FR2599579A1

FR2599579A1 - Dispositif de prise de vues pour television en couleur et en relief.

Info

Publication number: FR2599579A1
Application number: FR8607810A
Authority: FR
Inventors: Patrick Tondelier; Bernard Tailliez; Pierre Moreels; Francois Fontugne; Denis Scheidel
Original assignee: Electricite de France SA
Current assignee: Electricite de France SA
Priority date: 1986-05-30
Filing date: 1986-05-30
Publication date: 1987-12-04

Abstract

LE DISPOSITIF COMPREND DEUX CAMERAS (C1, C2) EQUIPEES DE ZOOMS (Z1, Z2) D'OBJECTIFS ET D'IRIS ET IL COMPREND DES MOYENS DE COMMANDE DE LA MISE AU POINT, DE L'ORIENTATION ET DE L'ECARTEMENT DES CAMERAS. LE DISPOSITIF DE L'INVENTION COMPREND UN MOYEN D'ASSERVISSEMENT (ASV) PERMETTANT, EN FONCTION DE LA COMMANDE DES ZOOMS, DE MODIFIER LA POSITION DES CAMERAS ET LEUR MISE AU POINT. APPLICATION A LA FORMATION D'IMAGES EN RELIEF, NOTAMMENT EN TELEMANIPULATION.

Description

DISPOSITIF DE PRISE DE VUES POUR TELEVISION
EN COULEUR ET EN RELIEF
La présente invention a pour objet un dispositif de prise de vues pour télévision en couleur et en reLief. Elle trouve une application générale dans La production d'images en relief, quelle que soit la nature de cette image ; mais le domaine priviLégié d'application de L'invention est La formation d'images de téLévision en reLief correspondant à des objets situés dans un milieu hostiLe (par exempLe dans un milieu radioactif). L'invention trouve en particulier une application intéressante en télémanipulation.

On connait de nombreux dispositifs permettant d'obtenir une image en relief sur un écran de télévision.

Il suffit en principe d'utiliser deux caméras dirigées sur un même objet et d'afficher sur L'écran deux images, que L'on peut appeler droite et gauche, telles que Les verraient L'oeil droit et l'oeil gauche d'un observateur qi serait disposé à la place des caméras. NatureLlement, il faut distinguer d'une manière ou d'une autre ces images droite et gauche pour que chacune soit uniquement vue par L'oeil correspondant. Pour cela, on peut utiliser des lunettes à verres colorés, si les images affichées sont elles-mêmes colorées, ou un réseau lenticulaire vertical si les deux images sont imbriquées l'une dans l'autre, ou des poLariseurs, etc.

La présente invention peut recourir à ces moyens connus, mais elle s'attache de préférence à une technique dans Laquelle les deux images respectivement droite et gauche apparaissant sur le récepteur de télévision, sont constituées respectivement par
Les trames paires et impaires de L'image de télévision.

L'observateur doit alors être muni de Lunettes spéciales dont les verres peuvent être rendus périodiquement transparents et opaques et cela au rythme du balayage de trame. Lorsque Le verre placé devant L'oeil droit est transparent, cet oeil voit La trame correspondant à ta caméra de droite. Une trame plus tard, c'est L'oeil gauche qui voit la trame correspondant à La caméra de gauche. Le cerveau recevant alternativement ces informations restitue L'impression de relief.

Si ce principe donne satisfaction à certains égards, il souffre néanmoins d'inconvénients. C'est Le cas notamment lorsque les caméras sont équipées d'un objectif à focale variable appelé communément zoom.

Les expériences effectuées par tes Demandeurs ont montré en effet que, dans cette hypothèse, la qualité du relief se détériore rapidement Lorsque L'opérateur fait varier La distance focale des zooms. Dans ce cas, en effet, cela revient à déplacer virtuellement L'objet examiné (en Le rapprochant ou l'éloignant) et ceci perturbe L'impression de relief.

La présente invention a justement pour but de remédier à cet inconvénient. A cette fin, elle prévoit que certains paramètres-du système optique constitué par les deux caméras sont asservis à La distance focale des zooms et à la mise au point des caméras. Ces paramètres sont essentiellement l'écartement des deux caméras, l'angle de convergence des axes des caméras et La mise au point. Autrement dit, les caméras ne sont pas fixes mais orientables et déplaçables. De cette manière,
L'image en relief conserve toute sa qualité et L'opérateur peut, à sa guise, choisir Les meilleures conditions d'observation de L'objet.

Selon l'invention, L'asservissement est obtenu par un microprocesseur qui reçoit, d'une part, des ordres émanant d'un clavier commandé par l'opérateur et, d'autre part, des signaux délivrés par des capteurs. repérant la position des différents organes (position des caméras, focale des zooms, mise au point, etc.). Le microprocesseur compare les ordres reçus avec la position des différents organes et engendre des signaux de commande qui sont appliqués sur des moyens aptes à modifier la position ou L'orientation des différents organes.

De préférence, Les moyens de commande sont des moteurs électriques, par exemple des moteurs à courant continu. Mais on peut aussi utiliser des moteurs à courant alternatif ou des moteurs pas à pas.

De préférence encore, les capteurs sont des potentiomètres solidaires des organes commandés. La tension délivrée par chaque potentiomètre représente la position de l'organe associé.

L'utilisation d'un microprocesseur permet en outre de tenir compte des légères différences dans les caractéristiques optiques des zooms ou des objectifs des deux caméras. Après étalonnage, une information de correction peut être ainsi introduite dans Le microprocesseur, ce qui permet de délivrer des ordres de commande qui tiennent compte de ce défaut.

De toute façon, les caractéristiques de l'invention apparalront mieux après la description qui suit, d'un exemple de réalisation donné à titre explicatif et nullement limitatif. Cette description se réfère à des dessins annexés sur Lesquels
- la figure 1 illustre de manière générale
Le dispositif de L'invention,
- la figure 2 montre un détail du moyen d'asservissement selon l'invention.

Le dispositif représenté sur la figure 1 comprend deux caméras C1, C2, munies chacune d'un objectif à focale variable ou zoom Z1, ZZ. Ces caméras sont reliées à un récepteur de télévision 20 permettant à un opérateur muni de lunettes appropriées 30, de voir en relief l'image apparaissant sur le récepteur.

Dans le mode de réalisation illustré, le signal vidéo provenant d'une caméra commande une trame d'une certaine parité et Le signal vidéo provenant de l'autre caméra commande une trame d'une autre parité.

Un moyen 22 permet d'émettre un signal (par exemple en infrarouge) pour La commande en synchronisme des lunettes 30. Celles-ci comprennent des "verres" constitués par des matériaux électrooptiques (par exemple des céramiques dites PLZT pour plomb, lanthane, zirconium, titane). Une tension électrique provenant d'une source non représentée est appliquée à ces matériaux pour en modifier la transparence.

L'ensemble des moyens optiques est supposé être situé dans une enceinte 10, ce qui correspond au cas où l'objet à traiter 5 est dans une atmosphère hostile. C'est une situation que L'on rencontre par exemple dans la télémanipulation de produits radioactifs.

Le dispositif comprend en outre :
a) un premier moyen de commande M1 pour diriger l'axe de la caméra C1 (caméra dite martre) sur L'objet 5 et un deuxième moyen de commande M2 pour régLer l'orientation de la seconde caméra C2, (caméra dite esclave) de telle sorte que son axe croise L'axe de La caméra Cl sur l'objet 5,
b) un troisième moyen M3 de commande de la mise au point de la caméra maître C1 sur l'objet, et un quatrième moyen M4 de commande de la mise au point de La caméra esclave C2 sur l'objet,
c) un cinquième- moyen M5 de commande de l'écartement des deux caméras Cl, C2.

Dans une variante avantageuse, chaque caméra comprend en outre un iris D1, D2 associé à un sixième et un septième moyens de commande M6, M7 de l'ouverture de ces iris.

Le dispositif comprend encore autant de capteurs de position que de moyens de commande, ces capteurs n'apparaissant pas sur la figure 1, mais étant représentés sur la figure suivante. Ces capteurs sont aptes à délivrer des signaux électriques qui sont fonction de la position des organes commandés par les divers moyens de commande.

A L'extérieur de L'enceinte 10, on trouve par ailleurs
- un clavier C permettant à un opérateur de définir des ordres de commande de La focale des zooms Z1 et Z2 et de la mise au point des caméras C1 et C2.

- un circuit d'asservissement ASV comprenant un microprocesseur, ce circuit étant relié, d'une part, au clavier C et, d'autre part, aux différents capteurs. Ce circuit d'asservissement délivre huit signaux de commande pour régler, d'une part, et pour chaque caméra, la mise au point, le zoom et l'iris et pour régler, d'autre part, L'écartement entre Les deux caméras, et Leur angle de convergence. Ces signaux de commande sont fonction de la focale choisie pour chaque zoom, et l'asservissement est tel que l'effet de relief observé par l'opérateur sur le récepteur de télévision 20 soit conservé Lors du changement de focale.

Le circuit d'asservissement est relié en outre à un moyen de visualisation 40.

Dans une variante, il n'y a pas de caméra martre et Les deux caméras sont esclaves et commandées symétriquement par le microprocesseur.

On comprendra mieux la liaison entre Le circuit d'asservissement ASV et les différents organes du système optique en se reportant à la figure 2.

Cette figure 2 montre le moyen d'asservissement ASV et un moyen général M qui comprend un moteur
MOT et un potentiomètre POT. Ce moyen M est associé à un organe du système optique (zoom, mise au point, iris) dont il commande et contrôle la position.

Le moyen d'asservissement ASV comprend une interface 42 reliee au clavier de commande C, un multiplexeur d'-entrée 44, par exemple à 16 voies, relié à huit potentiométres POT1, POT2, etc. POT 8 appartenant à huit moyens tels que M, un convertisseur analogique-numérique 46 relié au multiplexeur 44, un microprocesseur 50, par exemple du type Z 8671, une mémoire programmable effaçable électriquement (EEPROM) 52 de 8 ou 16 K, une mémoire à accès direct (RAM) 54 par exemple de 8 K, un registre 56 ayant deux groupes de 8 bascules, le premier pour le réglage de la vitesse des moteurs et le second pour la détermination du sens de rotation des moteurs. Ces divers éléments sont reliés entre eux par un bus de données D et un bus d'adresses A. Ces bus sont reliés également à une unité de visualisation 40, par exemple de 2 fois 16 caractères.

Le moyen d'asservissement ASV comprend encore deux circuits 57, 58 de détection des signaux vidéo (V1, V2) correspondant aux deux caméras. Ces circuits délivrent des signaux appliqués au démultiplexeur 44 d'où ils parviennent au microprocesseur. Celui-ci délivre alors deux signaux destinés aux sixième et septième moyens de commande '6, M7 de l'ouverture des deux iris D1 et D2.

Le circuit comprend encore un démultiplexeur de sortie 64 ayant 8 sorties reliées aux 8 moteurs
MOT1, MOT2, etc. MOT 8 appartenant à 8 ensembles tels que M.

L'ensemble représenté comprend finalement une alimentation 62 reliée à divers organes.

La correspondance entre les 8 potentiomètres
POT1 à POT8, les 8 moteurs MOT1 à MoT8 et les commandes associées est donnée dans le tableau suivant

<tb> Contrôle <SEP> Fonctions <SEP> Commande
<tb> POT <SEP> l <SEP> Mise <SEP> au <SEP> point <SEP> caméra <SEP> Cl <SEP> MOT <SEP> 1
<tb> POT <SEP> 2 <SEP> Zoom <SEP> Z1 <SEP> MOT <SEP> 2
<tb> POT <SEP> 3 <SEP> Réglage <SEP> de <SEP> l'iris <SEP> Dl <SEP> MOT <SEP> 3
<tb> POT <SEP> 4 <SEP> Réglage <SEP> de <SEP> l'écartement <SEP> MOT <SEP> 4
<tb> POT <SEP> 5 <SEP> Réglage <SEP> de <SEP> la <SEP> convergence <SEP> MOT <SEP> 5
<tb> <SEP> des <SEP> caméras
<tb> POT <SEP> 6 <SEP> Mise <SEP> au <SEP> point <SEP> caméra <SEP> C2 <SEP> MOT <SEP> 6
<tb> POT <SEP> 7 <SEP> Zoom <SEP> Z2 <SEP> MOT <SEP> 7
<tb> POT <SEP> 8 <SEP> Réglage <SEP> de <SEP> l'iris <SEP> D2 <SEP> MOT <SEP> 8
<tb>
On observera qu'il existe un seul signal de commande de la convergence. Cela signifie que Le premier et le second moyens sont réunis en un seul, qui est capable de faire tourner simultanément les deux caméras de manière symétrique. On peut utiliser pour cela un moteur avec une vis à écrou avec un pas à droite et un pas à gauche.

Un signal de commande type référencé 65 est représenté sur la figure 2 à la sortie du démultiplexeur 64. Le train d'impulsions positives correspond à une avance du moteur (AV). Le train d'impulsions négatives correspond à une commande en arrière (AR). Le rapport cyclique de ces impulsions est variable et détermine la vitesse de rotation du moteur.

Une loi d'asservissement possible est donnée par la formule suivante
Da . Da (1 - f2)
= 2fl(fl+a) fî où d est la variation de L'angle de convergence
D est l'écart entre les caméras
fl est l'ancienne focale des zooms
f2 est la nouvelle focale des zooms
a est La distance de mise au point.

Cette dernière grandeur dépend de L'angle de rotation de la bague de mise au point de chaque caméra.

Il va de soi que le dispositif qui vient d'être décrit peut fonctionner en noir et blanc.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de prise de vues à deux caméras (C1, C2) munies chacune d'un objectif à focale variable (zooms Z1, Z2), ces caméras étant reliées à un récepteur de télévision (20) permettant à un opérateur muni de lunettes appropriées (30) de voir en relief l'image apparaissant sur le récepteur, ce dispositif étant caractérisé par Le fait qu'il comprend ::

a) un premier moyen de commande (M1) pour diriger L'axe d'une des caméras (C1t sur un objet à visualiser, et un deuxième moyen de commande (M2) pour régler L'orientation de la seconde caméra (C2) pour que son axe croise l'axe de la caméra maître sur l'objet,

b) un troisième moyen (M3) de commande de la mise au point de la caméra (C1) sur l'objet, et un quatrième moyen (M4) de commande de la mise au point de la caméra (C2) sur L'objet,

c) un cinquième moyen (M5) de commande de l'écartement des deux caméras (C1, C2 > ,

d) autant de capteurs de position que de moyens de commande, ces capteurs étant aptes à délivrer des signaux électriques fonction de la position des organes commandés par ces moyens de commande,

e) un clavier (C) permettant à un opérateur de définir des ordres de commande de La focale des zooms (Z1, Z2) et de la mise au point des caméras (C1,

C2),

f) un circuit d'asservissement (ASV) comprenant un microprocesseur (50) relié d'une part au clavier (C) à travers une interface (42) et, d'autre part, aux différents capteurs à travers un multiplexeur (44) et un convertisseur analogique numérique (46 > , ce microprocesseur délivrant des signaux de commande appliqués au cinquième moyen (M5) réglant l'écartement des deux caméras et aux premier et deuxième moyens (M1 et M2) réglant l'angle que font les axes des caméras, ces signaux de commande étant fonction de la focale choisie pour chaque zoom, cet asservissement étant tel que l'effet de relief observé par l'opérateur sur le récepteur de télévision soit conservé lors du changement de focale.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérise par le fait que Les capteurs sont des potentiomètres (POT).

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de commande sont des moteurs électriques (MOT).

4. Dispositif selon La revendication 1, caractérisé par le fait que le microprocesseur (50) délivre, pour chaque moteur, un signal (65) formé d'une suite d'impulsions à rapport cyclique réglable, ces impulsions ayant une polarité positive-pour une commande du moteur dans un sens et-une polarité négative pour une commande du moteur dans l'autre sens.

5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les caméras comprennent en outre chacune un iris D1, D2, les deux iris étant commandés par un sixième et un septième moyens de commande (M6, M7),.le moyen d'asservissement (ASV) comprenant en outre deux circuits (57, 58) de détection des signaux vidéo (Vi, V2) correspondant aux deux caméras, le microprocesseur délivrant en outre deux signaux appliqués aux sixième et septième moyens de commande de t'ouverture des deux iris.

6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les premier et second moyens sont réunis en un seul moyen permettant d'orienter de manière symétrique L'axe des caméras.