FR2737071A1 - Procede et dispositif de selection de prises de vues effectuees par une camera video mobile - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de sélection de prises de vue effectuées à partir d'un mobile susceptible d'être soumis à des mouvements aléatoires au moyen d'une caméra matricielle type CCD équipée d'un gyroscope. Ce procédé est caractérisé en ce qu'on mémorise une série d'images filmées puis numérisées de manière telle qu'on associe à chaque image l'instant de prise de vue et les coordonnées de la caméra correspondant aux positions angulaires des axes d'un premier repère lié à la caméra par rapport à un second repère fixe, tel qu'un repère terrestre galiléen, en ce qu'on sélectionne à partir desdites coordonnées de la position de la caméra les images à conserver, en ce qu'on délivre successivement, sur un support quelconque, tel qu'un support papier ou un écran, lesdites images ainsi sélectionnées de manière à obtenir une série d'images fixes directement exploitables. Application à la surveillance de sites.

Description

Procédé et dispositif de sélection de prises de vue effectuées par une caméra vidéo mobile.

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de sélection de prises de vue effectuées à partir d'un mobile susceptible d'être soumis à des mouvements aléatoires, éventuellement de grande amplitude, au moyen d'une caméra matricielle type CCD équipée d'un gyroscope.

De plus en plus, les caméras vidéo sont utilisées dans des missions de surveillance. Elles ont pour fonction de délivrer une série d'images qui représentent le comportement d'une cible préalablement désignée. Toutefois, ces caméras peuvent être amenées à être disposées sur un support soumis à des mouvements aléatoires de grande amplitude qui rendent impossible l'exploitation directe des images du fait d'une mauvaise orientation de l'image ou de l'absence de la cible désignée.

Le but de la présente invention est donc de proposer un procédé et un dispositif de traitement des prises de vue permettant d'obtenir une série d'images fixes directement exploitables par l'opérateur.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de sélection de prises de vue effectuées à partir d'un mobile susceptible d'être soumis à des mouvements aléatoires, éventuellement de grande amplitude, au moyen d'une caméra matricielle type CCD équipée d'un gyroscope, caractérisé en ce qu'on mémorise une série d'images filmées puis numérisées de manière telle qu'on associe à chaque image l'instant de prise de vue et les coordonnées de la caméra correspondant à des positions angulaires des axes d'un premier repère (O, x, y, z) lié à la caméra par rapport à un second repère fixe (Q, x', Y', Z'), tel qu'un repère terrestre galiléen, en ce qu on sélectionne à partir desdites coordonnées de la position de la caméra les images à conserver et en ce qu'on délivre successivement, sur un support quelconque, tel qu'un support papier ou un écran, lesdites images ainsi sélectionnées de manière à obtenir une série d'images fixes directement exploitables.

Selon une forme de mise en oeuvre préférée du procédé de l'invention, on sélectionne une première image sur laquelle on désigne, au moyen d'un dispositif de pointage approprié, au moins deux points correspondant à une ligne virtuelle ou réelle, en ce qu'on calcule, à partir de l'orientation de la ligne pointée sur l'image et d'une coordonnées angulaire de la caméra à l'instant de la prise de vue de ladite image, la position angulaire de la caméra correspondant à une orientation idéale de ladite ligne sur l'image et en ce qu'on sélectionne dans les images ultérieures chaque image présentant une position angulaire de la caméra identique à celle calculée.

L'invention a également pour objet un dispositif de sélection de prises de vue effectuées à partir d'un mobile soumis à des mouvements aléatoires, éventuellement de grande amplitude, du type comprenant au moins une caméra matricielle type CCD équipée d'un gyroscope de manière à déterminer en parallèle et en continu les positions angulaires et la vitesse de déplacement angulaire de ladite caméra, cette caméra étant fixée sur le mobile soumis à des mouvements d'amplitude variable, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de numérisation des images filmées, des moyens de mémorisation en temps réel et en continu des images numérisées, la mémorisation étant réalisée de manière telle qu'à chaque image sont associés l'instant de prise de vue et les coordonnées de la caméra correspondant aux positions angulaires des axes d'un premier repère (O, x, y, z) lié à la caméra par rapport à un second repère (Q, X', Y', Z') fixe, tel qu'un repère terrestre galiléen, un calculateur pour le traitement des images numérisées en vue de l'élimination par déconvolution du flou de bougé, des moyens de sélection, à partir desdites coordonnées de la position de la caméra, des images à conserver de manière à obtenir des images présentant une orientation idéale et/ou représentant une cible prédéterminée et des moyens d'affichage sur un support quelconque, tel qu'un support papier ou un écran, des images sélectionnées de manière à obtenir une série d'images fixes directement exploitables.

L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels
la figure 1 représente le repère terrestre galiléen
fixe et le repère lié à la caméra dans cedit repère
terrestre galiléen
la figure 2 représente un repère dans lequel sont
définis les angles (4, cp, E) dont les valeurs sont
mesurées en temps réel et en continu par le
gyroscope ; et
la figure 3 représente le plan image de l'image
vidéo filmée par la caméra.

Conformément à l'invention, le dispositif de sélection de prises de vue comprend une caméra matricielle type CCD sur laquelle est fixé un gyroscope trois axes permettant de connaître en temps réel et en continu les vitesses angulaires de la caméra et la position angulaire de celleci. Cette caméra matricielle type CCD est fixée sur un mobile quelconque formant support soumis à des mouvements aléatoires. Ainsi, à titre d'exemple, ce mobile peut être constitué par la plate-forme d'un bateau.

La mesure effectuée par le gyroscope trois axes permet de connaître en continu et en temps réel les valeurs de trois angles w, , s correspondant à l'orientation de la caméra dans un repère terrestre galiléen fixe. Ces angles, représentés à la figure 2, sont obtenus comme suit. On définit tout d'abord un repère terrestre galiléen (Q, X,
Y, Z) direct. L'origine de ce repère Q est un point lié à la terre fixe, QX et QY sont deux directions situées dans le plan horizontal au point Q, QZ représente la verticale au point Q. On définit en parallèle un repère (O, x, y, z) lié à la caméra.Ce repère est défini par son point d'origine O qui correspond au point focal de l'objectif, par un axe (Ox) dirigé selon l'axe de l'objectif, par un axe (Oy) dirigé selon la plus grande direction de la matrice CCD, et par un axe (Oz) choisi de manière telle que (O, x, y, z) soit direct. Afin de définir l'orientation de la caméra, on désigne par X', Y', Z' les axes passant par O dont les directions coïncident respectivement avec X, Y et
Z dans le repère lié à la caméra, comme le montre le schéma de droite dans la figure 1. Si on définit par la suite (OA) comme la projection de (Ox) sur le plan (OX'Y'), on désigne par w l'angle (OX'(OX'OA) appelé azimut et ç l'angle (OA appelé site. De même, si OC est la projection de OZ' sur le plan Oyz, on désigne par e l'angle (OC Oz) appelé roulis. De ce fait, les mesures effectuées par le gyroscope trois axes permettent de connaître en continu les valeurs de ces trois angles correspondant respectivement à la position en site, en azimut et en roulis de la caméra dans le repère fixe.

Ainsi, une fois les images filmées par la caméra, ces images sont numérisées puis mémorisées de manière telle qu'on associe à chaque image l'instant de prise de vue et les coordonnées de la caméra dans le repère terrestre galiléen fixe, ces coordonnées correspondant aux trois angles précités. Il est possible également, du fait qu'on connaît en temps réel la vitesse angulaire de la caméra grâce au gyroscope, de mémoriser cette donnée en vue de l'utiliser dans un traitement préalable de l'image. En effet, après numérisation de l'image, il convient, dans un premier temps, de traiter les images ainsi numérisées au moyen d'un calculateur en vue d'éliminer par déconvolution le flou de bougé de chaque image. Ce traitement est bien connu de ceux versés dans cet art.

L'opérateur cherche dans tous les cas à sélectionner des images dont l'orientation est constante de manière à en permettre la lecture. Ainsi, une image du type de celle représentée à la figure 3, où la ligne d'horizon (LL') est inclinée, présente peu d'intérêt pour l'opérateur.

L'objectif est donc de sélectionner l'ensemble des images qui, par exemple, présenteront une ligne d'horizon horizontale. Pour permettre cette sélection, on sélectionne tout d'abord une première image, qui peut être l'image représentée à la figure 3, sur laquelle on désigne, au moyen d'un dispositif de pointage approprié, tel qu'une souris, au moins deux points L, L'. Ces points forment sur l'image une droite qui peut correspondre à une ligne virtuelle ou réelle sur l'image. Le pointage de ces deux points L, L' sur l'écran permet de connaître, à partir de leurs coordonnées sur l'image, l'angle d'inclinaison e' de la ligne d'horizon sur cette image. On connaît, au même instant, l'angle de roulis E de la caméra. On cherche donc à déterminer la position angulaire de la caméra qui correspondrait à une orientation idéale de la ligne (LL').

L'orientation idéale de ladite ligne (LL') sur l'image correspond, lorsqu'il s'agit de la ligne d'horizon, à une position horizontale sur l'image. Il suffit donc alors de choisir des images où l'orientation de la caméra en roulis a pour valeur E" = E' - E. Le nouvel E" ainsi calculé permet de sélectionner dans les images ultérieures chaque image présentant une position angulaire de la caméra identique à celle calculée. Bien évidemment, la ligne d'horizon (LL') désignée sur l'image vidéo peut être réelle ou fictive.

Cette ligne est en particulier virtuelle quand elle n'est pas visible sur l'image. Toutefois, le mode de calcul de la position angulaire idéale de la caméra sera identique. La ligne virtuelle ou réelle choisie ici est la ligne d'horizon. Toutefois, toute autre ligne, en particulier une ligne verticale, aurait également pu être utilisée comme référence. Grâce à une telle sélection d'images, il est possible d'obtenir une série d'images successives qui correspondent toutes à des positions dans lesquelles la caméra revient dans une orientation donnée. Ces images sont directement exploitables par l'opérateur car elles sont parfaitement lisibles.

Il peut arriver également, dans un autre cas, que l'opérateur désire sélectionner une suite d'images dont non seulement la ligne d'horizon reste fixe, mais où également chaque image représente une cible désignée par l'opérateur.

Dans ce cas, on désigne, par un dispositif de pointage approprié, sur une seconde image, identique ou différente de la première image sélectionnée, au moins un point correspondant à une cible à observer, en ce qu'on définit la position, dans le repère lié à la caméra, d'un point de la matrice CCD correspondant au point cible désigné, en ce qu'on détermine la position dudit point dans le second repère fixe, en ce qu'on recalcule, pour chaque image ultérieure, la position dudit point dans le repère lié à la caméra, en ce qu'on sélectionne chaque image dans laquelle les valeurs angulaires dudit point sont comprises dans des plages angulaires définies en fonction du champ de la caméra de manière à obtenir une succession d'images représentant la cible.

Ainsi, voici, ci-dessous, un exemple de calcul de la position de l'objet sur l'image. Il convient dans un premier temps de définir le champ de la caméra. On utilise le repère (O, x, y, z) lié à la caméra tel que défini cidessus. Le champ de la caméra est l'ensemble des points pouvant être représentés sur l'image, c'est-à-dire l'ensemble des points de la scène ayant une image sur la matrice CCD.Suivant les caractéristiques de la caméra, ces points sont tels que les angles appelés site et azimut par rapport au repère lié à la caméra (O, x, y, z) sont compris dans les plages suivantes - ç max < 9 < + 9 max - ç max < ç < + ç max
9 max et ç max représentant les angles d'ouverture de la caméra. Le point qui a été désigné sur l'image sélectionnée au moyen du dispositif de pointage correspond à un point sur la matrice CCD auquel correspond une position en site et en azimut par rapport au repère (O, x, y, z) lié à la caméra.La mesure gyroscopique permet de connaître l'orientation de la caméra par rapport à un repère fixe, comme cela a déjà été expliqué dans le cadre de la figure 2. Sur l'image de pointage, on connaît la position relative en site et en azimut du point désigné et la position angulaire absolue de la caméra. On peut donc déterminer la position absolue du point désigné dans le repère terrestre galiléen (O, X', Y', Z'). Dans la suite des images, il est alors possible, à partir des mesures gyroscopiques, de calculer la position (8' r, ç r) en azimut et en site de la cible relatif au repère lié à la caméra (O, x, y, z) et donc de savoir si elle est sur l'image.Sa position doit être telle que - 9 max < 9 r < + ç max - ç max < ç r < + ç max
Il est même possible de procéder à un traitement ultérieur par calcul desdites images de manière à éliminer chaque image dont la cible présenterait des coordonnées # r, # r suivant au moins deux angles 4' , # dans le repère lié à la caméra (O, x, y, z), éloignées de valeurs correspondant à une cible parfaitement centrée à l'intérieur de l'image.

Dans ce cas, on sélectionnera les images dont le point cible sera tel que ses coordonnées fm r, ç r seront proches voire égales à zéro.

Dans le cas où la cible est mobile, une telle sélection des images par la méthode décrite ci-dessus n'est pas appropriée. Il convient alors de désigner de manière analogue, par un dispositif de pointage sur une seconde image identique ou différente de la première image sélectionnée (la première image correspondant à la définition de l'orientation de l'image), au moins un point correspondant à une cible à observer, en ce qu'on mémorise ladite cible, en ce qu'on traite les images ultérieures au moyen d'un logiciel de reconnaissance de formes, en ce qu'on sélectionne toute image sur laquelle la cible a été reconnue, en ce qu'on calcule le positionnement de la cible sur l'image délivrée par la caméra de manière à éliminer toute image où la cible ne serait pas bien cadrée et en ce qu'on affiche sur un support quelconque ladite image ainsi sélectionnée.

Le principe est sensiblement identique à la première méthode décrite. Toutefois, il est nécessaire dans ce cas de disposer d'un logiciel de reconnaissance de formes pour reconnaître sur chaque image la présence ou l'absence de la cible. Ce procédé est donc plus complexe. On constate malgré tout, à travers les divers procédés de sélection décrits, que, dans certains cas, il est nécessaire de ne visualiser qu'une seule image pour pouvoir sélectionner une série d'images fixes directement exploitables. C'est en particulier le cas lorsqu'on cherche à obtenir une série d'images d'orientation déterminée ou représentant une cible fixe.

La mise en oeuvre de tels procédés de sélection de prises de vue nécessite un dispositif de sélection de prise de vue relativement simple. Ce dispositif comprend notamment au moins une caméra matricielle type CCD équipée d'un gyroscope de manière à déterminer en temps réel et en continu la position angulaire et la vitesse de déplacement angulaire de ladite caméra, cette caméra étant fixée sur un mobile susceptible d'être soumis à des mouvements d'amplitude variable, des moyens de numérisation des images filmées, des moyens de mémorisation en temps réel et en continu des images numérisées, la mémorisation étant réalisée de manière telle qu'à chaque image sont associés l'instant de prise de vue et les coordonnées de la caméra correspondant aux positions angulaires des axes d'un premier repère lié à la caméra par rapport à un second repère fixe, tel qu'un repère terrestre galiléen, un calculateur pour le traitement des images numérisées en vue de l'élimination par déconvolution du flou de bougé, des moyens de sélection à partir desdites coordonnées de la position de la caméra des images à conserver de manière à obtenir des images présentant une orientation idéale et/ou représentant une cible prédéterminée et des moyens d'affichage sur un support quelconque, tel qu'un support papier ou un écran, des images sélectionnées de manière à obtenir une série d'images fixes directement exploitables.

Ce dispositif de sélection comporte en outre généralement des moyens de désignation, tels que des moyens de pointage, d'au moins un point sur une image.

Ce procédé et ce dispositif peuvent être utilisés en particulier dans le cas de missions de surveillance.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Procédé de sélection de prises de vue effectuées à partir d'un mobile soumis éventuellement à des mouvements aléatoires, éventuellement de grande amplitude, au moyen d'une caméra matricielle type CCD équipée d'un gyroscope, caractérisé en ce qu'on mémorise une série d'images filmées puis numérisées de manière telle qu'on associe à chaque image l'instant de prise de vue et les coordonnées de la caméra correspondant aux positions angulaires des axes d'un premier repère (O, x, y, z) lié à la caméra par rapport à un second repère fixe (Q, X', Y', Z'), tel qu'un repère terrestre galiléen, en ce qu'on sélectionne à partir desdites coordonnées de la position de la caméra les images à conserver et en ce qu'on délivre successivement, sur un support quelconque, tel qu'un support papier ou un écran, lesdites images ainsi sélectionnées de manière à obtenir une série d'images fixes directement exploitables.

2. Procédé de sélection de prises de vue selon la revendication 1, caractérisé en ce que, préalablement à la sélection des images à conserver, on traite les images ainsi mémorisées au moyen d'un calculateur en vue d'éliminer par déconvolution le flou de bougé de chaque image.

3. Procédé de sélection de prise de vue selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on sélectionne une première image sur laquelle on désigne, au moyen d'un dispositif de pointage approprié, au moins deux points (L, L') correspondant à une ligne virtuelle ou réelle sur ladite image, en ce qu'on calcule, à partir de l'orientation de la ligne (L, L'), pointée sur l'image et des coordonnées angulaires de la caméra à l'instant de la prise de vue de ladite image, la position angulaire (E) de la caméra correspondant à une orientation idéale de ladite ligne (L, L') sur l'image, en ce qu'on sélectionne dans les images ultérieures chaque image présentant une position angulaire de la caméra identique à celle calculée.

4. Procédé de sélection de prise de vue selon la revendication 3, caractérisé en ce que la ligne virtuelle ou réelle (L, L') est la ligne d'horizon, dont l'orientation idéale correspond à l'horizontale sur une image.

5. Procédé de sélection de prises de vue selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on désigne, par un dispositif de pointage approprié, sur une seconde image, identique ou différente de la première image sélectionnée, au moins un point correspondant à une cible à observer, en ce qu'on définit la position, dans le repère lié à la caméra, d'un point de la matrice CCD correspondant au point cible désigné, en ce qu'on détermine la position dudit point dans le second repère fixe, en ce qu'on recalcule, pour chaque image ultérieure, la position dudit point dans le repère lié à la caméra, en ce qu'on sélectionne chaque image dans laquelle les valeurs angulaires dudit point sont comprises dans des plages angulaires définies en fonction du champ de la caméra de manière à obtenir une succession d'images représentant la cible.

6. Procédé de sélection de prise de vue selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on procède à un traitement ultérieur par calcul desdites images sélectionnées de manière à éliminer chaque image dont la cible présente des valeurs de coordonnées dans le repère lié à la caméra éloignées de valeurs correspondant à une cible parfaitement centrée à l'intérieur de l'image.

7. Procédé de sélection de prise de vue selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on désigne, par un dispositif de pointage sur une seconde image, identique ou différente de la première image sélectionnée, au moins un point correspondant à une cible à observer, en ce qu'on mémorise ladite cible, en ce qu'on traite les images ultérieures au moyen d'un logiciel de reconnaissance de formes, en ce qu'on sélectionne toute image sur laquelle la cible a été reconnue, en ce qu'on calcule le positionnement de la cible sur l'image délivrée par la caméra de manière à éliminer toute image où la cible ne serait pas bien cadrée, en ce qu'on affiche sur un support quelconque ladite image ainsi sélectionnée.

8. Dispositif de sélection de prises de vue effectuées à partir d'un mobile susceptible d'être soumis à des mouvements aléatoires, éventuellement de grande amplitude, du type comprenant au moins une caméra CCD équipé d'un gyroscope de manière à déterminer en temps réel et en continu la position angulaire et la vitesse de déplacement angulaire de ladite caméra, cette caméra étant fixée sur le mobile soumis à des mouvements d'amplitude variable, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de numérisation des images filmées, des moyens de mémorisation en temps réel et en continu des images numérisées, la mémorisation étant réalisée de manière telle qu'à chaque image sont associés l'instant de prise de vue et les coordonnées de la caméra correspondant aux positions angulaires des axes d'un premier repère lié à la caméra dans un second repère fixe, tel qu'un repère terrestre galiléen, un calculateur pour le traitement des images numérisées en vue de l'élimination par déconvolution du flou de bougé, des moyens de sélection à partir desdites coordonnées de la position de la caméra des images à conserver de manière à obtenir des images présentant une orientation idéale et/ou représentant une cible prédéterminée et des moyens d'affichage sur un support quelconque, tel qu'un support papier ou un écran, des images sélectionnées de manière à obtenir une série d'images fixes directement exploitables.

9. Dispositif de sélection de prise de vue selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de désignation, tels que des moyens de pointage, d'au moins un point sur une image.

10. Dispositif de sélection de prise de vue selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le premier repère (O, x, y, z) lié à la caméra est un repère trois axes, l'un des axes (Ox) correspondant à l'axe dirigé selon l'axe de l'objectif, le second axe correspondant à l'axe (Oy) dirigé selon la plus grande direction de la matrice CCD, le troisième axe (Oz) étant choisi tel que le repère soit un repère direct, l'origine (O) de ce repère étant pris au point focal de l'objectif.

11. Dispositif de selection de prise de vue selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le second repère fixe (Q, X', Y',

Z') est un repère terrestre galiléen dont l'origine est un point lié à la terre dont les deux premiers axes (QX',

QY') sont définis par deux directions situées dans le plan horizontal au point d'origine (Q) et dont le troisième axe (QZ') représente la verticale au point d'origine.