ES2551390B2 - Monopie invisible - Google Patents

Abstract

Aparato para sostener una cámara que comprende una base con rótula que asegura la sujeción de la cámara en distintos ángulos, una empuñadura y un soporte alargado que se extiende entre la empuñadura y la base con rótula, de modo que al agarrar la empuñadura con la mano, la cámara esté colocada a una distancia mayor de la que permitirían los brazos del usuario, para capturar fotografía o video; que se caracteriza porque cada una de las partes del soporte y la empuñadura están recubiertas de un material de reflectividad y color uniformes. Además se propone un método para hacer que este tipo de soporte para cámara sea invisible en las fotografías, ya que permite distinguir la zona que ocupa en la imagen para su posterior eliminación mediante técnicas de umbralización por color y de restauración de imagen.

Description

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DESCRIPCION

Monopie invisible.

SECTOR DE LA TECNICA

La presente invencion se encuadra en el area tecnica de los soportes para camaras digitales y sus metodos de utilization. En concreto, la que atane a los monopies que se utilizan para realizar autofotograflas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

El monopie para autofoto (tambien conocido popularmente como palo-selfie), es un aparato que sirve para sostener un dispositivo de adquisicion de imagen. A diferencia de los trlpodes, el monopie para autofoto no se apoya en el suelo, sino que es sujetado por la mano del usuario. Debido a su longitud, el monopie permite que el usuario encuadre y enfoque con una camara digital o un telefono movil a una distancia superior a la de los llmites normales del brazo.

El monopie suele construirse con metales ligeros, para dotarlo de robustez. Suelen ser extensibles para facilitar su transporte, y es habitual que se comercialicen con una correa en un extremo para la muneca de la mano con la que se sujeta el monopie, y una rotula ajustable que mantenga el dispositivo de captura de imagen fijo en el otro extremo. Algunos modelos disponen de controles remotos o Bluetooth, permitiendo al usuario decidir cuando tomar la imagen; e incluso se han ideado modelos para las camaras digitales que tienen un espejo detras de la pantalla de vision para facilitar el encuadre.

El primer monopie de mano del que se tiene constancia fue disenado y utilizado en 1925 por Arnold Hogg. Desde entonces se han presentado numerosas variantes.

En 1954, Luther W. Minnis presento la solicitud de patente estadounidense US 2703691, en la que se describe un soporte extensible para camaras que permitla liberar con comodidad la camara, tras su uso.

La camara Minolta Disc-7, comercializada en 1983, tenia un espejo convexo en su parte frontal para permitir la composition de los autorretratos, y su embalaje mostraba la camara montada en un palo, mientras se utiliza para tal fin.

En 1983, Hiroshi Ueda y Yujiro Mima presentaron la solicitud de patente estadounidense US 4530580, que tambien se refiere a una vara telescopica que extiende la longitud del brazo a la que un usuario puede hacerse una autofotografla, sin tener que hacer uso de un trlpode tradicional apoyado en el suelo.

En 1988, Donald N. Horn y Bern Levy presentaron la solicitud de la patente US 5065249, titulada "Portable video camera/monitor support", algo mas sofisticada, ya que la vara extensora dispone de un monitor en el que se puede observar la escena a retratar mientras se efectua la grabacion de video o la fotografla.

En 2005, Wayne G. Fromm registro la solicitud de la patente US 7684694, titulada "Apparatus for supporting a camera and method for using the apparatus" en la que se protege un dispositivo de caracterlsticas similares a los anteriores, que incluye un espejo para facilitar el encuadre. Tambien es el caso de otras patentes posteriores, como la solicitada por Michael Daoud y John R. Stump en 2006, titulada "Retractable camera arm", en la que -entre otras caracterlsticas- se mejora el metodo para iniciar remotamente el disparo.

La enorme popularidad de este tipo de dispositivos, favorecida por la evolution en prestaciones de las camaras digitales y los telefonos moviles, ha hecho que este producto fuese incluido en la lista que recoge los 25 mejores inventos de 2014 publicada por la revista Time.

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Sin embargo, todos estos monopies para autofotos adolecen de la misma problematica.

A menudo, el monopie queda parcialmente visible dentro del encuadre del autoretrato. Dado que es un elemento auxiliar que ayuda a hacer la fotografla, muchos usuarios descartan las fotograflas en las que este aparece, ya que no estan interesados en que aparezca en la composition. Esta situation es especialmente comun cuando la camara esta colocada de manera que su eje optico tiene una direction parecida a la del soporte del monopie, esto es, cuando el angulo entre la camara y el soporte es pequeno porque se desea alejar todo lo posible la camara del usuario para ampliar el encuadre.

Asl, los usuarios se ven obligados a separar e inclinar el brazo del cuerpo para conseguir que el soporte extensible del monopie no aparezca en la fotografla, lo que da lugar a una postura en el autoretrato que no es natural e impide que se maximice la distancia de la camara respecto al usuario.

Serla, por tanto, deseable que el monopie cumpliese su funcion sin tomar protagonismo en las fotograflas.

El solicitante de la presente invencion desconoce la existencia de antecedentes que resuelvan de forma satisfactoria la problematica expuesta.

La presente invention ofrece una solution practica que permite detectar y distinguir la portion de la imagen en la que aparece el soporte de un monopie, para que posteriormente pueda ser eliminado mediante tecnicas digitales de restauracion de imagen (inpainting en ingles).

EXPLICACION DE LA INVENCION

Los monopies telescopicos tienen una geometrla extensible longitudinalmente, de manera que se alargan en una unica dimension. Este tipo de geometrla abarata la fabrication de las piezas, mantiene la forma alargada con un ensamblaje muy basico incluso cuando solo esta parcialmente desplegado, sostiene el peso de la camara sobre cada una de las secciones de forma robusta, y permite realizar el despliegue con un solo movimiento.

Sin embargo, esta geometrla alargada en una unica dimension tiene como inconveniente que el monopie sea parcialmente visible dentro del encuadre del autoretrato en numerosas ocasiones. La unica forma de evitar que el monopie aparezca en la fotografla, consiste en restringir la colocation de la camara de manera que el angulo entre su eje optico y el monopie sea mayor que la mitad del angulo que forman los llmites del campo de vision de la camara (cuyas siglas en ingles son FOV).

Esta situacion resulta especialmente inconveniente cuando se tiene un objetivo de gran angular, ya que obliga al usuario a adoptar una postura muy forzada con el brazo y el monopie, para que este ultimo no aparezca en la autofotografla. Lo que provoca que la camara este demasiado cerca del usuario (y sus posibles acompanantes en la fotografla).

En lugar de adoptar una postura incomoda, la presente invencion propone realizar la autofotografla desde una position mas natural y posteriormente eliminar la presencia del monopie en la fotografla mediante tecnicas digitales de procesado de imagen (como por ejemplo las tecnicas protegidas por las patentes estadounidenses US 6987520, US 7551181, US 7755645 y US 7840086).

Los algoritmos de reconstruccion de imagen para la eliminacion de objetos (en ingles inpainting) requieren que previamente se distingan aquellas partes de la imagen han de ser eliminadas. Su determination automatica es todavla un campo abierto en investigation, ya que -en general- los objetos a eliminar dependen de las preferencias del usuario y el contexto que ofrece la composion en la fotografla. Sin embargo, en el caso de las autofotograflas tomadas con un monopie, el objeto a eliminar suele ser el soporte de la camara que queda parcialmente

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visible. Nuestra invention facilita que un sistema automatizado de procesamiento de imagen pueda diferenciar entre el monopie y el resto de la escena en la imagen capturada, mediante una simple umbralizacion de color, de modo que pueda ser segmentado y eliminado mediante tecnicas de inpainting.

Para ello, se propone que el monopie este recubierto de un material con una reflectividad uniforme, de un color uniforme y caracterlstico, a diferencia del acabado metalico que suelen presentar los monopies comercializados hasta ahora. Un material con reflectividad uniforme hace que la luz incidente en la superficie sea reflejada en todos los angulos por igual (por lo que los materiales que tienen este tipo de interaction con la luz se suele conocer como lambertianos), lo que evita que se produzcan reflejos o brillos en su superficie.

Como en cualquier material, en la superficie del monopie hay una variation suave en la irradiancia (flujo de energla lumlnica por unidad de superficie), debido al angulo de incidencia de la luz y la curvatura de su superficie, que da lugar a una sombra en la superficie del soporte del monopie. Para que el proceso de umbralizacion identifique el area de la imagen correspondiente al monopie mediante la seleccion de un conjunto de colores cercanos al elegido, es conveniente que la segmentation se haga en terminos de la cromaticidad de dicho color en espacios colorimetricos como CIE 1976 L*a*b o el CIE 1976 L*u*v, en los que la intensidad de la luz viene especificada con una componente independiente (que puede ser ignorada para aumentar la robustez frente a la variacion suave de irradiancia). Esta estrategia es similar a la que se aplica en los choma-key en la industria audiovisual.

Si algun elemento de la escena tiene el mismo color que el soporte del monopie, ambos serlan eliminados de la imagen. Este efecto indeseado supone la principal limitation de la umbralizacion y segmentacion por color. Por ello, aunque serla factible recubrir el monopie de cualquier color mate uniforme, es preferible que el color sea diflcil de encontrar en los escenarios en los que se vayan a realizar autofotograflas.

Dado que, independientemente de la raza, el color de la pigmentation de la piel humana es eminentemente rojo, es preferible que el material que recubre el soporte del monopie tenga un color uniforme tan alejado como sea posible del rojo en los espacios colorimetricos mencionados. Como por ejemplo ciertos tonos de verde o azul que no se encuentren habitualmente en entornos naturales o urbanos. Un ejemplo de este tipo de colores es el verde claro que se forma tomando unicamente el canal verde y un alto nivel de luminosidad en el espacio colorimetrico RGB con coordenadas normalizadas [0,1,0], que destaca por "artificialidad" al no ser comun en los entornos mecionados.

Una tecnica heurlstica que permite reducir la elimination de elementos distintos al monopie, pero que comparten un color parecido a este, consiste en considerar dos tipos de areas que cumplen la condition de similitud de color: aquellas que estan en contacto con el borde de la imagen, y aquellas que espacialmente estan muy cerca de las primeras (por ejemplo, aquellas areas que cumplen la condicion de similitud de color y se encuentran a una distancia de Hausdorff inferior a d/10 de un area seleccionada por estar en contacto con el borde de la imagen, donde d corresponde con la longitud de la diagonal de la imagen). Esta sencilla regla se apoya en dos premisas. Por una parte, el monopie siempre se asoma por uno de los lados de la fotografla. Por otro lado, al considerar areas que tienen un color similar y cercanla respecto a areas que aparentemente sobrepasan el borde de la imagen, se mejora la robustez frente a oclusiones, ya que el monopie puede estar parcialmente tapado por otros elementos de la escena. Por ejemplo, los dedos de la mano al sostener la empunadura pueden cubrir el monopie de modo que el espacio que ocupa en la imagen quede subdividida en varias areas o zonas no conectadas si solo se tienen en cuenta los criterios de cercanla de color y continuidad de cada area.

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Asl, un monopie cuyas piezas esten recubiertas por un material lambertiano de color uniforme puede ser utilizado para el fin propuesto, en combination con un dispositivo de captura de imagen digital en el que se lleve a cabo el metodo que comprende las siguientes etapas:

- La captura de la imagen con una camara digital

- La generation de mascaras como resultado del proceso de umbralizacion de la imagen respecto al color uniforme del material que recubre monopie, en la que se marcan individualmente aquellos pixeles cuyo color coincide o tiene una pequena varianza en crominancia respecto al color elegido.

- La agrupacion y etiquetado de los pixeles marcados en regiones contiguas, para una identificacion mas sencilla.

- La busqueda de las regiones etiquetadas de la mascara en los llmites superior, inferior, derecho e izquierdo de la imagen, en la que al menos una de las regiones se corresponded con un trozo del soporte del monopie que se asoma en la fotografla.

- La selection de las regiones etiquetadas localizadas en los bordes de la imagen.

- La seleccion de las regiones etiquetadas que se en encuentran espacialmente en la proximidad de las tambien seleccionadas en el paso anterior, ya que potencialmente pueden ser regiones correspondientes a otros trozos del monopie en la imagen. Pueden considerarse proximas si la distancia de Hausdorff es inferior a un determinado umbral (como en el ejemplo descrito anteriormente en el que el umbral corresponde a d/^0, donde d es la longitud de la diagonal de la imagen).

- La aplicacion de un algoritmo de restauracion de imagen para la elimination de objetos (inpainting) sobre las porciones de la mascara seleccionadas a traves de las regiones etiquetadas, de manera que se rellenan las porciones de mascaras seleccionadas con informacion del resto de la imagen (o de otras imagenes).

Al termino de las etapas, en la imagen resultante no aparecera el monopie. Ya que en su lugar se habra dibujado un conjunto de patrones que lo sustituyen visualmente. Cuanto mejor sea el algoritmo de restauracion de imagen elegido, tanto mas realista sera el resultado de dicha sustitucion, que hace desaparecer el monopie.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Para complementar la description que se esta realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracterlsticas de la invention, se acompana como parte integrante de dicha descripcion, un juego de dibujos en donde con caracter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra una vista lateral de un monopie estandar (1) extendido, que se sostiene por la empunadura (6) con una mano. En el extremo opuesto, se ha montado una camara digital (2) sobre una rotula (5) que le permite modificar su angulo de inclination. En la figura se aprecia que el eje optico (3) es casi paralelo al monopie (1) y, por tanto, el monopie aparece parcialmente en el campo de vision (4).

Figura 2.- Muestra una representation artlstica de una fotografla tomada con un monopie recubierto por un material lambertiano de color uniforme. Desde la perspectiva de la camara situada en el extremo del monopie en la situation descrita en la figura anterior, se puede observar como una portion del monopie (1) es visible en la fotografla.

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Figura 3.- Muestra las regiones o areas (7,8) obtenidas mediante la umbralizacion de color de la imagen anterior. Dichas mascaras (7,8) pueden utilizarse para senalar la zona a restaurar mediante las tecnicas de inpainting, de modo que el monopie quede eliminado de la imagen.

Figura 4.- Muestra una representation artlstica del resultado de aplicar el metodo propuesto a una fotografla tomada con un monopie recubierto por un material lambertiano de color uniforme.

REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION

En la figura 1 se muestra una representacion esquematica de una realization particular de la invention, en la que todas las piezas que conforman el monopie telescopico han sido fabricadas de manera que su superficie exterior este recubierta de un material de reflectividad y color uniforme.

En este ejemplo se ha optado por utilizar una pintura mate de color verde claro (debido a las limitaciones de reproduction de color en las figuras, se muestra en un tono gris). Por un lado se ha escogido este color por ser marcadamente diferente al tono de la piel humana, y por otro lado debido a que es menos comun que el azul en entornos urbanos (el cielo suele tener tonos azulados y la ropa azul, como los vaqueros, es muy utilizada en Occidente). Ademas, los sensores de las camaras digitales suelen ser mas sensibles al verde, debido a que el patron de Bayer que tienen los filtros sobre su superficie dedica mas sensores al canal verde (imitando la mayor sensibilidad del sistema visual humano a este rango de frecuencias en el espectro visible), por lo que se necesita menos luz para iluminar los colores verdosos.

El sistema automatizado constarla de un monopie (1) cuya superficie exterior esta recubierta de un material de reflectividad y color uniforme, en este caso verde claro. Con una rotula que permita sujetar y orientar un dispositivo de adquisicion de imagen digital que a su vez estarla compuesto por:

- un sensor optico en el rango visible, junto con el conjunto de lentes necesario para enfocar la imagen

- una unidad de procesamiento de datos (tlpicamente un procesador digital)

- una o varias memorias

- una unidad de comunicacion

estas tres ultimas actuan de forma coordinada (mediante un programa que codifica los pasos) sobre el sensor para registrar y almacenar la fotografla en el momento indicado por el usuario, para despues aplicar el metodo descrito anteriormente.

En esta realizacion particular, la umbralizacion de color que selecciona los plxeles que potencialmente corresponden a las areas ocupadas por el monopie considera como candidatos aquellos con una varianza en crominancia inferior a un 2% respecto al color elegido. En el ejemplo de la representacion de una fotografla de la figura 2, tanto la empunadura (6) como el soporte extensible del monopie (1) serlan detectados y etiquetados como dos regiones de la mascara. La forma en la que sujeta el monopie al dispositivo de adquisicion de imagen, hace que cuando este aparece siempre lo haga por el borde la imagen. El metodo busca primero esas regiones de la mascara, por tanto, la situada en la zona inferior (7) serla seleccionada inicialmente.

En este ejemplo, la distancia de Hausdorff para la selection de las regiones etiquetadas en el interior de la imagen es un decimo de la longitud de la diagonal de la imagen. Al aplicar este paso del metodo, la region de la mascara correspondiente al monopie (8) que ha quedado

separada de la inferior (7) serla tambien seleccionada para el tratamiento con el algoritmo de inpainting, como puede verse en la figura 3.

Finalmente, el algoritmo de restauracion de imagen aplicado es el publicado en el artlculo "Object Removal by Exemplar-Based Inpainting" por A. Criminisi, P. Perez y K. Toyama.

5 Algoritmo que ha sido mencionado anteriormente, ya que esta protegido con la patente estadounidense 6987520 con el tltulo " Image region filling by exemplar-based inpainting". En la figura 4 se ha representado la imagen que se obtendrla como resultado de la aplicacion del metodo mediante el sistema automatizado propuesto en esta invencion con el monopie invisible.

10 Una vez descrita suficientemente la naturaleza del presente invento, asl como un ejemplo de realization preferente, solamente queda por anadir que dicha invention puede sufrir ciertas variaciones en forma, materiales, parametros y algoritmos de restauracion de imagen aplicables, siempre y cuando dichas alteraciones no varlen sustancialmente las caracterlsticas que se reivindican a continuacion.

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   ES 2 551 390 A1

   REIVINDICACIONES

   1. Monopie para sostener un dispositivo de adquisicion de imagen que comprende:

   - una base con rotula (5) que asegura la sujecion del dispositivo de adquisicion de imagen (2) en distintos angulos;

   - una empunadura (6); y

   - un soporte alargado (1) que se extiende entre la empunadura (6) y la base con rotula (5), de modo que al agarrar la empunadura (6) con la mano, la camara (2) este colocada a una distancia mayor de la que permitirlan los brazos del usuario, para capturar fotografla o video;

   caracterizado porque cada una de las piezas del soporte (1) y la empunadura (6) estan recubiertas de un material de reflectividad y color uniformes.
2. 2. Metodo para la elimination de un monopie de una imagen, en el que cada una de las piezas del soporte (1) y la empunadura (6) del monopie estan recubiertas de un material de reflectividad y color uniformes, caracterizado porque el metodo comprende los siguientes pasos:

   a. la captura de la imagen con una camara digital (2);

   b. la generacion de mascaras producto de la umbralizacion de la imagen respecto al color uniforme del material que recubre monopie, en la que se marcan individualmente aquellos pixeles cuyo color tiene una varianza en crominancia inferior a un 2% respecto al color elegido;

   c. la agrupacion y etiquetado de los pixeles marcados en regiones contiguas;

   d. la busqueda de las regiones etiquetadas de la mascara en los llmites superior, inferior, derecho e izquierdo de la imagen;

   e. la selection de las porciones de mascara localizadas en los bordes de la imagen (7);

   f. la seleccion de las porciones de mascara que se encuentran a una distancia de Hausdorff inferior a un decimo de la longitud de la diagonal de la imagen respecto a estas (8); y

   g. la aplicacion de un algoritmo de inpainting sobre las porciones de la mascara seleccionadas.
3. 3. Metodo para la eliminacion de un monopie de una imagen, segun la reivindicacion 2, caracterizado porque la determination de la mascara mediante umbralizacion de color se hace en el espacio colorimetrico CIE 1976 L*a*b o el L*u*v.
4. 4. Dispositivo digital de adquisicion de imagen en el que se eliminan objetos en el borde de la imagen mediante un criterio de semejanza de color, caracterizado por comprender:

   - un sistema de captura de imagen (2);

   - un procesador;

   - una o varias memorias en comunicacion con el procesador y el sistema de adquisicion de imagen, que almacenan una aplicacion ejecutable por el procesador; en el que la aplicacion puede, en ejecucion, realizar el metodo segun las reivindicaciones 2 y 3.