositif 100 de capture d’image embarqué dans un véhicule suivant la présente divulgation va être décrit à l’aide de la , de la et de la .
  • Le dispositif 100 illustré en , comprend une caméra 10 et un panneau protecteur 20. La caméra 10 comprend au moins un élément optique 11. L’élément optique 11 est à titre d’exemple une lentille associée à la caméra, comme une lentille de l’objectif associé à la caméra 10.
  • Par élément optique on entend un élément qui présente au moins une des caractéristiques optiques suivantes, comme une ouverture, une focale, un champ, un diamètre et un rayon de courbure.
  • La caméra 10 du dispositif 100 est une caméra sensible à l’infrarouge. Par exemple, la caméra est sensible aux longueurs d’onde du proche infrarouge, par exemple entre 780 nanomètres et 1400 nanomètres. Bien entendue la caméra 10 peut aussi être sensible aux longueurs d’ondes du spectre visible comprises, par exemple, entre 400 nanomètres et 780 nanomètres (780 nanomètres de préférence exclu).
  • Dans le dispositif 100, la caméra 10 est agencée pour acquérir au moins une image, notamment une image à l’intérieur du véhicule.
  • Dans l’exemple illustré en , la caméra 10 présente un axe optique principal 12. L’axe optique principal 12 est agencé pour passer par un centre optique de l’élément optique 11. L’axe optique principal 12 est aussi confondu avec un axe optique de l’élément optique 11.
  • Le panneau protecteur 20 illustré en est agencé pour protéger mécaniquement la caméra 10 en recouvrant en partie un champ de vue de la caméra 10, notamment de chocs mécaniques. Suivant la présente divulgation le panneau protecteur 20 est agencé pour protéger la caméra d’au moins 10 chocs mécaniques par direction spatiale (x, y, z) égaux à une accélération de 500 m/s² ou inférieurs à une accélération de 500 m/s².
  • Par panneau protecteur, on entend un élément qui présente au moins une des caractéristiques mécaniques suivantes, comme un niveau de dureté, une épaisseur agencée pour lui conférer un niveau de rigidité et/ou de protection aux chocs modérés. A titre d’exemple, le niveau de dureté shore D est inférieur à 40. Par choc modéré, on entend des chocs inférieurs à 500 m/s2.
  • Dans cet exemple, le panneau protecteur 20 est en polycarbonate et présente une transparence supérieure à 85% au moins dans l’infrarouge, par exemple pour les longueurs d’onde comprises entre 700 nanomètres et 1400 nanomètres, de préférence entre 780 nanomètres et 1400 nanomètres. Dans l’exemple considéré, le panneau protecteur 20 présente une transparence de 89%.
  • Dans l’exemple du dispositif 100, l’élément optique 11 de la caméra est agencé pour introduire sur au moins une partie de l’image une distorsion et le panneau protecteur 20 est agencé pour induire une distorsion sur l’au moins une partie de l’image de signe opposé à la distorsion introduite dans par l’élément optique 11 de la caméra 20. Ainsi, grâce au dispositif 100, la distorsion introduite par la caméra 10 est compensée par la distorsion introduite par le panneau protecteur tout en conservant les propriétés mécaniques du panneau protecteur. Un tel dispositif permet ainsi d’annuler localement, de manière simple et peu onéreuse, la distorsion qui serait apparue sur l’image sans un panneau protecteur selon la présente divulgation. Un outre dans le dispositif 100, il n’est pas nécessaire d’ajouter en plus de la caméra 10 un autre élément optique pour compenser la distorsion introduite par la caméra 10, ce qui améliore l’encombrement du dispositif 100 favorisant une intégration plus facile de la caméra dans l’intérieur du véhicule et aussi son prix.
  • A titre d’exemple, la distorsion introduite par l’élément optique 11 dans l’au moins une partie de l’image est de type barillet alors que la distorsion introduite par le panneau protecteur 20 est de type coussinet. Par distorsion de barillet, on entend une distorsion négative et par distorsion de coussinet on entend une distorsion positive. Cette distorsion peut être traduite par les polynômes de Seidel d’ordre 3. Dans un autre exemple, cette distorsion peut être décomposée dans un une aberration d’ordre 3 et d’ordre 5 dans les polynômes de Seidel.
  • Le panneau protecteur 20 illustré en comprend un axe optique secondaire 21. Par axe optique principal 12 ou secondaire 21, on entend l’axe optique d’un système centré qui correspond à l’axe de symétrie de rotation de ce système.
  • Dans l’exemple illustré en , l’axe optique secondaire 21 du panneau protecteur 20 est décalé angulairement de l’axe optique principal 12 par au moins une rotation autour d’un axe, par exemple un axe transverse à l’axe optique (axe x) principal 12 et/ou un autre axe transverse à l’axe optique (axe y).
  • Le décalage angulaire est lié aux positions de la distorsion que l’on veut compenser dans l’image. Plus le décalage est important (par exemple lorsqu’il est supérieur à 19 degrés), plus le dispositif 100 est agencé pour compenser la distorsion vers les bords ou zones périphériques de l’image (i.e. et moins dans la zone centrale de l’image). A l’inverse, un décalage faible, par exemple inférieur à 10 degrés, permet de compenser de manière plus importante la distorsion vers le centre de l’image.
  • Dans le premier plan de vue illustré par la (vue de dessus), l’axe optique secondaire 21 est décalé angulairement de l’axe optique principal 12 par une rotation autour d’un axe transverse à l’axe optique principal 12, ici orientée selon l’axe x du repère caméra. De ce fait, l’axe optique secondaire est incliné par rapport à l’axe optique principal 12 suivant un premier angle 30. A titre d’exemple, le premier angle 30 est compris entre 0,001 degré et 40 degrés, de préférence entre 5 et 19 degrés.
  • Optionnellement et dans le dispositif 100, le panneau protecteur 20 du dispositif 100 comprend une surface interne 23 et une surface externe 22 comme explicitées ci-dessous dans l’exemple de la et de la . En outre, la caméra 10 est espacée du panneau protecteur 20 d’une distance d variant entre 1,00 millimètre et 10,00 centimètres le long de l’axe optique principal 12. Ce point sera aussi détaillé ci-dessous à la suite de la et de la .
  • Un deuxième exemple de dispositif 600 va être décrit à l’aide de la , de la , de la et de la . Le dispositif 600 comprend tous les éléments du dispositif 100 illustré en . Ainsi, seules les différences avec la seront décrites.
  • Le dispositif 600 illustré en et en , comprend la caméra 10 et le panneau protecteur 20. La caméra 10 comprend au moins l’élément optique 11. Le panneau protecteur 20 illustré en et comprend un axe optique secondaire 21. Dans cet exemple, l’axe optique secondaire est décalé angulairement de l’axe optique principal 12 par une rotation autour de l’axe transverse à l’axe optique principal 12, ici orientée selon l’axe x du repère caméra 10. Typiquement, l’axe optique secondaire 21 est incliné par rapport à l’axe optique principal 12 suivant le premier angle 30, qui est ici de 7 degrés.
  • Dans l’exemple de réalisation illustré sur la et sur la (illustrations schématiques), l’axe optique secondaire 21 est en outre décalé angulairement de l’axe optique principal 12 par une rotation selon un axe transverse à l’axe optique principal 12, ici l’axe y. Ainsi, dans cet exemple, la rotation est décomposée en deux rotations à l’aide des angles d’Euler R = Rx αRy β où Rx α est une rotation autour de l’axe transverse x initial de la caméra 10 d’angle α avec α comme premier angle 30 et Ry β est une rotation autour de l’axe y initial de la caméra 10 d’angle β avec β comme deuxième angle 40. De ce fait, le panneau protecteur 20 est aussi incliné par rapport à la caméra 10 suivant un deuxième angle 40 par rapport à l’axe transverse y de la caméra, définissant un deuxième axe z’ pour le panneau protecteur 20.
  • A titre d’exemple, le deuxième angle 40 est compris entre 0,001 degré et 40 degrés, de préférence entre 5 et 19 degrés. Un tel décalage permet de compenser la distorsion introduite par la caméra 10 dans différentes zones de l’image, par exemple sur des zones périphériques de l’image (ou les bords de l’image) et sur des zones proches du centre de l’image.
  • Dans l’exemple illustré en et en , le premier angle 30 est égal à 7 degrés et le deuxième angle est égal à 17 degrés.
  • Il va maintenant être décrit à l’aide de la et de la des exemples de design du panneau protecteur 20 utilisé dans les dispositifs 100 et 600. Dans les exemples illustrés en et en , le panneau protecteur 20 comprend une surface interne 23 et une surface externe 22, comme illustré en . La surface interne 23 est orientée en face de la caméra 10, notamment de l’élément optique 11. Mais en pratique le panneau protecteur 20 est réalisé comme décrit en et en .
  • En , la surface interne 23 comprend une partie présentant un rayon de courbure interne R1, qui est sur la et la de forme concave (donnée dans le sens défini de la caméra 10 vers le panneau protecteur 20). Les autres parties de la surface interne 23 sont de préférence planes. Ainsi, suivant cet exemple, l’axe optique secondaire 21 est l’axe optique qui passe par le centre de la surface interne 23 comprenant le rayon de courbure R1 et qui est perpendiculaire à un plan de la surface interne 23 comprenant ledit rayon de courbure R1.
  • A titre d’exemple, le rayon de courbure interne R1 est compris entre 50,00 millimètres et 1990,00 millimètres. Dans l’exemple illustré, le rayon de courbure interne R1 est de 55,16 millimètres.
  • La partie courbée de la surface interne 23 présente un diamètre compris entre 5, 00 5,00 millimètres et 10 centimètres. Dans l’exemple illustré le diamètre du rayon de courbure R1 est de 10 millimètres.
  • En outre, dans l’exemple de la et de la , la caméra 10 est espacée du panneau protecteur 20 d’une distance d variant entre 1,00 millimètre et 10,00 centimètres le long de l’axe optique principal 12. Dans ce mode de réalisation, la distance d est définie entre le centre optique 13 de l’élément optique 11 et le centre optique 24 de la partie présentant le rayon de courbure R1.
  • De manière non limitative, la caméra 10 comprend un champ de vue total, par exemple de 60 degrés. Suivant un exemple, le rayon de courbure interne R1 est courbé sur l’ensemble du champ de vue total de ladite caméra 10. Un tel agencement permet de corriger la distorsion sur toutes les parties de l’image. De ce fait, le diamètre de la partie courbée (rayon interne R1) de la surface interne 23 est adapté au champ de vue total de la caméra 10. Il est donc choisi en fonction du champ de vue total de la caméra de manière à le recouvrir entièrement.
  • La illustre aussi un autre exemple de mode de réalisation de panneau protecteur 20. Le panneau protecteur 20 de cet exemple présente une surface interne 23 avec un rayon de courbure R1 explicité comme ci-dessus en . En outre, la surface externe 22 du panneau protecteur 20 comprend une partie présentant un rayon de courbure externe R2. Par externe, on entend une surface positionnée du côté d’un objet vu par la caméra. Le rayon de courbure externe R2 est agencé pour introduit une distorsion supplémentaire identique à la distorsion introduite par le rayon de courbure R1 de la surface interne 23. Un tel agencement permet d’améliorer la correction de la distorsion introduite dans la caméra 10. En , le rayon de courbure externe R2 est positionné au regard du rayon de courbure interne R1. Ainsi, le centre optique du rayon de courbure interne R1 et le centre optique du rayon de courbure externe R2 sont alignés sur l’axe optique secondaire 21 du panneau protecteur 20.
  • De préférence, dans ce mode de ce mode de réalisation, le rayon de courbure interne R1 est de forme concave et le rayon de courbure externe R2 présente une forme convexe. Bien entendu, dans un autre mode de réalisation, le rayon de courbure externe R2 peut être de forme concave.
  • Dans cet exemple de réalisation illustré sur la , le rayon de courbure interne R1 et externe R2 sont similaires à 10 % près en valeur absolue. De préférence, le rayon de courbure R2 de la surface externe 22 diffère de ±10 pourcents du rayon de courbure R1 de la surface interne 23 en valeur absolue. Une telle caractéristique permet de conserver la qualité optique du dispositif 100, 600. Typiquement, aucune chute de la fonction de transfert de modulation, aussi appelée MTF, n’est constatée avec un tel agencement du dispositif 100, 600 suite à l’ajout de la courbure R2 de la surface externe 22. A titre d’exemple, la surface interne 23 présente un rayon de courbure R1 de 55.17 millimètres et de 10,00 millimètres de diamètre alors que la surface externe 22 présente un rayon de courbure R2 de 55.00 millimètres et de 10,00 millimètres de diamètres.
  • Dans cet exemple, l’écart entre le rayon de courbure R1 et le rayon de courbure R2 est donc inférieur à 0.1 %.Cet agencement permet ainsi d’améliorer les qualités optiques du dispositif 100, 600 et donc d’obtenir une image de meilleure qualité (i.e. moins distordue qu’une image obtenue avec un panneau protecteur n’introduisant pas de distorsion et/ou comparé à une image obtenue avec le mode de réalisation illustré en ). Ainsi, dans ce mode de réalisation, le rayon interne R1 et le rayon externe R2 sont optimisés (i.e. sélectionnés) pour améliorer les performances globales du dispositif 100, 600.
  • Dans un autre exemple de ce mode de réalisation, la surface externe 22 peut être imposée par le constructeur (contraintes de style dans le véhicule). Dans ce cas, le rayon de courbure interne R1 de la surface interne 23 est optimisé de façon à maximiser une fonction optique du dispositif 100, 600. Son optimisation peut dépendre du rayon de courbure externe R2 de la surface externe 22, de l’inclinaison du panneau protecteur 20, d’un indice optique du panneau protecteur 20 qui est, dans cet exemple, l’indice optique du polycarbonate. La illustre un tel exemple. Dans cet exemple, les rayons de courbure interne R1 et externe R2 présentent un design (ou conception) optique proche, c’est-à-dire différant de ±10 pourcents au plus en valeur absolue, de préférence inférieur à ±1 pourcent.
  • Ainsi, dans les deux exemples illustrés par la et la , le rayon de courbure interne R1 est optimisé par rapport à la surface externe 22 et dépend donc du rayon de courbure externe R2. Optimiser le rayon de courbure interne R1 de la surface interne 23 par rapport à la surface externe 22 va permettre de maximiser la fonction optique globale du dispositif 100 et 600. Par fonction optique globale, on entend une fonction qui permet d’apprécier la qualité optique du dispositif 100 et 600. A titre d’exemple, la fonction optique peut être basée sur la fonction de transfert optique connue en anglais par le nom de Optical transfert Function (MTF) ou sur la fonction d’étalement du point connu en anglais par l’expression Point Spread Function (PSF). Un tel agencement permet d’obtenir un dispositif avec une fonction optique de meilleure qualité.
  • La illustre un exemple d’image acquise 200 par une caméra 10 ayant une aberration optique de type barillet. Pour cette image 200, une mire est imagée par la caméra 10. La mire présente au moins une lettre 205 ainsi qu’un quadrillage parfait avec des lignes droites. L’image acquise 200 illustrée en n’est pas corrigée par la distorsion introduite par le panneau protecteur 20.
  • Dans cet exemple, la caméra utilisée possède un champ de vue total de 44 degrés x 36 degrés. Cette caméra utilise un élément optique présentant une distorsion de barillet égal ou inférieur à 4 pixels, de préférence de l’ordre de 3-4 pixels de décalage dans les bords du champ de vue total de la caméra. La caméra 10 possède un capteur avec des pixels de taille de 3 micromètres. L’image acquise 200 dans cet exemple présente ainsi des parties périphériques 201202, 203, 204 proches des coins de l’image 200. Les parties périphériques 201, 202, 203, 204 présentent de la distorsion de type barillet. Les parties périphériques 201, 202, 203, 204 correspondent chacune à un carré de quatre pixels positionnés à un coin de l’image 200.
  • La compare l’image acquise de la avec une image acquise 300 par le dispositif 100 ou 600, par exemple celui représenté en , en , en ou en . La caméra 10 du dispositif 100 ou 600 est identique à la caméra utilisée dans l’exemple de la . Ainsi, les images 200 et 300 sont de même taille. La caméra 10 utilisée a imagé un même objet, ici une mire représentant un cadrillage et une lettre (lettre F).
  • Dans cet exemple, le panneau protecteur 20 comprend un rayon de courbure R1 sur sa surface interne 23 de 55,17 millimètres et de diamètre de l’ordre de 10,00 millimètres. Le panneau protecteur 20 comprend un rayon de courbure R2 sur sa surface externe 22 de 55,00 millimètres et de diamètre de l’ordre de 10,00 millimètres. En outre, la surface externe 22 du panneau protecteur 20 est placée à 6,2 millimètres de la surface de l’élément optique 11 de la caméra 10 positionnée au regard de la surface interne 23 du panneau protecteur 20. Le panneau protecteur 20 présente une épaisseur de 2,3 millimètres orientée le long de l’axe optique principal 12. Dans cet exemple l’axe optique secondaire 21 est décalé angulairement de l’axe optique principal 12 par une rotation autour de l’axe transverse initial x de la caméra 10 par le premier angle 30 égal à 7,0 degrés et par une rotation autour de l’axe transverse initial y de la caméra 10 par le deuxième angle 40 égal à 19,0 degrés.
  • De la même manière, pour l’image 300, la même mire est imagée par le dispositif 100 ou 600. Dans cet exemple, l’image 300 présente une partie périphérique 301. Au niveau de la partie périphérique 301, l’image 300 se superpose avec l’image 200 (au niveau de la partie périphérique 201 de l’image 200). La partie périphérique 301 de l’image 300 a une position spatiale dans l’image 300 identique à la position spatiale de la partie périphérique 201 de l’image 200. Dans cet exemple, la position spatiale est définie à l’aide des pixels de l’image concernée, notamment en fonction de la position des pixels dans l’image concernée. Ainsi, le panneau protecteur 20 n’introduit pas de distorsion supplémentaire dans la partie périphérique 301 de l’image 300. La partie périphérique 301 de l’image 300 présente une distorsion qui est à titre d’exemple inférieure à la taille d’un pixel, soit de l’ordre du micromètre (inférieur à la dizaine de micromètres). Pour les autres parties de l’image 200 et 300, un décalage entre l’image 200 et 300 est observé selon une première direction spatiale 305 et deuxième direction spatiale 306 des images 200, 300. Dans cet exemple, le panneau protecteur 20 est agencé pour introduire au maximum un décalage de 120 micromètres (de signe opposé au décalage introduit par la caméra 10) afin de compenser la distorsion introduite par la caméra 10. Ce décalage peut être différent selon les directions spatiales de l’image 300. A titre d’exemple, le décalage entre l’image 200 et l’image 300 selon la première direction spatiale est de préférence inférieur à 120,0 micromètres et le décalage de l’image 200 et l’image 300 selon la deuxième direction spatiale est de préférence inférieur à 50,0 micromètres. Ainsi dans cet exemple, le panneau protecteur 20 introduit une distorsion de signe opposé, ici de coussinet, permettant d’annuler localement la distorsion introduite par la caméra 10. La distorsion de barillet introduite par la caméra 10 est notamment compensée au niveau des bords périphériques de l’image 300, ici des carrés de quatre pixels positionnés dans trois coins de l’image 300 qui présentent une position spatiale qui s’assimile ou correspond à la position spatiale des parties périphériques 202, 203, 204 de l’image 200. Dans cet exemple, le panneau protecteur 20 a diminué la distorsion optique de barillet introduite par ladite caméra 10 d’au moins 10 % dans les zones qui présentent une position spatiale qui s’assimile à la position spatiale des parties périphériques 202, 203, 204 de l’image 200. Typiquement, la distorsion optique de barillet obtenue sur ladite image 300 est inférieure ou égale à 5 % sur au moins les zones de l’image 300 (ici les trois bords de l’images 300) qui présentent une position qui s’identifie aux parties périphériques 202, 203, 204 de l’image 200.
  • La compare une autre image 400 obtenue avec le dispositif 100 ou 600 et une image 500 d’une mire qui serait obtenue si la caméra 10 n’introduisant aucune distorsion, ici de barillet, sur l’image. Les images 400 et 500 sont de même taille. Dans cet exemple, le panneau protecteur 20 comprend un rayon de courbure R1 sur sa surface interne 23 de 55,17 millimètres et de diamètre de 10 millimètres. Le panneau protecteur 20 comprend un rayon de courbure R2 sur sa surface externe 22 de 55,00 millimètres et de diamètre de 10 millimètres. La même mire est utilisée pour l’acquisition des images 400 et 500. Cette mire présente un cadrillage et une lettre (lettre F). Dans cet exemple, l’image 400 présente une partie 405, ici environ de taille 3x8 pixels. Dans cette partie 405, la mire imagée de l’image 400 se superpose avec de la mire de l’image 500. Ainsi, la partie 405 de l’image 400 ne présentent aucune distorsion. Les lettres de chaque image 400 et 500 se superposent. Dans cet exemple, la distorsion optique de barillet obtenue sur ladite image 400 est inférieure ou égale à 5 % sur toute l’image 400.
  • Variantes
  • La présente invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l’homme du métier saura y apporter toute variante conforme à l’invention.
    •

Claims (16)

  1. Dispositif (100, 600) de capture d’image embarqué dans un véhicule pour acquérir au moins une image (300, 400) à l’intérieur dudit véhicule, ledit dispositif (100, 600) comprenant :
    - une caméra (10) sensible au moins dans l’infrarouge agencée pour acquérir ladite au moins une image (300, 400), ladite caméra (10) comprenant un axe optique principal (12),
    - un panneau protecteur (20) comprenant un axe optique secondaire (21), ledit panneau protecteur (20) étant agencé pour protéger mécaniquement ladite caméra (10) en recouvrant au moins en partie le champ de vue de ladite caméra (10),
    caractérisé en ce que ladite caméra (10) comprend au moins un élément optique (11) agencé pour introduire sur au moins une partie de l’au moins une image (300, 400) une distorsion optique de barillet, ledit panneau protecteur (20) étant agencé pour introduire sur l’au moins une partie de l’au moins une image (300, 400) une distorsion optique de coussinet.
  2. Dispositif (100, 600) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’axe optique secondaire (21) est décalé angulairement de l’axe optique principal (12) par au moins une rotation autour d’un axe transverse à l’axe optique principal (12).
  3. Dispositif (100, 600) selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l’axe optique secondaire (21) est incliné par rapport à l’axe optique principal (12) suivant un premier angle (30).
  4. Dispositif (100, 600) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’axe optique secondaire (21) est incliné par rapport à l’axe optique principal (12) suivant un deuxième angle (40).
  5. Dispositif (100, 600) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier angle (30) est compris entre 1 degré et 40 degrés et/ou de deuxième angle (40) est compris entre 1 degré et 40 degrés.
  6. Dispositif (100, 600) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le panneau protecteur (20) comprend une surface externe (22) et une surface interne (23), opposée à la surface externe (22) et orientée en face de ladite caméra (10) :
    - ladite surface externe (22) comprenant une partie présentant un rayon de courbure externe, ou
    - ladite surface interne (23) comprenant une partie présentant un rayon de courbure interne.
  7. Dispositif (100, 600) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le rayon de courbure interne est compris entre 50,00 millimètres et 1990,00 millimètres et/ou le rayon de courbure externe est compris entre 50,00 millimètres et 1990,00 millimètres.
  8. Dispositif (100, 600) selon la revendication 7 prise dans la dépendance de la revendication 6, caractérisé en ce que les rayons de courbure externe et interne sont similaires à 10 % près.
  9. Dispositif (100, 600) selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la caméra (10) comprend un champ de vue total, le rayon de courbure interne et/ou le rayon de courbure externe étant courbés sur l’ensemble du champ de vue total de ladite caméra (10).
  10. Dispositif (100, 600) selon l’une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la partie de la surface externe (22) présente un diamètre compris entre 5,0 millimètres et 10,0 centimètres et/ou la partie de la surface interne (23) présente un diamètre compris entre 5,0 millimètres et 10,0 centimètres.
  11. Dispositif (100, 600) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la caméra (10) est espacée du panneau protecteur (20) d’une distance variant entre 1,0 millimètre et 10,0 centimètres le long de l’axe optique principal (23).
  12. Dispositif (100, 600) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la caméra (10) est agencée pour introduire la distorsion optique de barillet dans au moins une zone périphérique de ladite image (300, 400), ledit panneau protecteur (20) étant agencé pour introduire ladite distorsion optique de coussinet dans ladite au moins une zone périphérique.
  13. Dispositif (100, 600) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le panneau protecteur (20) est agencé pour introduire un décalage maximum de 120,00 micromètres sur l’au moins une partie de l’au moins une image (300, 400) comparé à une partie d’une image (500) non distordue par le panneau protecteur (20), ledit décalage étant défini entre un objet appartenant à la fois à l’au moins une image (300, 400) et à ladite image (500) non distordue, ledit objet de l’au moins une image (300, 400) présentant une position spatiale dans l’au moins une image (300, 400) similaire à une position spatiale de l’objet dans ladite image (500) non distordue.
  14. Dispositif (100, 600) selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le panneau protecteur (20) est agencé pour diminuer la distorsion optique de barillet introduite par ladite caméra (10) d’au moins 10 %.
  15. Dispositif (100, 600) selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la distorsion optique de barillet obtenue sur ladite image est inférieure ou égale à 5 % sur toute l’image (300, 400) ou sur au moins une zone de l’image (300, 400).
  16. Dispositif (100, 600) selon l’une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que la caméra (10) présente un champ total de vision supérieur à 30 degrés, de préférence compris entre 30,00 et 110,00 degrés.
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