FR2629298A1 - Dispositif de prise d'images comportant un moyen d'addition de lumiere - Google Patents
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Abstract
La présente invention présente : un dispositif de traitement d'images pour le contrôle de la fonction de transfert d'un système optique comportant au moins un capteur d'images 3, un moyen de formation d'images 24, un écran plat de transfert d'images 18, un circuit électronique d'asservissement 9 de l'écran plat de transfert en fonction du signal émis par le capteur 3. L'écran plat de transfert 18 se trouve sur le chemin optique des rayons lumineux formant une image sur le capteur 3, réalisant ainsi, avec le capteur 3, le circuit électronique 9 une première boucle d'asservissement de l'image captée. Une source lumineuse ajoute de la lumière sur le capteur 3 ou sur l'écran plat 18. Cette source lumineuse peut être un écran plat modulant une lumière émise par le dispositif. L'invention propose différents moyens d'asservissement de tous les paramètres optiques d'un tel dispositif et un circuit de traitement en sortie de ce dispositif permettant de restituer une image proche de l'image initialement formée, le dispositif possédant une dynamique amplifiée et une sensibilité aux faibles éclairements accrue.
Description
La présente invention concerne l'additidn de lumière dans un dispositif de prise d'images comportant un écran plat de transfert placé sur le chemin optique de rayons lumineux formant une image.
En effet, l'utilisation de certains écrans plats comportant des polariseurs, comme par exemple les écrans à cristaux liquides ou les écrans à céramique PLZT, possèdent un coefficient de transmission, ou transmittance, inférieur à 0,5 et, en couleur1 à 0,2. L'image résultant du transfert à travers l'écran plat se trouve assombrie par l'utilisation même du dispositif a' à écran plat.
De plus, dans certaines applications de dispositif de prise d'images a' à écran plat, notamment en imagerie sous-marine, la lumière reçue est monochromatique et le dispositif ne permet pas la génération de fausses couleurs.
La présente invention propose de remédier à ces inconvénients par une addition de lumière sur le capteur et par l'utilisation d'un moyen électronique de traitement des signaux représentatifs de l'image et de commande d'un écran plat et/ou d'un moyen d'addition de lumière.
Le dispositif objet de la.présente invention est donc un dispositif de traitement images comportant au moins un capteur d'images, un écran plat, une source lumineuse, un calculateur et un moyen de formation d'images, caractérisé en ce que ledit moyen de formation d'images est adapté à former une image sur ledit capteur, ladite source lumineuse est adaptée à éclairer ledit capteur1 en ce que ledit écran plat se trouve sur le trajet optique de rayons lumineux formant une image sur ledit capteur et en ce que ledit calculateur traite le signal représentatif de l'image issu dudit capteur et commande l'écran plat.
La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés dans un but explicatif et nullement limitatif, permet de mieux comprendre les avantages, buts et caractéristiques de l'invention.
La figure 1 représente une vue partiellement schématique d'un premier mode de réalisation du dispositif
la figure 2 représente une vue partiellement schématique d'un deuxième mode de réalisation du dispositif ;
la figure 3 représente un moyen de traitement des informations de luminance et de chrominance
les figures 4 et 5 représentent un circuit électronique réalisant un traitement de signal vidéo
la figure 6 représente un schéma de circuit électronique réalisant un traitement numérique de signal vidéo
la figure 7 représente des fonctions de génération de fausses couleurs
la figure 8 représente un circuit électronique de génération de fausses couleurs
la figure 9 représente un circuit électronique de contrôle d'une intensité lumineuse moyenne.
la figure 2 représente une vue partiellement schématique d'un deuxième mode de réalisation du dispositif ;
la figure 3 représente un moyen de traitement des informations de luminance et de chrominance
les figures 4 et 5 représentent un circuit électronique réalisant un traitement de signal vidéo
la figure 6 représente un schéma de circuit électronique réalisant un traitement numérique de signal vidéo
la figure 7 représente des fonctions de génération de fausses couleurs
la figure 8 représente un circuit électronique de génération de fausses couleurs
la figure 9 représente un circuit électronique de contrôle d'une intensité lumineuse moyenne.
Dans la figure 1 sont représentés sur un axe optique A, une optique 24, une lame hémi-réfléchissante inclinée 28, un écran plat 18 et un capteur d'image 3. Sur l'axe optique A', réflexion de l'axe optique A par la lame 28 se trouve une source lumineuse 21. Un circuit électronique 9 est relié au capteur 3 à la source 21 et à l'écran plat 18. Un circuit électronique 99 est relié au capteur 3 et comporte un connecteur de sortie des signaux représentatifs de l'image captée.
Le capteur 3 et l'écran plat 18 sont conjugués optique ment soit par contact soit par un moyen optique non décrit ici mais dont certains modes de réalisation sont décrits dans le brevet PCT FR/87/000200
Le capteur 3 est adapté à émettre un signal électrique représentatif de l'image qu'il capte.L'écran plat 18 est adapté à moduler l'intensité et les couleurs des rayons lumineux issus de optique 24 en chacun de ses points indépendamment des autres points de sa surface, lesdits signaux modulés atteignant ensuite le capteur 3. I1 est à noter que les positions respectives des éléments du dispositif sur l'axe optique A peuvent être modifiées tout en restant conformes à l'esprit de l'invention, la clarté de la description nécessitant de ne pas les décrire toutes. I1 est à noter aussi que la source lumineuse 21 peut être formée d'une ouverture vers l'extérieur du dispositif comportant ou non une optique et n'est pas limitée aux sources lumineuses de type ampoule électrique, tube lumineux, tubes électroluminescents, diodes électroluminescentes, et autres moyens générateurs de lumière.
Le capteur 3 est adapté à émettre un signal électrique représentatif de l'image qu'il capte.L'écran plat 18 est adapté à moduler l'intensité et les couleurs des rayons lumineux issus de optique 24 en chacun de ses points indépendamment des autres points de sa surface, lesdits signaux modulés atteignant ensuite le capteur 3. I1 est à noter que les positions respectives des éléments du dispositif sur l'axe optique A peuvent être modifiées tout en restant conformes à l'esprit de l'invention, la clarté de la description nécessitant de ne pas les décrire toutes. I1 est à noter aussi que la source lumineuse 21 peut être formée d'une ouverture vers l'extérieur du dispositif comportant ou non une optique et n'est pas limitée aux sources lumineuses de type ampoule électrique, tube lumineux, tubes électroluminescents, diodes électroluminescentes, et autres moyens générateurs de lumière.
Enfin, la lame 28 peut être remplacée par tout élément réfléchissant ou encore être abandonnée au profit d'un éclairage direct du capteur 3, modulé ou non par l'écran plat 18.
Le circuit électronique 9 traite le signal représentatif de l'image émis par le capteur 3 et contrôle la modulation de chacun des points de l'écran plat 18 ainsi que l'intensité lumineuse de la source 21.
Le circuit électronique 99 traite le signal représentatif de l'image émis par le capteur 3 et affiche l'image résultant de ce traitement sur un connecteur de sortie qui lui est in corporéo
Une démonstration mathématique permet de comprendre l'ef- fet de l'addition de lumière produit sur tous les points du capteur 3. Appelons i un point quelconque du capteur d'images 3. Appelons B(i) l'éclairement incident sur le point conjugué du point i sur l'écran plat 18 en absence de la lame 28 et quand l'intensité lumineuse de la source lumineuse 21 est nulle. Appelons A(i) l'éclairement du même point de l'écran plat 18 quand la lame 28 est un miroir parfait. Appelons Cl le coefficient de réflexion de la lame 28.Appelons Q le coefficient de transmission maximum de l'écran plat 18 et N(i) la modulation du point conjugué du point i sur l'écran plat 18.
Une démonstration mathématique permet de comprendre l'ef- fet de l'addition de lumière produit sur tous les points du capteur 3. Appelons i un point quelconque du capteur d'images 3. Appelons B(i) l'éclairement incident sur le point conjugué du point i sur l'écran plat 18 en absence de la lame 28 et quand l'intensité lumineuse de la source lumineuse 21 est nulle. Appelons A(i) l'éclairement du même point de l'écran plat 18 quand la lame 28 est un miroir parfait. Appelons Cl le coefficient de réflexion de la lame 28.Appelons Q le coefficient de transmission maximum de l'écran plat 18 et N(i) la modulation du point conjugué du point i sur l'écran plat 18.
Appelons D le gain du capteur 3 et E(i) l'éclairement total du point i. On a la relation suivante E(i) = (B(i) x (l-Cl) + A(i) x C1) x (Q x N(i) x D).
Appelons X l'éclairement minimal capté par le capteur 3.
Admettons, dans une première étude que A(i) et N(i) soient constants et tels que leur produit est la valeur X/C1 x Q x D.
Tout éclairement non nul B(i) sera, après addition de lumière, perçu par le capteur car E(i) sera alors supérieur à X.
On abaisse ainsi la valeur de l'éclairement minimal per çu par le dispositif 0
Dans une deuxième étude, on s'intéresse à la dynamique du capteur 3. Soit F le rapport des éclairements maximal et minimal que peut percevoir simultanément et correctement, c'est-à-dire linéairement, le capteur 3. Soit il un point dont l'éclairement B(il) est maximal sur la surface du capteur 3. Par définition de F, l'éclairement minimal qui peut être perçu simultanément et correctement avec B(il) à une valeur de B(il)/FOLe réglage de D est adapté à la perception correcte et simultanée des valeurs d'éclairement B(il) et B(il)/F.
Dans une deuxième étude, on s'intéresse à la dynamique du capteur 3. Soit F le rapport des éclairements maximal et minimal que peut percevoir simultanément et correctement, c'est-à-dire linéairement, le capteur 3. Soit il un point dont l'éclairement B(il) est maximal sur la surface du capteur 3. Par définition de F, l'éclairement minimal qui peut être perçu simultanément et correctement avec B(il) à une valeur de B(il)/FOLe réglage de D est adapté à la perception correcte et simultanée des valeurs d'éclairement B(il) et B(il)/F.
En réglant la valeur du produit A(i) x N(i), supposés ici aussi constante, à la valeur B(il)/F x C1 x Q x D, tous les éclairements B(i) non nuls sont perçus simultanément à B(il) car ils provoquent E(i) supérieur à X.
On obtient ainsi une augmentation de la dynamique du dispositif.
I1 est à noter que ces traitements dtimages sont particulièrement adaptés à la prise de vues monochromes. Nous verrons plus loin, en regard de la figure 3, certains moyens de traitement d'images en couleur.
Pour le produit A(i) x N(i) = C constant sur la surface de l'écran plat 18, la valeur de l'éclairement minimal B(i) perçu diminue jusqu'à la valeur X - C x C1 x Q x D / (1 - C1) x Q x D, N(i) étant de plus supposé égal à 1, c'est-à-dire que l'écran plat 18 est supposé inactif.
De même, pour N(i) = 1 et A(i) = C sur l'ensemble de l'écran plat 18, la dynamique F devient F x C + F - C.
Pour étudier des cas qui, dans la pratique, sont intéressants et faciles à réaliser, nous allons présenter deux cas de traitement d'images à source lumineuse A(i) constante, en regard de la figure 1.
Dans un premier cas, le circuit 9 effectue une amplification avec inversion de telle manière que N(i) = C3
C3 et C2 étant deux constantes et cette relation n'étant valable que dans la limite de la dynamique de l'écran plat 18.
C3 et C2 étant deux constantes et cette relation n'étant valable que dans la limite de la dynamique de l'écran plat 18.
E(i) est alors une fonction parabolique de B(i) sur un certain domaine de définition correspondant aux caractéristiques de l'écran plat 18. Le circuit 99 effectue une amplification logarithmique. En sortie du dispositif, moyennant un réglage des constantes des amplifications, le signal de sortie est une fonction linéaire de B(i).
Dans un deuxième cas, la lame 28 est placée derrière l'écran plat 18 et devant le capteur 3. Le circuit 9 effectue une amplification de même type que dans le premier cas et le circuit 99 effectue une amplification logarithmique de même type que dans le premier cas. Le signal de sortie est alors, selon les réglage des constantes, linéaire en fonction de
B(i), sur un domaine de définition déterminé.
B(i), sur un domaine de définition déterminé.
Dans un troisième cas, le circuit 9 effectue une amplification avec inversion de même type que précédemment, puis une amplification logarithmique. Dans ce cas E(i) est en fonction linéaire de B(i). Ce cas est particulièrement intéressant pour les dispositifs à plusieurs capteurs, par exemple tels que ceux présentés dans le brevet PCT FR/87/00020.
Pour les prises d'images colorées, les traitements présentés ci-dessus peuvent s'appliquer à chacune des couleurs fondamentales indépendamment des autres couleurs ét produire les mêmes résultats de linéarité du signal de sortie en fonction de B(i) pour chacune de ces couleurs.
Dans la figure 2 sont représentés, sur un axe optique A, une optique 24, un écran plat 18, une lame hémi-réfléchissante inclinée 28, une optique 34 et un capteur d'images 3. Sur l'axe optique A', réflexion de l'axe optique A par- la lame 28 se trouve un écran plat 90. Un circuit 9 est relié au capteur 3 et aux écrans plats 18 et 90. Un circuit électronique 99 est relié au capteur 3. Tous les éléments communs aux figures 1 et 2 ne sont pas redéfinis ici. L'optique 34 est adaptée à conjuguer écran plat 3 et, d'une part1 l'écran plat 18 et, d'autre part, après réflexion sur la lame 28, l'écran plat 90. L'écran plat 90 est adapté à moduler une lumière qu'il émet ou transmet, en chaque point de sa surface indépendamment des autres points.
Le circuit électronique 9 est adapté à traiter le signal représentatif de l'image issu du capteur 3 et à commander les écrans plats 18 et 90 ainsi que le gain du capteur 3.
Le capteur 3, le circuit électronique 9, l'écran plat 90 et la lame 28 réalisent une première boucle d'asservissement du capteur 3. Le contrôle du gain du capteur 3 par le circuit 9 réalise une seconde boucle d'asservissement du du cap- teur 3. Enfin, le capteur 3, le circuit 9 et l'écran plat 18 réalisent une troisième boucle d'asservissement du capteur 3.
Les traitements d'informations représentatives de l'image perçue par le capteur 3 doivent donc être étudiés selon les règles de l'automatique, science des asservissements.
Dans un but de clarté, on n'étudie ici que les cas où les signaux représentatifs des couleurs fondamentales sont séparés, car les matrices de transfert carrées de dimension trois alourdiraient fortement l'exposé.
Seul le gain D est contrôlé en fonction du signal de luminance, mais peut être commandé pour chacune des couleurs fondamentales avec un capteur possédant un gain séparé pour chacune de ces couleurs.
De même, on se limite ici aux fonctions d'asservissement d'ordre -2, -1, 0, 1 et 2. Ces limitations ne préjugent en rien des choix effectués pour la réalisation d'un dispositif, les caractéristiques des modes de réalisation présents étant les réalisations de boucles d'asservissement, l'esprit de l'invention ne limitant pas le choix des fonctions de transfert desdites boucles.
Appelons Y, R, V, B les valeurs respectives des signaux de luminance et des chrominances Rouge, Verte et Bleue emis par le capteur 3 et Y', R', V', B' les valeurs des mêmes paramètres émis ou modulés par l'écran plat 90.
Appelons Y1, R1, Vl, B1 les composantes des mêmes paramètres de B(i). On a, par exemple en standard NTSC, les relations approximatives suivantes
Y = 0,3 R + 0,6 v + o,l B et Y' = 0,3 R' + o,6 vt + 0,1 B'.
Y = 0,3 R + 0,6 v + o,l B et Y' = 0,3 R' + o,6 vt + 0,1 B'.
En réalisant R' = A x R + C, V' = A x V + C et B' = Ax B + C, A et C étant deux constantes numériques, le circuit 9 réalise aussi Y' = A x Y + C. La boucle d'asservissement est une boucle de réaction, Les lois imposent, pour une raison de stabilité de l'asservissement que A soit inférieur à 1/2 x C1 x D. Pour A = 1/2 x C1 x D, après stabilisation de l'asservissement, R' = 2 R1 + 2 C, V' = 2 V1 + 2 C, B' = 2 B1 + 2 C. Le circuit 99 est alors adapté à effectuer une amplification logarithmique pour que le dispositif donne une réponse linéaire en fonction des composantes de luminance et de chromi- nance des B(i).
Si A est négatif le circuit 9 réalise une boucle de contre-réaction. Après stabilisation, R = (C + Rl)/(l-A),les mêmes types de relation existant pour Y, V et B. La stabilité de l'asservissement impose A supérieur â - l.x C1 x D.
On réalise ainsi une augmentation de la dynamique et de l'éclairement minimal capté par le dispositif.
Il est à noter que les fonctions de type R' = C + A x (1 - 2 R x R) offrent des avantages pour amplifier non linéairement les signaux représentatifs des couleurs.
Les fonctions de l'écran plat 18 ne sont pas rappelées ici et peuvent être les mêmes que dans la description faite en regard de la figure 1.
D'autres traitements d'images pouvant être réalisés par les circuits 9 et 99 sont décrits plus loin.
I1 est à noter qu'un mode de réalisation peut cumuler les avantages et caractéristiques des modes de réalisation présentés en regard des figures 1 et 2.
Dans la figure 3 est représenté un mode de traitement des informations représentatives de l'image, lesdites informations étant séparées selon les paramètres de luminance et de chrominance. On ne détaille pas ici le moyen de séparation 91 de ces signaux à partir de signaux vidéo composites ou-de signaux codés, ce moyen étant connu par ailleurs.
Le but de ce traitement est de comprimer la dynamique des informations de luminance et d'amplifier linéairement les différences de couleur. Trois parties du traitement sont représentées, entourées en traits pointillés : G est la partie correspondant à la prise d'images par le capteur 3, H est la partie correspondant aux asservissements de la source lumineuse 21 et des écrans plats 18 et 90, et K est la partie correspondant à la correction finale des signaux avant leur sortie du dispositif.
Ce moyen de traitement d'images correspond donc au mode de réalisation cumulant les avantages et caractéristiques des modes de réalisation présentés en regard des figures 1 et 2. Chaque point du capteur 3 est conjugué à un point de chaque écran plat 18 et 90. Par conséquent, l'algorithme représenté ici ne suit que le parcours d'informations correspondant à un point quelconque i du capteur 3, en reprenant les nota tions et descriptions de composants explicitées plus haut.
Deux lames 28 se trouvent donc de part et d'autre de l'écran plat 18, l'une réfléchissant les rayons lumineux issus d'une source lumineuse constante vers l'écran plat 18 ety l'autre réfléchissant les rayons lumineux issus de l'écran plat 90 vers une optique qui conjugue au capteur 3 les écrans plats 18 et 90.
Dans la partie G, on retrouve B(i), N(i) et C et les multiplications et divisions dues aux coefficients de transmission des composants optiques et du gain du capteur 3o
On obtient la relation
E(i) = ((B(i) x (l-Cl) + C x C1) x Q x N(i) x(l-Cl) + A(i) x Cl) x D.
On obtient la relation
E(i) = ((B(i) x (l-Cl) + C x C1) x Q x N(i) x(l-Cl) + A(i) x Cl) x D.
A(i) est l'éclairement issu de l'écran plat 90 et C est l'éclairement issu de la source lumineuse 21.
E.(i) est ensuite séparé en signaux représentatifs de la luminance Y et des couleurs fondamentales R, V, B, par le moyen de séparation 91.
Ces signaux entrent ensuite dans les parties H et K de l'algorithme de traitement, H a pour fonction de régler les valeurs de A(i), N(i), C et de D.
Soit il un point d'éclairement B(il) maximal sur la surface du capteur 3, et X1 la valeur minimal de B(i) que l'on souhaite capter. Soient A2, A3, C2, C3 des constantes numériques. Le circuit 9 effectue N(i) = A2 x E(i) + C2, A2 étant négatif. Le circuit 9 adapte D à capter, correctement et simultanément, B(il) x (l-Cl) x Q x (A2 x B(il) + C2) x (l-Cl) et cette valeur divisée par F. Dans la pratique N(il) est la valeur minimale que peut prendre N(i) du fait des limitations de caractéristiques de l'écran plat 18.
Ces deux réglages qui ne concernent pas l'addition de lumière permettent de capter de grands éclairements et de multiplier la dynamique du'dispositif par le contraste maximum entre les N(i). I1 est à noter que ces deux réglages peuvent être effectuée par le dispositif objet du brevet PCT
FR/87/00020, mais qu'ils ont pour défaut de limiter la valeur de l'éclairement minimal capté.L'objet des réglages d'additions de lumières par la source 21 et par l'écran plat 90 est de capter correctement et simultanément B(il) et XI
En effectuant A(i) = C3 + A3 x E(i) x E(i), l'écran plat 90 est adapté à doubler les éclairements B(i) et à les additionner à un éclairement constant sur le capteur 3, pour les faibles valeurs d'éclairement B(i) et à additionner aux éclairements B(i) élevés un éclairement constant C3 (pour cela A est négatif et réglé à la limite de l'instabilité de la boucle d'asservissement comportant l'écran plat 90).
FR/87/00020, mais qu'ils ont pour défaut de limiter la valeur de l'éclairement minimal capté.L'objet des réglages d'additions de lumières par la source 21 et par l'écran plat 90 est de capter correctement et simultanément B(il) et XI
En effectuant A(i) = C3 + A3 x E(i) x E(i), l'écran plat 90 est adapté à doubler les éclairements B(i) et à les additionner à un éclairement constant sur le capteur 3, pour les faibles valeurs d'éclairement B(i) et à additionner aux éclairements B(i) élevés un éclairement constant C3 (pour cela A est négatif et réglé à la limite de l'instabilité de la boucle d'asservissement comportant l'écran plat 90).
Dans la pratique il est préférable que C3 soit égal à -A3, C3 étant positif. Enfin, C est adapté à ce que la valeur
E(i) = (X1 x (1-Cl) * C x C1) x Q x (l-Cl) x D soit égale à
X x D, c'est-à-dire la valeur minimale que perçoit le capteur 3. Le lecteur pourra vérifier que cette manière de traiter l'image permet d'augmenter la dynamique du dispositif, de diminuer l'éclairement minimal qu'il peut percevoir tout en ne comprimant pas trop les différences des signaux représentatifs des couleurs fondamentales. En effet, une correction par le circuit 99 en sortie du capteur 3 affecte le rapport signal/ bruit plus que des corrections effectuées optiquement par les boucles d'asservissement présentées plus haut.
E(i) = (X1 x (1-Cl) * C x C1) x Q x (l-Cl) x D soit égale à
X x D, c'est-à-dire la valeur minimale que perçoit le capteur 3. Le lecteur pourra vérifier que cette manière de traiter l'image permet d'augmenter la dynamique du dispositif, de diminuer l'éclairement minimal qu'il peut percevoir tout en ne comprimant pas trop les différences des signaux représentatifs des couleurs fondamentales. En effet, une correction par le circuit 99 en sortie du capteur 3 affecte le rapport signal/ bruit plus que des corrections effectuées optiquement par les boucles d'asservissement présentées plus haut.
En fonction des paramètres de ces boucles d'asservissement le circuit 99 effectue cependant une correction dont la fonction ne peut être donnée ici, par sa complexité, mais qui comporte des amplifications linéaires, élévation à une puissance et des amplifications exponentielles et logarithmiques selon principalement la valeur de C et, dans une moindre importance, selon C3 et A3. La partie K de l'algorithme présenté sur la figure 3 réalise cette fonction de correction.
Il est à noter que les fonctions d'asservissement et de correction présentées ici ne sont données quta titre d'exemple pouvant servir à la réalisation effective du dispositif mais ne limitent en rien les choix finalement retenus pour les réaliser, les caractéristiques de l'invention étant les moyens d'asservissement et d'addition de lumière présentés.
Toujours à titre d'exemples explicatifs et nullement limitatifs, les figures suivantes 4, 5, 6 et 9 donnent des schémas électroniques de réalisation de parties des circuits électroniques 9 et 99.
La figure 4 représente un circuit de traitement de signaux vidéo composites. En effet, ces signaux sont le plus communément les signaux représentatifs issus d'un capteur et de son circuit électronique de contrôle et de commande incorporé.
Ce circuit peut servir à la commande des écrans plats 18 et 90. I1 possède quatre parties, Z1, Z2, Z3 et Z4 qui réalisent respectivement les fonctions suivantes
- séparation des signaux de synchronisation des signaux d'éclairement,
- amplification logàrithmique avec inversion des signaux vidéo composites,
- amplification linéaire des signaux issus de Z2,
- mélange des signaux issus de Z1 et de Z3 et restitution d'un signal vidéo composite.
- séparation des signaux de synchronisation des signaux d'éclairement,
- amplification logàrithmique avec inversion des signaux vidéo composites,
- amplification linéaire des signaux issus de Z2,
- mélange des signaux issus de Z1 et de Z3 et restitution d'un signal vidéo composite.
La compréhension par un électronicien de ce schéma ne présente aucune difficulté, aussi aucune valeur de composant n'est donnée ici.
En sortie, une amplification logarithmique avec inversion du signal d'entrée représentatif des éclairements est produite par ce circuit.
La figure 5 représente un circuit d'amplification.loga- rithmique qui peut être utilisé pour la constitution avec les sous-ensembles Z1 et Z4 du circuit présenté en figure 4, du circuit 994
Ces deux circuits peuvent être utilisés pour le traitement de signaux vidéo composites représentatifs d'une couleur fondamentale ou pour le traitement de signaux vidéo composites représentatifs de la luminance et des chrominances de l'image moyennant que la bande passante des composants utilisés soit suffisante.
Ces deux circuits peuvent être utilisés pour le traitement de signaux vidéo composites représentatifs d'une couleur fondamentale ou pour le traitement de signaux vidéo composites représentatifs de la luminance et des chrominances de l'image moyennant que la bande passante des composants utilisés soit suffisante.
I1 est à noter que des circuits intégrés spécialisés pour le traitement de signaux vidéo peuvent être utilisés pour réaliser des circuits 9 et 99 plus efficaces que ceux présentés ici. En particulier certains circuits réalisent une séparation des signaux de synchronisation et des salves de couleur.
La figure 6 représente un mode de réalisation numérique des circuits 9 et 99. Ce circuit utilise des adresses d'une mémoire électronique pour le traitement d'images. C'est un exemple de réalisation connue sous le nom de "look up" qui fait correspondre à chaque niveau d'amplitude d'un signal d'entrée une valeur contenue dans une mémoire électronique de type mémoire d'ordinateur. Sa mise en oeuvre nécessite plus de moyens techniques que les modes de réalisation présentés en figures 4, 5, 8 et 9 mais il est d'utilisation plus souple et offre la possibilité de modifier la fonction de transfert par simple chargement de la mémoire électronique par un ordinateur.
Sur la figure 6 sont représentés un séparateur de signaux 100 relié à trois convertisseurs analogiques-numériques 101 et à un circuit de traitement de signaux de synchronisation 103. Trois contrôleurs de bus 102 sont reliés chacun à un des convertisseurs 101 et à une mémoire électronique 105. Le circuit de synchronisation à horloge 104 est r.elié aux convertisseurs 101, aux contrôleurs 102, à la mémoire 105 et au circuit de traitement 103. Le circuit de traitement 103 et un ordinateur 106 sont, par ailleurs, -reliés à la mémoire 105.
Un circuit de mélange des signaux optionnel 107 peut être relié à la mémoire 105.
Le lecteur pourra valablement se reporter aux notes d'application du circuit marque INMOS dont la référence est
IMS 6170 pour connaître le fonctionnement d'une mémoire électronique utilisée en "look up". Ledit circuit, 105 sur la figure 6, est adapté à recevoir des informations numériques et à émettre des signaux vidéo composites analogiques de chacune des couleurs fondamentales.
IMS 6170 pour connaître le fonctionnement d'une mémoire électronique utilisée en "look up". Ledit circuit, 105 sur la figure 6, est adapté à recevoir des informations numériques et à émettre des signaux vidéo composites analogiques de chacune des couleurs fondamentales.
Le circuit 100 réalise une fonction de séparation des signaux représentatifs des trois couleurs fondamentales et des signaux de synchronisation à partir d'un signal vidéo composite portant les informations de luminance et de chrominances. En standard NTSC, par exemple, le circuit 100 effectue une démodulation de fréquence.
Les convertisseurs analogiques-numériques 101 reçoivent chacun un signal correspondant à une des couleurs fondamentale, les numérisent et les transmettent aux contrôleurs de bus 102 qui les transmettent tour à tour au bus d'adresse de la mémoire électronique 105. Cette mémoire 105 est préalablement chargée par l'ordinateur 106 par son bus de données. Les horloges du circuit de synchronisation 104 contrôlent la synchronisation des fonctionnements des convertisseurs 101, des contrôleurs 102 et de la mémoire 105 et se synchronisent ellesmêmes par référence aux signaux de synchronisation vidéo traités et fournis par le circuit de traitement 103.
Lesfonctions detransfert qui gouvernentlerapport entre les signaux d'entrée et les signaux.de sortiepeuvengrâce à ce circuit, être non linéaires, non continues et non bijectives. On peut donc réaliser avec ce circuit, outre les fonctions d'amplification linéaires,logarithmiques, d'inversion ou d'élévation à une puissance, des fonctions de traitement d'images plus complexes.
La figure 7 représente des fonctions de correspondance entre une échelle de luminance, en abcisse, et des niveaux représentatifs de couleurs fondamentales. Ces fonctions peuvent servir à la génération de fausses couleurs sur au moins un des écrans plats 18 et 90.
L'écran plat 18 est particulièrement adapté à un filtrage sélectif des couleurs transmises en fonction des valeurs de B(i) et de CO L'écran plat 90 est plus particulièrement adapté à l'addition d'une image comportant un traitement des couleurs, communément appelé traitement de fausses couleurs.
V1, V2 et V3 sont des niveaux de seuil de génération de fausses couleurs. Ve et Vs sont respectivement les signaux d'entrée et de sortie du traitement de fausses couleurs. Vr,
Vv et Vb sont respectivement les signaux représentatifs des couleurs Rouge, Verte et Bleue qui sortent du traitement de fausses couleurs. Dans cet exemple, sur la figure 7, les plus basses luminances correspondent à une couleur rouge, puis,au fur et à mesure que la luminance croît, à une couleur qui passe de rouge au vert puis du vert au bleu, progressivement.
Vv et Vb sont respectivement les signaux représentatifs des couleurs Rouge, Verte et Bleue qui sortent du traitement de fausses couleurs. Dans cet exemple, sur la figure 7, les plus basses luminances correspondent à une couleur rouge, puis,au fur et à mesure que la luminance croît, à une couleur qui passe de rouge au vert puis du vert au bleu, progressivement.
Ces valeurs peuvent ensuite être multipliées par des fonctions de traitement adaptés à la réduction ou à l'amplification de la dynamique du dispositif, ou à l'augmentation de l'éclairement minimal perçu par ce dispositif ou par tout autre traitement d'image pouvant être effectué par les moyens caractéristiques du dispositif selon l'invention ou selon le brevet PCT FR/87/00020.
La figure 8 représente un circuit analogique simple réalisant les fonctions de correspondances décrites en regard de la figure 7. Sa compréhension est simple et par conséquent aucune valeur de composants n'est donnée ici.
I1 est à noter que ce circuit est adapté à réaliser une fonction proche d'une fonction parabolique par association au circuit présenté en figure 4, en connectant la sortie du mo-dule Z3 en entrée du circuit figure 8, et en connectant la sortie Vv de ce circuit à entrée du module Z4. On peut aussi réaliser une fonction proche d'une fonction parabolique en connectant la sortie Vv du circuit présenté en figure 8 avec l'entrée du circuit représenté en figure 4, le module Z2 étant remplacé par le circuit présenté en figure 5. Ces deux moyens de réalisation de fonctions pseudo-paraboliques peuvent permettre de réaliser la fonction de transfert de la boucle d' asservissement comportant l'écran plat 90, ladite fonction étant présentée en regard de la figure 3.
La figure 9 représente un circuit de contrôle de la luminosité de la source 21, c'est-à-dire du facteur C de la théorie mathématique, et de contrôle du gain D du capteur 3. Il est à noter que le gain D doit évoluer de manière inverse à l'évolution du facteur C. Un circuit d'inversion est donc nécessaire entre le circuit présenté ici et la commande du gain.
De tels circuits sont connus. Le circuit représenté en figure 9 donne un signal de commande du facteur C et comporte successivement un circuit détecteur de valeur de crète, un circuit comparateur de cette valeur avec une valeur réglable, et un circuit d'intégration du signal. La remise à zéro de la valeur de crète régulièrement en fonction du temps de réponse de la source 21 e
I1 est à noter que les modes de réalisation du dispositif objet du présent brevet peuvent faire partie d'un dispositif à plusieurs capteurs, tels que décrits dans le brevet
PCT FR/87/00020.En particulier, une lame hémiréfléchissante, éventuellement confondue avec l'une des lames 28 peut séparer l'image se formant sur le capteur 3 en deux images se formant sur le capteur 3 et sur un capteur secondaire, chimique, magnétique, biologique, électronique ou autre.
I1 est à noter que les modes de réalisation du dispositif objet du présent brevet peuvent faire partie d'un dispositif à plusieurs capteurs, tels que décrits dans le brevet
PCT FR/87/00020.En particulier, une lame hémiréfléchissante, éventuellement confondue avec l'une des lames 28 peut séparer l'image se formant sur le capteur 3 en deux images se formant sur le capteur 3 et sur un capteur secondaire, chimique, magnétique, biologique, électronique ou autre.
De ce fait, le dispositif objet du présent brevet peut s'adapter à tout système de prise, de traitement optique, ou de restitution d'images et à des lunettes pour la vision.
Le capteur secondaire peut avoir une sensibilité ou un gain réglable par le dispositif de la même manière que le capteur 3, particulièrement au cas où cette sensibilité est réglée par une iris placée sur l'axe optique A.
I1 est à noter aussi que les lames hémi-réfléchissantes 28 peuvent avoir des coefficients de réflexion et de transmission de toutes valeurs comprises entre zéro et un.
La réalisation du dispositif peut sé faire selon tout standard, particulièrement selon les standards de télévision
Pal, Sécam et NTSC, ce dernier ayant été adopté pour la présentation des circuits électroniques 9 et 99.
Pal, Sécam et NTSC, ce dernier ayant été adopté pour la présentation des circuits électroniques 9 et 99.
Claims (6)
- 2. Dispositif selon la revendication 1 comportant au moins une source lumineuse constante (21), caractérisé en ce que ladite source lumineuse fournit un éclairement constant sur la surface du capteur.
- 3. Dispositif selon ia revendication 1 comportant au moins une source lumineuse fixe (21), caractérisé en ce que la source lumineuse fournit un éclairement constant sur la surface de l'écran plat de transfert (18).4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant au moins un écran plat d'addition de lumière (90), caractérisé en-ce que ledîtécranplatéclarele capteur et additionne à la lumière provenant de l'écran plat de transfert (18) une lumière variable sur la surface du capteur, ledit écran plat d'addition étant contrôlé par le moyen d'asservissement (9)5.Dispositif selon l'une des revendicationa 1 à 3 comportant au moins un écran plat d'addition de lumière (90), caractérisé en ce que ledit écran plat d'addition de lumière éclaire l'écran plat de transfert (18) et additionne à la lumière provenant du moyen de formation dtimages, une lumière réglable point par point sur la surface de écran plat de transfert, ledit écran plat-d'addition étant contrôlé par le moyen d'asservissement (9).
- 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un écran plat (18, 90) est conjugué optiquement au capteur (3) soit par contact soit par un moyen optique (34,28).7o Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 3 à 5 comportant au moins une source lumineuse fixe (21), caractérisé en ce que le moyen d'asservissement (9) est adapté à contrôler l'intensité lumineuse émise par ladite source.
- 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen d'asservissement (9) est adapté à contrôler la valeur de l'éclairement minimal perçu par le capteur (3).
- 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant au moins deux capteurs d'images, caractérisé en ce que les deux capteurs d'images perçoivent les mêmes images et en ce que le moyen d'asservissement (9) contrôle l'éclairement minimal perçu par lesdits capteurs.
- 10. Dispositif selon l'une quelconque.des revendications précédentes comportant au moins un moyen de traitement final du signal (99) issu du capteur (3), caractérisé en ce que le dit moyen de traitement comporte un connecteur de sortie et y établisse un signal représentatif de l'image formée par le moyen de formation d'image (24) et en ce que le traitement d'image effectué par le dispositif est linéaire en fonction de l'image formée par le moyen de formation d'images (24).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8803948A FR2629298A1 (fr) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | Dispositif de prise d'images comportant un moyen d'addition de lumiere |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8803948A FR2629298A1 (fr) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | Dispositif de prise d'images comportant un moyen d'addition de lumiere |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2629298A1 true FR2629298A1 (fr) | 1989-09-29 |
Family
ID=9364649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8803948A Withdrawn FR2629298A1 (fr) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | Dispositif de prise d'images comportant un moyen d'addition de lumiere |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2629298A1 (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991012690A1 (fr) * | 1990-02-16 | 1991-08-22 | Scanera S.C. | Dispositif d'augmentation de dynamique d'une camera |
| FR2660822A1 (fr) * | 1990-04-05 | 1991-10-11 | Scanera Ste Civile Rech | Camera a double prise de vue realisant des images de haute dynamique. |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4369459A (en) * | 1979-07-23 | 1983-01-18 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | Solid-state television camera |
| EP0087992A1 (fr) * | 1982-02-23 | 1983-09-07 | Thomson-Csf | Appareil détecteur d'images vidéofréquence à correction automatique de sensibilité, utilisable sur un autodirecteur télévision |
| US4594507A (en) * | 1983-10-14 | 1986-06-10 | The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Thermal imager |
-
1988
- 1988-03-25 FR FR8803948A patent/FR2629298A1/fr not_active Withdrawn
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| US5638119A (en) * | 1990-02-16 | 1997-06-10 | Scanera S.C. | Device for increasing the dynamic range of a camera |
| FR2660822A1 (fr) * | 1990-04-05 | 1991-10-11 | Scanera Ste Civile Rech | Camera a double prise de vue realisant des images de haute dynamique. |
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