FR2972544A1 - Systeme d'acquisition et de traitement d'images robuste pour facade interactive, facade et dispositif interactifs associes - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système d'acquisition et de traitement d'images pour façade interactive d'un dispositif tel qu'un distributeur automatique de denrées, un panneau ou vitrine interactive. Un tel système permet de conserver une capacité de détection d'un pointeur à proximité immédiate de la façade quand bien même le dispositif est exposé à un éclairage ambiant non homogène, changeant voire extrême.

Description

Système d'acquisition et de traitement d'images robuste pour façade interactive, façade et dispositif interactifs associés L'invention concerne un système d'acquisition et de traitement d'images robuste - notamment aux conditions de luminosité ambiante - implanté dans tout dispositif comportant une façade interactive ou tactile permettant à un utilisateur d'interagir directement sur ladite façade pour obtenir un service. L'invention concerne plus précisément, mais de manière non limitative, les distributeurs automatiques de denrées (snacking en terminologie anglo-saxonne), de boissons chaudes ou froides. Elle concerne également les panneaux ou vitrines interactives permettant de délivrer des informations de localisation, de prix, de publicités, etc. La distribution automatique est un canal privilégié pour l'industrie agroalimentaire. Elle permet notamment des marges substantielles. Pour maximiser l'attractivité de tels distributeurs, certains constructeurs ont choisi d'équiper les distributeurs d'une façade interactive exploitant la technique de la stéréovision. Cette technique consiste à prévoir autour d'une paroi généralement translucide, des capteurs pour capturer une région d'intérêt décrivant le très proche de la paroi pour détecter un doigt par exemple, ou plus généralement un pointeur à proximité de ladite paroi. Un cadre éclairé voire rétro-éclairé ceinturant la paroi constitue généralement un référentiel pour la détection de pointeurs. A l'aide de méthodes connues, telles que la triangulation par exemple, il est possible de connaître précisément la position du pointeur sur la paroi. Des actions peuvent être préprogrammées pour qu'une position particulière d'un pointeur déclenche un service spécifique.

Les solutions actuellement exploitées permettent une détection de pointeur à proximité immédiate de la façade d'une grande précision. Toutefois, ce type de solutions peut présenter des disfonctionnements rédhibitoires (détections ou absences de détections de pointeurs intempestives) selon les conditions de luminosité ambiante. De tels dispositifs sont en effet disposés dans des environnements variés intérieur ou extérieur, espaces lumineux ou sombres, etc. Les paramètres d'acquisition des capteurs d'une façade interactive (notamment le paramètre d'exposition ou encore le temps d'acquisition) sont généralement réglés « en usine » pour convenir à des conditions moyennes ou nominales de luminosité ambiante. Les capteurs d'une façade interactive peuvent se retrouver saturés en présence d'un éclairage direct particulièrement intense provoqué par un ensoleillement trop important par exemple. Inversement, la présence d'ombres dues à des objets ou à une personne s'approchant d'une façade peut altérer grandement les capacités de détection de la façade. En outre, ledit ensoleillement de la façade d'un dispositif peut être non homogène et variable dans le temps certaines zones d'une façade peuvent ainsi se retrouver très éclairées alors que d'autres demeurent sombres. Il en de même pour le cadre d'une façade dont l'image constitue généralement un référentiel pour le processus de détection de pointeur. L'utilisation d'une façade interactive peut ainsi devenir peu pertinente dans l'exploitation de dispositifs exposés à des conditions de luminosité extrêmes ou changeantes au détriment du chiffre d'affaire de l'exploitant. Pour lutter contre ce désagrément, des façades interactives de distributeurs, totems ou vitrines interactives connues comportent un éclairage dédié. Cet éclairage se présente généralement sous la forme de diodes électroluminescentes situées sur le pourtour du cadre de la façade, notamment à proximité du ou des capteurs. Toutefois, cet éclairage additionnel est insuffisant en cas d'ensoleillement direct important. Pour tenter de lutter contre les phénomènes d'ensoleillement direct, d'autres façades interactives utilisent des capteurs sensibles uniquement au proche infrarouge. Ainsi la bande spectrale située en dehors du proche infrarouge est filtrée. Les inconvénients induits par ce type de façade sont toutefois nombreux. Tout d'abord, la bande spectrale est appauvrie au regard de celle délivrée par un capteur travaillant dans le domaine du visible. Les capacités de détections sont donc moindres. En outre, les coûts sont fortement augmentés : les capteurs sont beaucoup plus onéreux que des capteurs standards et les sources lumineuses dédiés à l'éclairage du cadre, telles que des diodes infrarouges sont également plus onéreuses que des diodes émettant dans le visible. Par ailleurs, dans le cas où une telle façade interactive serait exposée à un éclairage ambiant artificiel et intense (en proie à des projecteurs par exemple), les rayonnements dans le proche infrarouge émis par ledit éclairage ambiant artificiel pourrait être de nature à perturber à son tour la capacité de détection de la façade, au même titre que l'ensoleillement naturel pour les façades interactives travaillant dans le visible. Par ailleurs, le référentiel du processus de détection de pointeur peut se retrouver altéré à la suite d'incidents : le cadre d'une façade généralement d'une couleur et d'un pouvoir réfléchissant unis et neutres peut être sali, dégradé ; ou bien encore, le sol déterminant la région d'intérêt - à défaut de cadre - peut lui aussi subir une altération durant l'exploitation du dispositif interactif. Que l'on travaille dans le visible ou le proche infrarouge, les capacités de détections de ce dernier sont donc très dépendantes de l'environnement de la façade interactive.

L'invention permet de répondre à l'ensemble des inconvénients soulevés par les solutions connues. Parmi les nombreux avantages apportés par l'invention, nous pouvons mentionner que l'invention permet : de maximiser la capacité de détection desdites façades y compris dans des conditions de luminosité ambiante extrêmes ; de maintenir la capacité de détection lors d'altérations du référentiel du processus de détection ; d'utiliser des façades interactives travaillant dans le visible, précises et peu coûteuses, y compris dans le domaine de la distribution automatique de denrées ; 20 de diminuer voire de supprimer les sources lumineuses dédiées à l'éclairement du cadre des façades interactives.

A cette fin, l'invention concerne tout d'abord un 25 système d'acquisition et de traitement d'images pour façade interactive, ladite façade comportant une paroi, des moyens de capture d'image pour fournir une représentation numérique d'une région d'intérêt décrivant le très proche de la paroi. Un tel système comporte des 30 moyens pour analyser ladite représentation et détecter la présence d'un pointeur à proximité de ladite paroi. Pour répondre aux inconvénients des solutions existantes, l'invention prévoit que les moyens de capture - d'un tel système - comportent au moins un ensemble de capteurs 35 matriciels capturant la même région d'intérêt et dont les 15 paramètres d'acquisition respectifs sont indépendants. En outre, lesdits moyens pour analyser sont agencés pour détecter la présence d'un pointeur par l'exploitation conjointe de la teneur des images délivrées par lesdits capteurs matriciels de chaque ensemble.

Selon un deuxième objet, l'invention prévoit d'adapter une façade interactive comportant une paroi, des moyens de capture d'images pour fournir une représentation numérique d'une région d'intérêt décrivant le très proche de la paroi de sorte que les moyens de capture d'une telle façade comportent au moins un ensemble de capteurs matriciels capturant la même région d'intérêt et dont les paramètres d'acquisition respectifs sont indépendants. De tels moyens de capture sont en outre agencés pour coopérer avec un système d'acquisition et de traitement d'images conforme à l'invention.

Selon un troisième objet, l'invention concerne un dispositif comportant une façade interactive conforme à l'invention et coopérant avec un système d'acquisition et de traitement d'images également conforme à l'invention.

Selon un quatrième objet, l'invention prévoit un procédé de traitement et d'analyse d'images dont la mise en oeuvre par un système d'acquisition et de traitement d'images pour façade interactive permet audit système d'être robuste au regard des conditions d'exploitation d'un dispositif interactif conforme à l'invention et intégrant ledit système. Selon l'invention, un tel procédé comporte : une étape pour régler les paramètres d'acquisition respectifs des capteurs matriciels du au moins un ensemble de capteurs matriciels de la façade interactive ; - une étape pour réceptionner par les moyens du système et analyser les images délivrées par lesdits capteurs ; - une étape pour détecter la présence d'un pointeur à proximité de la paroi de la façade par l'exploitation conjointe de la teneur des images délivrées respectivement par les capteurs matriciels de chaque ensemble.

Selon une première variante de réalisation, l'étape pour détecter d'un tel procédé peut consister à déterminer l'intensité lumineuse des pixels de chaque image réceptionnée et à identifier la présence d'un pointeur si l'intensité lumineuse d'un nombre prédéterminé de pixels adjacents au sein d'une même image est inférieure ou supérieure à l'intensité lumineuse moyenne - discriminable par le capteur ayant produit l'image - diminuée ou augmentée d'un seuil prédéterminé.

Selon une deuxième variante de réalisation, l'étape pour détecter d'un procédé conforme à l'invention peut consister à : - composer une image à partir des images capturées respectivement par les capteurs du au moins un ensemble de capteurs matriciels ; - déterminer l'intensité lumineuse des pixels de ladite image composée ; - détecter la présence d'un pointeur si l'intensité lumineuse d'un nombre prédéterminé de pixels adjacents au sein de l'image composée est inférieure ou supérieure à l'intensité lumineuse moyenne diminuée ou augmentée d'un seuil prédéterminé.

Pour p e r me t t r e d'optimiser et de réguler automatiquement les paramètres d'acquisition des capteurs d'une façade interactive conforme à l'invention, l'étape pour déterminer lesdits paramètres d'acquisition d'un procédé de traitement et d'analyse d'images peut consister à : régler les paramètres d'acquisition de l'un des capteurs matriciels du au moins un ensemble de capteurs matriciels pour des conditions d'éclairage ambiant nominales ; capturer par ledit capteur une image référence de la région d'intérêt exposée à des conditions d'éclairage ambiant réelles ; calculer la distribution multimodale des intensités lumineuses des pixels de l'image référence pour déduire la moyenne des intensités lumineuses correspondant à un ou plusieurs modes de la distribution ; régler les paramètres d'acquisition respectifs des capteurs du au moins un ensemble à partir de la moyenne d'intensités lumineuses déduites du ou desdits modes.

Pour pouvoir éventuellement déclencher des services 25 selon la position d'un pointeur détecté, l'étape pour détecter d'un procédé conforme l'invention peut comporter en outre le calcul des coordonnées dans un espace à deux dimensions d'un pointeur capturé par un ensemble de capteurs matriciels. 30 Selon un mode de réalisation préférée, la façade interactive peut comporter une pluralité d'ensembles de capteurs matriciels. Dans ce cas, un procédé de traitement et d'analyse conforme à l'invention peut comporter en outre une étape pour déterminer par 35 triangulation les coordonnées spatiale dans un espace à 15 20 trois dimensions d'un pointeur détecté à partir des coordonnées calculées d'un pointeur capturé par au moins deux ensembles de capteurs.

D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent parmi lesquelles : - la figure 1 présente une façade interactive selon l'état de la technique ; - la figure 2 présente deux exemples d'images obtenues au moyen d'un capteur d'images matriciel selon l'état de la technique ; - la figure 3 décrit un système fonctionnel permettant, à partir d'une façade interactive, de détecter un pointeur à proximité de celle-ci ; - la figures 4 présente un exemple de dispositif adapté pour héberger une façade interactive ; - la figure 5 décrit une façade interactive éclairée directement par une source lumineuse ambiante ; - la figure 6 présente des moyens de capture pour systèmes d'acquisition et de traitement d'images existant ou conforme à l'invention ; - les figures 7a et 7b décrivent l'exploitation actuelle d'une image par un système d'acquisition et de traitement d'images dans des conditions de luminosité ambiante normale et extrême ; - les figures 7c et 7d décrivent l'exploitation d'images par un système d'acquisition et de traitement d'images conforme à l'invention ; - la figure 8 décrit l'exploitation d'une image composée par un système d'acquisition et de traitement d'images conforme à l'invention selon une variante de réalisation ; - la figure 9 permet d'illustrer une étape de paramétrage d'un système d'acquisition et de traitement d'images conforme à l'invention.

La figure 1 permet de présenter une façade interactive 10 utilisée dans un dispositif, par exemple un totem interactif. On pourrait également envisager d'intégrer une telle façade dans un dispositif différent : un distributeur automatique de boissons ou plus généralement de denrées... La façade 10 comporte une paroi 14, généralement translucide, ceinturée d'un cadre 15. Sur la partie supérieure 11 du cadre sont disposés des moyens de capture d'image 12a, 12b et 12c respectivement sous la forme d'un capteur d'image matriciel (ou caméra) tel que le capteur 12° décrit ultérieurement en liaison avec la figure 6. Chaque capteur fournit une image en deux dimensions d'une région du cadre 15, dite région d'intérêt. La figure 2 permet, à titre d'exemple, d'illustrer deux images respectivement polygonale 15a et rectangle 15b capturées à l'aide des moyens de capture 12a et 12b dont les champs de vision respectifs 12v et 12w ne permettent pas à eux seuls d'embrasser l'intégralité de la paroi 14 de la façade.

Pour éclairer le cadre et permettre la capture d'une image de bonne qualité, la façade 10 peut comporter une ou plusieurs source(s) lumineuse(s) dédiée(s) à cet usage. Ainsi, à titre d'exemple, quatre diodes électroluminescentes 13a, 13b, 13c et 13d sont placées à proximité immédiate des moyens de captures d'image. Généralement, des diodes identiques sont également disposées sur tout le pourtour du cadre, notamment si la surface de la façade est importante. Pour les raisons explicitées précédemment, les capteurs des façades interactives sont parfois sensibles principalement dans le proche infrarouge pour réduire la sensibilité aux variations de la luminosité ambiante. Dans ce cas, les diodes émettent selon ces mêmes longueurs d'ondes. La disposition des capteurs 12a, 12b et 12c permet de rendre tactile la paroi 14. Ainsi, dès qu'un pointeur, tel qu'une main P, s'approche de la paroi, celui-ci est capturé par un ou plusieurs moyens de capture de la façade 10.

La figure 3 permet d'illustrer un schéma fonctionnel d'un dispositif comportant un système d'acquisition et de traitement d'images pour façade interactive. Ainsi, une unité de traitement 30 exploite un ensemble 21 de points dont les coordonnées s'expriment dans un espace à deux dimensions u et v résultant 24 d'images 15a, 15b et 15c prises respectivement par les moyens de capture 12a, 12b et 12c. A partir d'informations 23 délivrées durant une étape de paramétrage, et de l'ensemble 21, les moyens 30 mettent en oeuvre une fonction de triangulation pour déterminer 26 la position spatiale 15z en trois dimensions (x, y et z) d'un pointeur à proximité de la paroi d'une façade. Pour mettre en oeuvre une fonction de triangulation, il est nécessaire qu'au moins deux moyens de capture puissent capturer ledit pointeur.

Selon les coordonnées 15z délivrées 27, des moyens 31 peuvent déclencher une action idoine pour délivrer un service à un utilisateur.

La figure 4 décrit un exemple de dispositifs susceptibles d'héberger une façade interactive. Selon la figure 4, un dispositif du type « vitrine interactive » 1 dont le but consiste à délivrer des informations positionnement géographique, plan de métro, jukebox etc. Le dispositif 1 peut comporter des moyens pour effectuer un paiement (monnayeur 3 et réceptacle pour monnaie 4). Il comporte en outre une façade interactive 10, généralement de grande taille, pouvant couvrir intégralement un écran plat 7 sur lequel s'affichent des informations. La face active 7a de l'écran 7 (par opposition à sa face arrière 7b) fait face à la paroi translucide de la façade interactive 10. Une source lumineuse 2 diffuse de la lumière sur le cadre de la façade pour rétro-éclairer et ainsi mettre en valeur cette dernière. Un utilisateur peut pointer P une zone de ladite façade et commander l'affichage d'une information sur l'écran 7. Il peut encore, ou variante, recueillir un produit, tel qu'un support numérique par exemple, via un réceptacle de distribution 5. Nous pourrions également imaginer que le dispositif 1 est un distributeur de produits alimentaires. Selon cette variante, les produits ne sont pas directement visibles sur un présentoir. Une information visuelle (photo(s), vidéo(s), composition, etc.) et/ou publicitaire est présentée aux acheteurs potentiels.

Quel que soit le dispositif comportant une façade interactive, celui-ci peut-être implanté dans des lieux variés pour lesquels la luminosité ambiante peut être variable voire extrême au regard de conditions normales et moyennes pour lesquelles le fabriquant ou l'exploitant dudit dispositif ont basé le paramétrage nominal des moyens de capture.

La figure 5 permet d'illustrer une situation dans laquelle une façade interactive - telle que la façade 10 décrite en liaison avec la figure 1 - est soumise à un éclairage ambiant S susceptible d'altérer la capacité de détection d'un système existant. Cette même situation sera exploitée également pour illustrer l'apport de l'invention.

La façade interactive 10 décrite par la figure 5 comporte une paroi 14 ceinturée par un cadre 15. Une image de cadre capturée par des moyens de capture 12 constitue la référence pour un processus de détection d'un pointeur à proximité immédiate de la paroi. Un éclairage intense - symbolisé par un soleil S dont les rayons constituent un faisceau extrêmement lumineux schématisé par les droites s1, s2 - illumine partiellement la façade de sorte que le cadre 15 est non uniformément éclairé. Sur la figure 15, les portions du cadre - capturables par les moyens 12 dont le champ de capture est schématisé par les droites c1 et c2 - apparaissent respectivement en clair comportant des points pour les portions éclairées et en sombre comportant des hachures pour les portions non exposées aux rayons du soleil. De la même manière, des pointeurs à proximité immédiate de la paroi peuvent se retrouver particulièrement exposés aux rayons lumineux ou non éclairés. La configuration de la scène décrite en liaison avec la figure 5, met en évidence 4 régions capturables et distinctes de la paroi : la région Aa pour laquelle, le cadre référent 15 et tout pointeur P2 désignant ladite région sont très éclairés ; la région Ab pour laquelle le cadre référent 15 est très éclairé contrairement à tout pointeur P1 désignant ladite région qui n'est pas exposé aux rayons directs du soleil S ; la région Ac pour laquelle le cadre référent 15 n'est pas exposé aux rayons du soleil S contrairement à tout pointeur P4 désignant ladite région et étant très exposé auxdits rayons S ; la région discontinue Ad pour laquelle le cadre référent 15 et tout pointeur P3 ou P3' désignant ladite région ne sont pas exposés aux rayons lumineux S.

Nous pouvons remarquer que des régions similaires auraient pu être déterminées si la paroi 14 de la façade 10 n'était pas ceinturée d'un cadre référent. Dans ce cas, le sol constituerait un référentiel dont l'image capturée mettrait mis en évidence une portion très éclairée et une seconde plus sombre.

La figure 6 décrit une image capturée par des moyens de capture 12 d'une façade exposée de manière non uniforme à un éclairage intense telle que la façade 10 décrite en liaison avec la figure 5. Suivant les techniques existantes, les moyens de capture 12 consistent en au moins un ensemble d'un unique capteur matriciel 12°. D'autres ensembles pourraient toutefois cohabiter à proximité de la façade comme il est décrit en liaison avec la figure 1 : des ensembles 12a, 12b et 12c capturent des régions d'intérêt distinctes pour déterminer par triangulation la position spatiale d'un pointeur détecté par au moins deux ensembles. Par mesure de simplification, au même titre que la façade 10 décrite par la figure 5, considérons dans un premier temps qu'un seul ensemble d'un unique capteur est apte à capturer une région d'intérêt. L'image 15' ainsi obtenue comporte deux régions zs et zd respectivement éclairée et sombre. Au même titre que pour la figure 5, des pointeurs P1 à P4 se déplacent à proximité immédiate de la paroi d'une façade. Selon l'éclairage ambiant, des pointeurs peuvent être très éclairés - pointeurs P2 et P4 - d'autres ne sont pas exposés audit éclairage intense et sont donc plus sombres - pointeurs P1 et P3. Considérons à présent que l'unique capteur matriciel 12° capture potentiellement les pointeurs P1 et P2 alors que le

14 référentiel est très éclairé (zs) et les pointeurs P3 et P4 a l o r s q u e ledit référentiel est non exposé à l'éclairage ambiant donc sombre (zd). Pour détecter un pointeur à proximité de la paroi, un système tel que décrit en liaison avec la figure 3, traduit une image 15' délivrée par l'unique capteur 12° en une représentation telle que décrite par la figure 7a. Si l'on en considère une rangée de pixels, ces derniers peuvent être discriminés suivant un critère de luminosité ou d'intensité lumineuse. Ainsi, à titre d'exemple, on peut considérer que ledit critère de luminosité se traduit suivant une échelle de 256 valeurs : 0 pour le plus sombre et 255 pour le plus lumineux. Une autre échelle de valeurs pourrait être exploitée. On obtient dès lors une courbe pour laquelle les abscisses correspondent au rang des pixels d'une rangée et les ordonnées correspondent à l'intensité lumineuse desdits pixels. Pour pouvoir détecter efficacement des pointeurs plus sombres ou plus clairs qu'un référentiel, les paramètres d'acquisition du capteur 12° sont réglés - en usine ou sur site - pour un éclairage ambiant nominal. Ainsi, le cadre ou le sol capturé et constituant le référentiel se traduit par des pixels adjacents dont l'intensité lumineuse respective est sensiblement égale à la moyenne discriminable par ledit capteur, soit 128 selon notre exemple. Un exemple de cette représentation est illustré par la courbe supérieure droite LR7a de la figure 7a. Lors du processus itératif d'acquisition et de traitement d'images permettant de détecter la présence éventuelle d'un pointeur à proximité immédiate de la paroi de la façade, les moyens de capture 12° délivrent une représentation proche de celle du référentiel à l'exception de pixels dont l'intensité lumineuse peut être supérieure ou inférieure à la luminosité moyenne.

Cette différence d'intensité lumineuse est mise à profit

15 pour mettre en exergue la présence éventuelle d'un pointeur plus ou moins lumineux que le cadre ou le sol référent. Pour distinguer un pointeur du bruit de capture, il est d'usage de définir un seuil 0 - prédéterminé voire paramétrable - qui appliqué à la valeur moyenne d'intensité lumineuse d'un référentiel (cadre ou sol) - permet de détecter un pointeur. Concrètement, pour détecter un pointeur, et selon l'exemple illustrée en figure 7a, un système d'acquisition et de traitement d'images pour façade interactive, peut soustraire à la représentation d'une scène décrivant le très proche de la façade (courbe L7a située en haut à gauche de la figure 7a), la représentation d'une scène identique pour laquelle seul le référentiel est capturé (courbe LR7a située en haut à gauche de la figure 7a). Cette dernière constitue l'image référence pour le processus de détection : elle correspond à une image du référentiel (sol ou du cadre de la façade) exposé de manière homogène et uniforme à l'éclairage ambiant. Le résultat de la soustraction ainsi opérée est décrit - à titre d'exemple - par la courbe d'intensité lumineuse LS7a située en bas de la figure 7a. Une telle courbe correspond à une rangée de pixels dont les intensités lumineuses peuvent prendre virtuellement une valeur comprise entre -128 et 127, la référence se situant sensiblement autour de O. Le système détecte un pointeur si l'intensité lumineuse d'un nombre prédéterminé de pixels adjacents au sein d'une même image est inférieure ou supérieure audit seuil A. Ainsi, selon la figure 7a, un pointeur lumineux Pi peut être détecté. En effet, l'intensité lumineuse de quelques pixels adjacent d'une même rangée comportent une intensité lumineuse qui excède la valeur moyenne de luminosité du référentiel augmentée de A. De même, un pointeur sombre Pj peut être détecté car l'intensité lumineuse de quelques pixels adjacent d'une même rangée comportent une intensité lumineuse qui est inférieure à la valeur moyenne de luminosité du référentiel diminuée de A.

Dans le cas de la figure 6, le référentiel est exposé à des conditions d'éclairage ambiant extrêmes. Il peut donc devenir partiellement très lumineux (région zs) ou très sombre (région zd). Une même image 15' du référentiel en présence des pointeurs P1 à P4, se traduit - pour des paramètres d'acquisition de 12° nominaux offrant une large plage de discrimination - par la représentation décrite en liaison avec la figure 7b : courbe d'intensités lumineuses L7b située en haut à gauche de ladite figure 7b. Une représentation du cadre ou du sol référent se traduit - courbe LR7b située en haut à droite de la figure 7b - par un premier ensemble de pixels dont l'intensité lumineuse est forte voire proche de la limite supérieure discriminable : 255 selon notre exemple. Cet ensemble correspond à la région zs décrite en liaison avec la figure 6. Elle se traduit en outre par un second ensemble de pixels dont l'intensité lumineuse est très faible voire proche de la limite inférieure discriminable : 0 selon notre exemple. Ce second ensemble correspond à la région zd décrite en liaison avec la figure 6. Un système de détection existant et exploitant une telle image devient dès lors partiellement inopérant. En effet, bien que la courbe d'intensités lumineuses mette en lumière les quelques pixels adjacents d'une même rangée correspondant aux pointeurs P1 et P4, elle ne peut en revanche - compte tenu du réglage nominal des paramètres d'acquisition du capteur 12°, mettre en évidence les pointeurs P2 et P3. Ces derniers deviennent invisibles pour le système car totalement surexposés ou sous-exposés. Les intensités lumineuses respectives des pixels les caractérisant comportent une intensité lumineuse atteignant les limites supérieure (255) ou inférieure (0) discriminables par le capteur. Cette invisibilité est matérialisée à titre d'exemple par la courbe LS7b obtenue par soustraction des courbes L7b et LR7b décrite précédemment. Un réglage sur site des paramètres d'acquisition du capteur 12° pourrait permettre de corriger le dysfonctionnement dans le cas d'un éclairage indirect homogène et constant réduction ou augmentation de l'intensité lumineuse discriminable moyenne. En revanche, une telle correction s'avère impossible dans le cas d'éclairage ambiant non homogène et/ou variable dans le temps . perte respective de la détection de pointeurs sombres au regard d'un référentiel sombre ou de pointeurs clairs au regard d'un référentiel très éclairé. Selon les techniques existantes, les conditions d'éclairage ambiant voire la dégradation des référentiels influent donc de manière certaine sur la capacité de détection des dispositifs interactifs.

L'invention vise à concevoir ou adapter des dispositifs comportant une façade interactive pour supprimer les inconvénients liés notamment à l'environnement. En outre, un dispositif conçu selon l'invention présente des coûts de fabrication particulièrement compétitifs (suppression de sources de lumière sur la façade, utilisation de capteurs sensibles dans le visible, etc.). Pour supprimer les inconvénients liés aux solutions existantes, en liaison avec l'exemple de la figure 6, l'invention prévoit que les moyens de capture 12 (voire les moyens 12a, 12b et 12c décrits en liaison avec la figure 1) consistent en au moins un ensemble 12 d'une pluralité de capteurs matriciels 121, 122, 12'. Les différents capteurs matriciels d'un même ensemble 12 capturent la même région d'intérêt. Selon l'invention, ils disposent chacun de paramètres d'acquisition indépendants : les paramètres d'acquisition d'un capteur 12 peuvent être totalement différents des paramètres d'acquisition d'un capteur 12'. Grâce à cette configuration innovante, un premier capteur 121 peut être paramétré pour capturer une image dans des conditions d'éclairage ambiant très lumineux alors qu'un deuxième capteur 122 peut être paramétré pour capturer une image dans des conditions d'éclairage ambiant plus faible. Ainsi, les figures 7c et 7d décrivent, la traduction de la capture d'une même scène - celle décrite en liaison avec la figure 6 - par deux capteurs distincts 121 et 122 d'un même ensemble 12. La figure 7c décrit les intensités lumineuses d'une rangée de pixels d'une image capturée avec le capteur 121 dont les paramètres d'acquisition sont réglés pour des conditions d'éclairage intense. La courbe L7c obtenue présente un premier palier - correspondant à la zone zs illustrée par la figure 6 - pour lequel les pixels ont une intensité lumineuse sensiblement proche de l'intensité moyenne discriminable par le capteur : 128. L'application du seuil 0 à ladite intensité moyenne discriminable, permettra aisément de détecter les pointeurs P1 et P2 selon la figure 6. Elle permettrait par ailleurs de détecter éventuellement la présence du pointeur P4 plus lumineux que le référentiel. En revanche, P3 demeure invisible car trop sous-exposé. La figure 7d décrit les intensités lumineuses d'une rangée de pixels d'une image capturée avec le capteur 122 dont les paramètres d'acquisition sont réglés pour des conditions d'éclairage faible. La courbe L7d obtenue présente un premier palier - correspondant à la zone zs illustrée par la figure 6 - pour lequel les pixels ont une intensité lumineuse sensiblement proche de l'intensité maximale discriminable par le capteur : 255.

Ladite courbe présente un second palier - correspondant à la zone zd illustrée par la figure 6 - pour lequel les pixels ont une intensité lumineuse sensiblement proche de l'intensité moyenne discriminable par le capteur : 128.

L'application du seuil 0 à ladite intensité moyenne discriminable, permettra aisément de détecter les pointeurs P3 et P4 selon la figure 6. Elle permettrait par ailleurs de détecter éventuellement la présence du pointeur P1. En revanche, P2 demeure invisible car trop surexposé. Un système d'acquisition et de traitement d'images conforme à l'invention est adapté pour analyser et détecter la présence d'un pointeur - P1, P2, P3, P4 - par l'exploitation conjointe de la teneur des images délivrées par lesdits capteurs matriciels 121 et 122 de l'ensemble 12. Cette exploitation conjointe peut se traduire par la mise en oeuvre d'un procédé de traitement et d'analyse d'images comportant autant d'itérations qu'il existe d'images capturées par des capteurs matriciels distincts. Elle peut également se traduire par l'exécution sensiblement parallèle de procédés de traitement et d'analyse d'images de chaque image délivrée. Les moyens de traitement 30 du système d'acquisition et de traitement d'images pour façade interactive sont donc adaptés en conséquence pour mettre en oeuvre une telle analyse conjointe. L'ensemble de tous les pointeurs détectés à la suite de l'analyse conjointe des images délivrées par les moyens de captures permet à un système conforme à l'invention de discriminer la présence de pointeurs sombres ou éclairés au regard d'un référentiel non homogène. L'invention prévoit en outre une variante de réalisation illustrée à titre d'exemple par la figure 8. Selon cette variante, au lieu de réaliser autant d'analyses d'image qu'il existe de capteurs au sein d'un ensemble tel que l'ensemble 12 en liaison avec la figure 6, le procédé mis en oeuvre par un système d'acquisition et de traitement d'images pour façade interactive conforme à l'invention peut à partir des images délivrées par chaque capteur dudit ensemble composer une image dite composée. Pour cela, l'invention prévoit qu'à la suite de la capture du référentiel réalisée par l'un des capteurs d'un ensemble, les paramètres d'acquisition de ce dernier étant réglés pour des conditions d'éclairage nominales, les moyens de traitement puissent segmenter ladite image pour définir une ou plusieurs classes de pixels selon leurs intensités lumineuses. Ainsi il est possible de définir par exemple une classe de pixels correspondant à un référentiel lumineux et une classe de pixels correspondant à un référentiel sombre. Une pluralité de classes peut ainsi être définie. Les pixels de toute image capturée par l'un des capteurs d'un ensemble sont ainsi « étiquetés » selon leur rang à partir de la segmentation réalisée comme étant des pixels plus ou moins lumineux. Selon l'exemple de la figure 8, deux classes peuvent ainsi être définies : les pixels lumineux correspondant au référentiel exposé à un éclairage ambiant intense (région zs) et les pixels sombres correspondant au référentiel non exposé audit éclairage (région zd). Pour élaborer l'image composée, il suffit de considérer par rang (et donc par abscisse de la courbe LC8) les pixels des images capturées par les différents capteurs d'un ensemble selon et selon leurs classes respectives. Les pixels lumineux de l'image composée seront ceux issus de l'image délivrée par le capteur dont les paramètres d'acquisition sont réglés pour des conditions d' é c l a i r a g e ambiant lumineux (courbe d'intensité L81) et les pixels sombres de ladite image composée seront ceux issus de l'image délivrée par le capteur dont les paramètres d'acquisition sont réglés pour des conditions d'éclairage ambiant faible (courbe d'intensité L82). Cette image composée dont un exemple de représentation est illustré par la courbe LC8 est traitée et analysée selon les modalités précédemment décrites. Un tel exemple permet de démontrer que l'ensemble des pointeurs P1 à P4 décrits en liaison avec la figure 6 sont tous détectés grâce à l'invention en présence d'un référentiel exposé à un éclairage ambiant non homogène.

Quelle que soit la variante de réalisation retenue, l'invention prévoit que la détection d'un pointeur découlant de l'analyse conjointe des images délivrées par une pluralité de capteurs d'un ensemble puisse comporter une étape pour déterminer les coordonnées exprimées dans un espace à deux dimensions u et v du ou des pointeurs détectés par un ensemble de capteurs matriciels. Ainsi, si la façade comporte une pluralité d'ensembles de capteurs (au moins deux) à l'instar des moyens de capture 12a à 12c de la façade 10 décrite en liaison avec la figure 1 - lesdits moyens 12a à 12c comportant respectivement une pluralité de capteurs matriciels - un système d'acquisition et de traitement d'images conforme à l'invention peut mettre en oeuvre une fonction de triangulation pour déterminer la position spatiale 15z en trois dimensions (x, y et z) de tout pointeur détecté à proximité de la paroi de la façade. Il suffit pour cela que ledit pointeur soit détecté par au moins deux ensembles de capteurs matriciels.

Le réglage des paramètres d'acquisition respectifs des capteurs d'un même ensemble capturant une même région d'intérêt est déterminant pour maintenir une bonne capacité de détection d'un système interactif soumis à des conditions ambiantes difficiles. L'invention prévoit différentes approches pour paramétrer les capteurs de chaque ensemble. Une première approche peut consister à prévoir au moins deux capteurs dont les paramètres d'acquisition sont réglés respectivement pour des conditions d'éclairage plus lumineuses et plus sombres que des conditions nominales.

L'invention prévoit en outre, une méthode préférée permettant d'optimiser les réglages voire de réguler ces derniers au gré de l'évolution des conditions d'exposition d'une façade interactive et de son référentiel à un éclairage direct non homogène.

Cette variante est illustrée en liaison avec la figure 9. Celle-ci décrit un réglage des paramètres d'acquisition respectifs deux capteurs 12 et 12' d'un ensemble 12 d'une façade 10 telle que décrite par les figures 6 et 7. Le référentiel - selon cet exemple - comporte deux régions zs et zd respectivement lumineuse et sombre. De même des pointeurs P1 à P4 respectivement plus lumineux ou plus sombres que ledit référentiel se déplacent à proximité immédiate de la façade. Un procédé de traitement et d'analyse mis en oeuvre par un système conforme à l'invention peut comporter une étape pour déterminer et ajuster les paramètres d'acquisition respectifs des capteurs. Cette étape peut consister à régler les paramètres d'acquisition de l'un des capteurs matriciels du au moins un ensemble de capteurs matriciels pour que ledit capteur capture des images selon des conditions d'éclairage ambiant nominales. Une image référence de la région d'intérêt (référentiel) exposée à des conditions d'éclairage ambiant réelles est capturée par ledit capteur. A titre d'exemple, l'image du référentiel peut être traduite sous la forme d'une courbe d'intensités lumineuses L9 associée à une rangée de pixels de l'image considérée. Le système d'analyse et de traitement d'images 35 conforme à l'invention, calcule une distribution multimodale D des occurrences des intensités lumineuses des pixels de l'image référence pour déduire la moyenne des intensités lumineuses correspondant à un ou plusieurs modes de la distribution. Selon notre exemple, la distribution D obtenue comporte deux modes principaux Ms et Md qui correspondent respectivement aux régions illuminée zs et sombre zd. Les maxima Hs et Hd des modes déterminent les moyennes respectives 8s et M des intensités lumineuses de chaque mode. A partir de ces moyennes obtenues, il est possible automatiquement de régler les paramètres d'acquisition respectifs des capteurs. Ainsi, la figure 9 illustre les distributions Di et Dj théoriques ou expérimentales que l'on peut obtenir après le réglage des paramètres d'acquisition de deux capteurs 12 et 12' d'un même ensemble 12. Le capteur 12 est par exemple paramétré pour capturer selon des conditions ambiantes lumineuses. La distribution Di obtenue présente un mode principal pour lequel l'intensité moyenne 8s - déterminée par le maximum Hs - correspond sensiblement à l'intensité lumineuse moyenne discriminable par le capteur soit 128 pour une échelle de 256 valeurs possibles. Réciproquement, la figure 9 décrit la distribution Dj d'un capteur 12' paramétré pour capturer selon des conditions ambiantes sombres. La distribution Dj présente un mode principal dont le maximum Hd détermine la moyenne M des intensités lumineuses des pixels de l'image capturée par ledit capteur 12'. Le réglage des paramètres d'acquisition du capteur 12' e s t t e l que cette moyenne M correspond sensiblement à l'intensité lumineuse moyenne discriminable par le capteur 12' : 128 pour une échelle de 256 valeurs possible. Grâce à cette variante de réalisation, les deux capteurs 12 et 12' sont paramétrés de manière optimale pour capturer tout pointeur au regard d'un référentiel lumineux pour l'un, sombre pour l'autre. Le système d'acquisition et de traitement d'images conforme à l'invention maintient ainsi une capacité de détection optimale y compris pour des conditions ambiantes changeantes. En effet, il est possible selon l'invention d'asservir les paramètres d'acquisition respectifs des capteurs de chaque ensemble auxdites conditions d'ambiantes. Nous pouvons remarquer que si les conditions ambiantes recouvrent leur normalité, les différents capteurs de chaque ensemble seront sensiblement paramétrés de manière équivalente et délivreront des images similaires.

L'invention prévoit par ailleurs, une variante d'utilisation dans la quelle la façade d'un dispositif (ou le dispositif lui-même) comporte un capteur de proximité destiné à détecter la présence d'un pointeur proche de la façade mais suffisamment éloigné pour ne pas être capturé par les moyens de captures de la façade. Ledit capteur de proximité est agencé pour coopérer avec un système conforme à l'invention de sorte qu'une présence dans le voisinage de la façade puisse déclencher l'étape visant à régler les paramètres d'acquisition respectifs des capteurs matriciels du au moins un ensemble de capteurs matriciels de la façade. Ainsi le référentiel est capturé et les capteurs d'images sont paramétrés pour délivrer des images pertinentes pour détecter la présence éventuelle de pointeurs dans la région d'intérêt.

L'invention a été décrite suivant l'exemple préféré d'une façade comportant un ensemble 12 d'au moins deux capteurs matriciels paramétrables indépendamment. Chaque ensemble peut comporter un nombre de capteurs supérieur de sorte que le système conforme à l'invention puisse détecter tout pointeur proche d'une façade interactive soumise à des conditions d'éclairage ambiant difficiles. Les capteurs d'un même ensemble peuvent en outre être de différentes natures : travaillant dans le visible, dans le proche infrarouge_ Chaque ensemble peut être également hétérogène : un capteur travaillant dans le proche infrarouge, d'autres capteurs travaillant dans le visible, etc. Ainsi un système d'acquisition et de traitement d'images pour façade interactive conforme à l'invention est robuste quelles que soient les conditions d'exploitation d'un dispositif interactif mettant en oeuvre l'invention.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Système d'acquisition et de traitement d'images pour façade interactive, ladite façade comportant une paroi (14), des moyens de capture d'image (12, 12a, 12b, 12c) pour fournir une représentation numérique (15', 15a, 15b, 15c) d'une région d'intérêt décrivant le très proche de la paroi (14), ledit système comportant des moyens pour analyser (30) ladite représentation et détecter la présence d'un pointeur (P, P1, P4) à proximité de ladite paroi, caractérisé en ce que : les moyens de capture comportent au moins un ensemble (12, 12a, 12b, 12c) de capteurs matriciels (121, 122,", 121 capturant la même région d'intérêt et dont les paramètres d'acquisition respectifs sont indépendants ; les moyens pour analyser (30) détectent la présence d'un pointeur (P1, P4) par l'exploitation conjointe de la teneur des images délivrées par lesdits capteurs matriciels de chaque ensemble.
2. 2. Façade interactive comportant une paroi (14), des moyens de capture d'images (12, 12a, 12b, 12c) pour fournir une représentation numérique (15', 15a, 15b, 15c) d'une région d'intérêt décrivant le très proche de la paroi (14), caractérisée en que lesdits moyens de capture (12, 12a, 12b, 12c) comportent au moins un ensemble de capteurs matriciels (121, 122, 121 capturant la même région d'intérêt et dont les paramètres d'acquisition respectifs sont indépendants et en ce que lesdits moyens de capture sont agencés pourcoopérer avec un système d'acquisition et de traitement d'images conforme à la revendication 1.
3. 3. Dispositif (1) comportant une façade interactive (10) conforme à la revendication 2 coopérant avec un système d'acquisition et de traitement d'image conforme à la revendication 1.
4. 4. Procédé de traitement et d'analyse d'images mis en oeuvre par un système d'acquisition et de traitement d'images pour façade interactive (10), ladite façade comportant une paroi (14), des moyens de capture d'image (12, 12a, 12b, 12c), pour fournir une représentation numérique (15a, 15b, 15c) d'une région d'intérêt décrivant le très proche de la paroi (14), ledit système comportant des moyens pour analyser (30) ladite représentation et détecter la présence d'un pointeur (P, P1, P4) à proximité de ladite paroi, caractérisé en ce que, les moyens de capture d'image (12, 12a, 12b, 12c) étant agencés pour comporter au moins un ensemble (12, 12a, 12b, 12c) de capteurs matriciels (121, 122,_, 12» capturant une même région d'intérêt et dont les paramètres d'acquisition respectifs sont indépendants, le procédé comporte : une étape pour régler les paramètres d'acquisition respectifs des capteurs matriciels du au moins un ensemble (12) de capteurs matriciels (121, 122, 12» ; une étape pour réceptionner par les moyens pour analyser (30) les images (15') délivrées par lesdits capteurs ;- une étape pour détecter la présence d'un pointeur (P1, P4) à proximité de la paroi de la façade par l'exploitation conjointe de la teneur des images délivrées respectivement par les capteurs matriciels de chaque ensemble.
5. 5. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en que l'étape pour détecter consiste à déterminer l'intensité lumineuse des pixels de chaque image réceptionnée (15') et à identifier la présence d'un pointeur si l'intensité lumineuse d'un nombre prédéterminé de pixels adjacents au sein d'une même image est inférieure ou supérieure à l'intensité lumineuse moyenne - discriminable par le capteur ayant produit l'image - diminuée ou augmentée d'un seuil (0) prédéterminé.
6. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en que l'étape pour détecter consiste à : - composer une image à partir des images capturées respectivement par les capteurs du au moins un ensemble de capteurs matriciels ; - déterminer l'intensité lumineuse des pixels de ladite image composée ; - détecter la présence d'un pointeur si l'intensité lumineuse d'un nombre prédéterminé de pixels adjacents au sein de l'image composée est inférieure ou supérieure à l'intensité lumineuse moyenne diminuée ou augmentée d'un seuil (0) prédéterminé.
7. 7. Procédé selon l'une quelconques des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'étape pour déterminer les paramètres d'acquisition consiste 35 à . 25 30- régler les paramètres d'acquisition de l'un des capteurs matriciels du au moins un ensemble de capteurs matriciels pour des conditions d'éclairage ambiant nominales ; - capturer par ledit capteur une image référence de la région d'intérêt exposée à des conditions d'éclairage ambiant réelles ; - calculer la distribution multimodale (D) des intensités lumineuses des pixels de l'image référence pour déduire la moyenne (8s,8d) des intensités lumineuses correspondant à un ou plusieurs modes (Ms, Md) de la distribution ; - régler les paramètres d'acquisition respectifs des capteurs du au moins un ensemble (12) à partir de la moyenne (8s, 8d ) d'intensités lumineuses déduites du ou desdits modes (Ms, Md).
8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 20 4 à 7, caractérisé en ce que l'étape pour détecter comporte en outre le calcul des coordonnées dans un espace à deux dimensions d'un pointeur capturé.
9. 9. Procédé selon la revendication précédente, la 25 façade comportant une pluralité d'ensembles de capteurs matriciels, caractérisé en ce qu'il comporte une étape pour déterminer par triangulation les coordonnées spatiale dans un espace à trois dimensions d'un pointeur détecté à 30 partir des coordonnées calculées d'un pointeur capturé par au moins deux ensembles de capteurs.
10. 10 15