FR3039914A1

FR3039914A1 - Procede et dispositif de suppression d'informations parasites dans des images d'au moins une mire optique speculaire eclairee, et systeme de localisation comprenant ledit dispositif

Info

Publication number: FR3039914A1
Application number: FR1557628A
Authority: FR
Inventors: Francis Bretaudeau
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-08-07
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2017-02-10
Anticipated expiration: 2035-08-07
Also published as: FR3039914B1; WO2017025680A1

Abstract

L'invention porte sur un procédé et un dispositif (4) de suppression d'informations parasites dans des images, capturées par un appareil de prise de vue (6) d'un imageur (5), d'au moins une mire optique spéculaire (1) transparente ou réfléchissante éclairée par au moins une source de rayonnement d'imageur (7a ; 7b ; 7c) rayonnant dans une première plage de longueurs d'onde prédéfinie détectable par l'appareil de prise de vue (6) et par au moins une source de rayonnement parasite naturelle et/ou artificielle rayonnant dans une seconde plage de longueurs d'onde incluant ou non la première plage de longueurs d'onde prédéfinie, l'au moins une mire optique spéculaire (1) fournissant, par transparence ou réflexion, des informations lumineuses provenant de l'au moins une source de rayonnement d'imageur (7a ; 7b ; 7c) et de l'au moins une source de rayonnement parasite capturées par l'appareil de prise de vue (6) dans les images. L'invention porte également sur un système de localisation comprenant ledit dispositif (4).

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE SUPPRESSION D'INFORMATIONS PARASITES DANS DES IMAGES D'AU MOINS UNE MIRE OPTIQUE SPECULAIRE ECLAIREE, ET SYSTEME DE LOCALISATION COMPRENANT LEDIT DISPOSITIF

La présente invention concerne le domaine du traitement d'images contenant des informations lumineuses, et porte en particulier sur un procédé et un dispositif de suppression d'informations parasites dans des images d'au moins une mire optique spéculaire éclairée et sur un système de localisation comprenant ledit dispositif. L'invention s'inscrit dans l'utilisation de mires optiques spéculaires réfléchissantes ou transparentes à ondulations en surface qui ont été décrites dans les demandes de brevets français FR2557375A1 et FR2557307A1 et dans la demande de brevet français FR2717273A1, mais sans se limiter aux mires explicitement décrites dans ces demandes de brevets, du moment qu'elles soient réfléchissantes ou transparentes au sens du formalisme des équations décrites dans lesdites demandes de brevets. Il s'agit de mires optiques à surface ondulée permettant de produire des courbes de points brillants grâce aux ondulations, lesdites ondulations pouvant avoir des formes très variées selon l'objectif recherché. De telles mires optiques jouissent de la propriété particulière suivante : illuminées par une source de rayonnement d'un imageur, elles renvoient vers un appareil de prise de vue de 1'imageur les images d'une pluralité de points brillants qui sont distribués sur un alignement droit ou courbe.

Dans les demandes de brevets précédemment citées, il est présenté la façon d'utiliser ces mires optiques spéculaires pour réaliser des dispositifs de localisation de proximité, en permettant à un imageur de se localiser en 6 dimensions, c'est-à-dire les 3 coordonnées de position et les 3 angles d'Euler caractérisant l'attitude de 1'imageur dans un repère cartésien lié aux mires optiques. Afin de parvenir à réaliser cette localisation en 6 dimensions, il faut être en mesure d'extraire, dans les informations capturées par 1'imageur, celles qui correspondent exclusivement à une ou plusieurs sources de rayonnement de 1'imageur dont on peut choisir les plages de longueur d'onde, ceci étant complexe à réaliser quand, dans la scène observée, il y a des sources de rayonnement parasites qui vont aussi générer sur les mires optiques des informations parasites, c'est-à-dire des courbes de points brillants parasites.

Ainsi, les mires optiques spéculaires fournissent par transparence ou réflexion des informations issues de la ou des sources de rayonnement associées à 1'imageur, ainsi que des informations parasites issues d'une ou plusieurs sources de rayonnement autres dites parasites, provenant par exemple de sources d'éclairage diverses comme des lampes d'éclairage ou bien le soleil. Cela pose le problème de la reconnaissance, dans les informations capturées par l'imageur, des informations issues des sources de rayonnement associées à l'imageur par rapport aux informations issues des sources de rayonnement parasites, afin de correctement déterminer la localisation de l'imageur dans le plan cartésien lié aux mires optiques.

La présente invention vise à résoudre les inconvénients de l'état antérieur de la technique, en proposant un procédé de suppression d'informations parasites dans des images, capturées par un appareil de prise de vue d'un imageur, d'au moins une mire optique spéculaire éclairée par au moins une source de rayonnement d'imageur et par au moins une source de rayonnement parasite, ce qui permet d'extraire les informations issues uniquement de 1 ' au moins une source de rayonnement d'imageur, permettant ainsi dans le cas d'une utilisation dans un système de localisation de rendre plus robuste la localisation pour permettre son utilisation dans des contextes de rayonnement plus ou moins complexes constitués de sources de rayonnement parasites autres que la source de rayonnement de 1'imageur.

La présente invention propose également un dispositif de traitement d'informations parasites mettant en œuvre ledit procédé et un système de localisation comprenant ledit dispositif.

La présente invention a donc pour objet un procédé de suppression d'informations parasites dans des images, capturées par un appareil de prise de vue d'un imageur, d'au moins une mire optique spéculaire choisie parmi une mire optique spéculaire transparente et une mire optique spéculaire réfléchissante éclairée par au moins une source de rayonnement d'imageur rayonnant dans une première plage de longueurs d'onde prédéfinie détectable par l'appareil de prise de vue et par au moins une source de rayonnement parasite naturelle et/ou artificielle rayonnant dans une seconde plage de longueurs d'onde incluant ou non la première plage de longueurs d'onde prédéfinie, la seconde plage de longueurs d'onde étant également au moins en partie détectable par l'appareil de prise de vue, l'au moins une mire optique spéculaire fournissant, pour la mire optique spéculaire transparente par transparence et pour la mire optique spéculaire réfléchissante par réflexion, des informations lumineuses provenant de l'au moins une source de rayonnement d'imageur et de l'au moins une source de rayonnement parasite, lesquelles informations lumineuses sont capturées par l'appareil de prise de vue dans les images, caractérisé par le fait que le procédé comprend les étapes suivantes : — la détermination, pour chaque pixel d'image, des informations lumineuses provenant uniquement de 1'au moins une source de rayonnement parasite dans la première plage de longueurs d'onde prédéfinie en fonction d'un modèle mathématique prédéfini de 1'au moins une source de rayonnement parasite appliqué aux informations lumineuses provenant de l'au moins une source de rayonnement parasite en dehors de la première plage de longueurs d'onde prédéfinie ; et — la détermination, pour chaque pixel d'image, des informations lumineuses provenant uniquement de l'au moins une source de rayonnement d'imageur par soustraction des informations lumineuses déterminées provenant de l'au moins une source de rayonnement parasite dans la première plage de longueurs d'onde prédéfinie des informations lumineuses provenant de l'au moins une source de rayonnement d'imageur et de l'au moins une source de rayonnement parasite dans la première plage de longueurs d'onde prédéfinie.

Ainsi, ce procédé de suppression d'informations parasites permet de déterminer les informations utiles fournies par l'au moins une mire optique spéculaire et issues uniquement de l'au moins une source de rayonnement d'imageur, par suppression des informations parasites renvoyées par l'au moins une mire optique spéculaire et issues de l'au moins une source de rayonnement parasite. L'imageur est constitué de l'appareil de prise de vue permettant de fabriquer des images et de l'au moins une source de rayonnement d'imageur rayonnant vers l'au moins une mire optique spéculaire dans la première plage de longueurs d'onde prédéfinie, chacune des images produites par l'appareil de prise de vue étant multi-plages de longueurs d'onde, ce qui permet d'avoir, pour chaque pixel d'une image, une information dans chacune des plages de longueurs d'onde du rayonnement capturé par l'appareil de prise de vue.

Chaque source de rayonnement d'imageur est éventuellement composée physiquement de plusieurs sources élémentaires, dans une ou plusieurs plages de longueurs d'onde, étant entendu que lesdites plages de longueurs d'onde sont détectables en totalité ou en partie par l'appareil de prise de vue. L ' au moins une mire optique spéculaire est, par exemple, comme celles décrites dans les demandes de brevets français FR2557375A1, FR2557307A1 et FR2717273A1, sans que ceci ne soit limitatif, constituée d'ondulations, l'au moins une mire optique spéculaire éclairée permettant de produire des courbes de points brillants. L'au moins une source de rayonnement parasite est considérée comme parasite parce qu'elle envoie du rayonnement sur l'au moins une mire optique spéculaire autre que le rayonnement provenant de l'au moins une source de rayonnement d'imageur, chaque source de rayonnement parasite étant soit artificielle, comme par exemple des lampes d'éclairage d'intérieur ou d'extérieur, soit naturelle comme par exemple le soleil, chaque source de rayonnement parasite pouvant également provenir de réflexions sur des surfaces réfléchissantes ou diffusantes.

On considère que les sources de rayonnement parasites considérées ici possèdent à chaque fois une modélisation propre, qui sera utilisée dans le même sens.

Ainsi, l'au moins une mire optique spéculaire peut être utilisée dans des environnements complexes ou peu maîtrisés en termes de sources de rayonnement parasites, les informations utiles, c'est-à-dire uniquement en provenance de l'au moins une source de rayonnement de l'imageur, étant extraites en utilisant le procédé de suppression d'informations parasites, le principe de ce procédé étant d'éliminer les informations parasites issues de l'au moins une source de rayonnement parasite et par conséquent de n'avoir à la fin que des informations utiles issues de l'au moins une source de rayonnement d'imageur.

Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'au moins une mire optique spéculaire présente des ondulations en surface concentriques et/ou radiales .

Ainsi, comme décrit dans la demande de brevet français FR2557307A1, les ondulations concentriques éclairées permettent de produire une pluralité de points brillants qui sont distribués sur un alignement droit, et les ondulations radiales éclairées permettent de produire une pluralité de points brillants qui sont distribués sur un alignement courbe.

Selon une caractéristique particulière de l'invention, la détermination des informations lumineuses provenant uniquement de l'au moins une source de rayonnement parasite dans la première plage de longueurs d'onde prédéfinie consiste à calculer les intensités de rayonnements de l'au moins une source de rayonnement parasite en dehors de la première plage de longueurs d'onde prédéfinie et dans la plage de détection de l'appareil de prise de vue, puis à estimer l'intensité de rayonnement de l'au moins une source de rayonnement parasite dans la première plage de longueurs d'onde prédéfinie en fonction des intensités de rayonnements précédemment calculées et du modèle mathématique prédéfini de l'au moins une source de rayonnement parasite.

On considère, dans le procédé de suppression d'informations parasites, que chaque source de rayonnement parasite émet un rayonnement modélisé, même approximativement, dans le sens où la connaissance du niveau de rayonnement dans une ou plusieurs parties de son spectre permet de prédire le niveau de rayonnement dans d'autres parties de son spectre d'émission.

Selon une caractéristique particulière de l'invention, 1'au moins une source de rayonnement d'imageur émet un rayonnement monochromatique rouge, vert ou bleu.

Selon une caractéristique particulière de l'invention, 1'au moins une source de rayonnement parasite est un rayonnement de type lumière blanche avec un modèle mathématique de lumière blanche prédéfini dans lequel les intensités de rayonnements rouge, vert et bleu sont égales ou sensiblement égales, et/ou un rayonnement de type lumière jaune avec un modèle mathématique de lumière jaune prédéfini dans lequel les intensités de rayonnements rouge et vert sont égales ou sensiblement égales et l'intensité de rayonnement bleu est proportionnelle à l'intensité de rayonnement rouge, par exemple égale à 0,8 fois l'intensité de rayonnement rouge (ce coefficient étant variable suivant le type de lumière jaune) . On entend par « sensiblement » un pourcentage d'écart compris entre -20% et +20%. On a souvent affaire, dans le domaine du rayonnement lumineux visible, à des sources de lumières parasites plus ou moins blanches, ce qui signifie qu'en termes de modèle prédictif, les niveaux de rayonnements sont approximativement les mêmes dans les trois plages de longueurs d'onde que sont le rouge, le vert et le bleu, ce qui signifie que l'on peut par exemple estimer le niveau de rayonnement dans la plage rouge, en connaissant le niveau de rayonnement dans la plage verte, ou bleue, ou bien les deux en supposant que c'est alors la moyenne des deux niveaux vert et bleu, ce qui est vrai pour le rouge étant également vrai pour les plages de longueurs d'onde verte ou bleue.

Ainsi, selon un premier exemple, s'il existe une unique source de rayonnement parasite et que la source de rayonnement d'imageur est rouge, l'intensité rouge de la source de rayonnement parasite est alors estimée à partir des intensités verte et bleue et en fonction du modèle mathématique prédéfini de la source de rayonnement parasite.

Selon un second exemple, s'il existe deux sources de rayonnement parasites non superposées, la source de rayonnement d'imageur étant rouge, les intensités de rayonnements rouge et vert d'une même source de rayonnement parasite étant quasiment identiques, l'intensité de rayonnement rouge de chaque source de rayonnement parasite peut ainsi être estimée à l'aide de l'intensité de rayonnement vert de la source de rayonnement parasite correspondante, cette intensité de rayonnement rouge estimée étant ensuite soustraite sur le pixel de l'image correspondant.

Selon un troisième exemple, s'il existe deux sources de rayonnement parasites superposées, la source de rayonnement d'imageur étant rouge, l'intensité de rayonnement rouge des sources de rayonnement parasites peut être estimée à l'aide des deux intensités de rayonnements bleus des deux sources de rayonnement parasites.

La présente invention a également pour objet un dispositif de suppression d'informations parasites comprenant un imageur composé d'un appareil de prise de vue et d'au moins une source de rayonnement d'imageur rayonnant dans une première plage de longueurs d'onde prédéfinie détectable par l'appareil de prise de vue, l'appareil de prise de vue étant configuré pour capturer des images d'au moins une mire optique spéculaire choisie parmi une mire optique spéculaire transparente et une mire optique spéculaire réfléchissante éclairée par l'au moins une source de rayonnement d'imageur et par au moins une source de rayonnement parasite naturelle et/ou artificielle rayonnant dans une seconde plage de longueurs d'onde incluant ou non la première plage de longueurs d'onde prédéfinie, la seconde plage de longueurs d'onde étant également au moins en partie détectable par l'appareil de prise de vue, l'au moins une mire optique spéculaire fournissant, pour une mire optique spéculaire transparente par transparence et pour une mire optique spéculaire réfléchissante par réflexion, des informations lumineuses provenant de l'au moins une source de rayonnement d'imageur et de l'au moins une source de rayonnement parasite, lesquelles informations lumineuses sont capturées par l'appareil de prise de vue dans les images, ledit dispositif comprenant en outre une unité de calcul associée à de la mémoire et configurée pour mettre en œuvre le procédé de suppression d'informations parasites selon la présente invention.

Ainsi, l'unité de calcul du dispositif de suppression d'informations parasites permet de déterminer les informations utiles fournies par transparence ou réflexion par l'au moins une mire optique spéculaire et issues uniquement de l'au moins une source de rayonnement d'imageur, par suppression des informations parasites renvoyées par l'au moins une mire optique spéculaire et issues de l'au moins une source de rayonnement parasite.

Selon une première variante de l'invention, l'au moins une mire optique spéculaire est une mire optique spéculaire réfléchissante, l'au moins une source de rayonnement d'imageur étant extérieure à l'au moins une mire optique spéculaire.

Les mires optiques spéculaires réfléchissantes, dites mires passives, sont par exemple du type de celles décrites dans les demandes de brevets français FR2557375A1 et FR2557307A1. L'au moins une source de rayonnement d'imageur est de préférence disposée à proximité de l'appareil de prise de vue de 1'imageur.

Les mires optiques spéculaires réfléchissantes possèdent une surface réfléchissante, qui ne renvoie pas, localement, le rayonnement reçu dans toutes les directions, mais dans une direction privilégiée qui dépend de la direction du rayonnement arrivant en un point sur ces mires et de la perpendiculaire à la surface en ce point de ladite mire .

Il est à noter que les mires optiques spéculaires réfléchissantes ou transparentes ont parfois un coefficient de réflexion différent pour chaque plage de longueurs d'onde.

Les mires optiques spéculaires réfléchissantes peuvent par exemple être en matière métallique.

Selon une deuxième variante de l'invention, l'au moins une mire optique spéculaire est une mire optique spéculaire réfléchissante, l'au moins une source de rayonnement d'imageur étant disposée du même côté de l'au moins une mire optique spéculaire que l'appareil de prise de vue et à la verticale du centre de celle-ci.

Ainsi, chaque mire optique spéculaire réfléchissante est dotée physiquement et solidairement d'une source de rayonnement d'imageur située du même côté de la mire que l'appareil de prise de vue et en regard de celle-ci.

Selon une troisième variante de l'invention, l'au moins une mire optique spéculaire est une mire optique spéculaire transparente, l'au moins une source de rayonnement d'imageur étant disposée du côté de l'au moins une mire optique spéculaire opposé à la face en regard de l'appareil de prise de vue au centre de celle-ci.

Les mires optiques spéculaires transparentes, dites mires actives, sont par exemple du type de celles décrites dans la demande de brevet français FR2717273A1, chaque mire active étant dotée physiquement et solidairement d'une source de rayonnement d'imageur située du côté opposé au côté en regard de l'appareil de prise de vue.

Les mires optiques spéculaires transparentes fournissent à l'appareil de prise de vue des informations, issues des sources de rayonnement d'imageur, qui dépendent de sa position dans l'espace par rapport à elles.

Il est à noter qu'une mire active n'est jamais totalement transparente et possède donc un coefficient de réflexion qui va renvoyer une partie du rayonnement de l'au moins une source de rayonnement parasite.

Les mires optiques spéculaires transparentes peuvent par exemple être en matière plastique ou en verre.

Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'unité de calcul est analogique et/ou numérique.

Ainsi, l'unité de calcul peut par exemple être mise en œuvre de manière numérique à l'aide d'un ordinateur, d'un téléphone intelligent, d'un processeur, d'un microprocesseur, d'un microcontrôleur, d'un processeur de signaux numériques (DSP), ou d'un composant logique programmable de type matrice prédiffusée programmable (FPGA) ou composant à application spécifique (ASIC). L'unité de calcul peut également être mise en œuvre à l'aide de composants électroniques discrets sur une carte électronique.

Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'appareil de prise de vue est une caméra, un appareil photo, un système à balayage laser, un système à balayage à base d'ultrasons ou un système à balayage à base de radars.

Ainsi, l'appareil de prise de vue permet de fabriquer des images, soit sur la base d'une matrice de détecteurs comme une caméra ou un appareil photo, ou bien sur la base d'un système à balayage comme pour les imageurs lasers, ou les systèmes à base d'ultrasons, ou bien de radars . L'appareil de prise de vue permet de préférence de produire des images trichromes dans les plages de longueurs d'onde rouge, verte et bleue.

Selon une caractéristique particulière de l'invention, chaque mire optique spéculaire comprend un code d'identification, tel qu'un code à barres ou un code QR, disposé sur sa face en regard de l'appareil de prise de vue, de telle sorte que chaque mire optique spéculaire est individuellement reconnaissable par 1'imageur par l'intermédiaire de son code d'identification.

Ainsi, le code d'identification d'une mire optique spéculaire permet à l'unité de calcul de reconnaître ladite mire optique spéculaire, ce qui peut permettre d'optimiser la localisation de la mire optique spéculaire dans un espace prédéfini.

La présente invention a en outre pour objet un système de localisation comprenant le dispositif de suppression d'informations parasites selon la présente invention, ledit système étant configuré pour déterminer les coordonnées de position et l'attitude de l'appareil de prise de vue dans un repère lié à l'au moins une mire optique spéculaire par analyse des images capturées par l'appareil de prise de vue après suppression des informations parasites dans lesdites images par l'unité de calcul dudit dispositif de suppression d'informations parasites.

Le système de localisation détermine, comme décrit dans la demande de brevet FR2557307A1, le point de concours d'au moins deux alignements sur l'au moins une mire optique spéculaire, ledit point de concours étant la projection de 1'imageur dans le plan des mires. Le système de la présente invention est plus robuste que le système de localisation décrit dans la demande de brevet FR2557307A1, car il élimine les sources de lumière parasite et permet donc une meilleure détermination de position.

Ainsi, la localisation de l'appareil de prise de vue est plus robuste, l'au moins une mire optique spéculaire pouvant être utilisée dans des environnements complexes ou peu maîtrisés en termes de sources de rayonnement parasites.

Un tel système de localisation peut par exemple être utilisé dans des applications de localisation pour un drone ou un robot se déplaçant dans un environnement, par exemple un couloir de circulation défini par des mires optiques spéculaires.

Dans ce cas de figure, les mires optiques spéculaires sont placées dans l'environnement, et le drone ou le robot porte 1'imageur, qui se repère dans l'espace par rapport aux mires optiques spéculaires. L'invention a également pour objet une mire optique spéculaire, caractérisée par le fait qu'elle comprend un code lumineux apte à être reconnu par un imageur comprenant un appareil de prise de vue, tel qu'une matrice de détecteurs de type caméra ou appareil photo, le code lumineux comprenant une première partie codant un sens de lecture du code lumineux et une deuxième partie codant une identification de la mire optique spéculaire, l'appareil de prise de vue prenant une image du code lumineux qui est ensuite traitée par des moyens de traitement d'image dans 1'imageur.

La longueur du code lumineux à lire peut être fixée par convention. Si la longueur est variable, alors la première partie codant pour le sens de lecture codera également pour la longueur du code lumineux.

En pratique, une convention est appliquée : le code lumineux ayant un sens de lecture, la mire optique spéculaire sera toujours placée d'un même côté du code lumineux par rapport au sens de lecture pour permettre au dispositif d'imagerie de savoir, une fois le code lumineux lu et son sens de lecture connu (par exemple par recherche d'un motif dans le code), où se trouve la mire optique spéculaire. L'invention a également pour objet un système de localisation d'au moins un objet en mouvement dans un environnement, caractérisé par le fait que 1 ' au moins un objet en mouvement comprend un imageur comprenant un appareil de prise de vue tel qu'une matrice de détecteurs de type caméra ou appareil photo, des moyens de traitement d'image prise par l'appareil de prise de vue, et au moins une mire optique spéculaire comprenant un code lumineux telle que décrite ci-dessus, chaque mire optique spéculaire ayant une identification unique, de telle sorte que l'au moins un objet en mouvement est apte à déterminer l'identification de chaque mire optique spéculaire par lecture de son code lumineux.

Avantageusement, le système de localisation comprend également une cartographie de l'environnement, dans laquelle sont disposées de manière connue chacune des mires optiques spéculaires avec son identification unique, 1'au moins un objet en mouvement comprenant la cartographie de telle sorte qu'il est apte à déterminer de manière autonome sa position dans l'environnement par identification d'au moins une mire optique spéculaire.

Avantageusement, chaque mire optique spéculaire possède un récepteur RFID, et chaque objet en mouvement possède un émetteur RFID, les émetteurs et récepteurs RFID étant configurés de telle sorte que lorsqu'un émetteur RFID se situe en-dessous d'une certaine distance d'un récepteur RFID, le code lumineux associé à la mire optique spéculaire portant ledit récepteur RFID est allumé. On permet ainsi des économies d'énergie.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à cet égard, et tout mode de communication sans fil de type SigFox®, Wifi® ou Bluetooth® entre l'au moins un objet en mouvement et l'au moins une mire optique spéculaire pour déclencher l'allumage du code lumineux en-dessous d'une certaine distance émetteur-récepteur RFID est envisagé dans le cadre de la présente invention.

Pour mieux illustrer l'objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre illustratif et non limitatif, un mode de réalisation préféré, avec référence aux dessins annexés.

Sur ces dessins : — la Figure 1 est une vue en perspective d'une mire optique spéculaire selon la présente invention ; — la Figure 2 est une vue en coupe verticale de la mire optique spéculaire de la Figure 1 ; — la Figure 3 est une vue schématique d'un dispositif de suppression d'informations parasites selon la présente invention ; — la Figure 4 est une vue de l'image de deux mires optiques spéculaires éclairées capturée par 1'imageur avant suppression des informations parasites ; et — la Figure 5 est une vue de l'image de la Figure 4 après suppression des informations parasites.

Si l'on se réfère aux Figures 1 et 2, on peut voir qu'il y est représenté une mire optique spéculaire 1 selon la présente invention.

La mire optique spéculaire 1 est circulaire, plane et réfléchissante, et possède des ondulations 2 en forme de cercles concentriques disposées sur sa surface supérieure, les ondulations 2 en forme de cercles concentriques générant un ensemble de points brillants alignés selon une droite lorsqu'elles sont éclairées par une source de lumière ponctuelle.

Une telle mire spéculaire réfléchissante 1 est décrite plus en détail dans les demandes de brevets français FR2557375A1 et FR2557307A1.

Il est à noter que les ondulations 2 de la mire spéculaire 1 pourraient également être des ondulations d'une autre forme, telles que des ondulations radiales générant un ensemble de points brillants alignés selon une courbe lorsqu'elles sont éclairées par une source de lumière ponctuelle, sans s'écarter du cadre de la présente invention. Les ondulations sur la mire peuvent également être une combinaison d'ondulations en cercles concentriques et radiales .

La mire optique utilisée dans le dispositif de suppression d'informations parasites pourrait également être une mire optique spéculaire transparente active telle que celles décrites dans la demande de brevet français FR2717273A1, sans s'écarter du cadre de la présente invention.

La mire optique spéculaire 1 comprend en outre un trou traversant 3 en son centre, ledit trou traversant 3 servant à recevoir une source de rayonnement (non représentée à la Figure 1) lorsque la mire optique spéculaire 1 est du type comprenant une source de rayonnement.

Si l'on se réfère à la Figure 3, on peut voir qu'il y est représenté un dispositif de suppression d'informations parasites 4 selon la présente invention.

Le dispositif de suppression d'informations parasites 4 comprend un imageur 5 composé d'un appareil de prise de vue 6 et de deux sources de rayonnement d'imageur 7a pour des mires optiques spéculaires réfléchissantes passives 1.

Le dispositif de suppression d'informations parasites 4 peut également comprendre une source de rayonnement d'imageur 7b pour une mire optique spéculaire réfléchissante disposant de sa propre source de rayonnement 7b disposée du même côté de la mire optique spéculaire 1 que l'appareil de prise de vue 6 et à la verticale du trou traversant 3 de celle-ci.

Le dispositif de suppression d'informations parasites 4 peut également comprendre une source de rayonnement d'imageur 7c pour une mire optique spéculaire transparente, la source de rayonnement 7c étant disposée du côté de la mire optique spéculaire 1 opposé à la face en regard de l'appareil de prise de vue 6 au centre de celle-ci .

Il est à noter que 1'imageur 5 pourrait également comprendre trois sources de rayonnement d'imageur 7a, sans s'écarter du cadre de la présente invention.

Les deux sources de rayonnement d'imageur 7a peuvent rayonner dans deux premières plages de longueurs d'onde prédéfinies distinctes ou identiques détectables par l'appareil de prise de vue 6. L'appareil de prise de vue 6 est configuré pour capturer des images de la mire optique spéculaire 1 éclairée par les sources de rayonnement d'imageur, 7a, 7b ou 7c suivant le type de mire optique spéculaire 1 utilisée) et par au moins une source de rayonnement parasite (non représentée à la Figure 3) rayonnant dans une seconde plage de longueurs d'onde incluant ou non la première plage de longueurs d'onde prédéfinie, la seconde plage de longueurs d'onde étant également au moins en partie détectable par l'appareil de prise de vue 6.

Il est à noter que les ondulations concentriques 2 de la mire optique spéculaire 1 n'ont pas été représentées à la Figure 3 afin de ne pas surcharger le dessin.

Les sources de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c sont de préférence des sources de lumière de couleur, telles que des sources de lumière monochromatique rouge, verte ou bleue, et l'appareil de prise de vue 6 est, de préférence, une matrice de détecteurs, notamment un appareil photo ou une caméra vidéo permettant de produire des images trichromes dans les plages de longueurs d'onde rouge, verte et bleue, chacune de ces images étant récupérables individuellement et pouvant faire l'objet d'un traitement individualisé.

Il est à noter que l'appareil de prise de vue 6 pourrait également être un système à balayage laser, un système à balayage à base d'ultrasons ou un système à balayage à base de radars, sans s'écarter du cadre de 1 ' invention.

Pour chacune des sources de rayonnement d'imageur 7a, l'appareil de prise de vue 6 voit sur la mire optique spéculaire 1 à ondulations concentriques des points brillants globalement alignés sur des droites 8 qui passent par les points Pi et P2 qui sont respectivement la projection des points Ml et M2 sur le plan support de la mire optique spéculaire 1.

En première approximation, ces points Ml et M2 sont respectivement les points milieux entre le centre optique de l'appareil de prise de vue 6 et le centre de chaque source de rayonnement d'imageur 7a.

Les deux droites 8 passent par le centre de la mire optique spéculaire 1, et la connaissance de ces deux droites 8 permet donc de déterminer par intersection le centre de la mire optique spéculaire 1 dans les images capturées, pour une application de détection de position.

Dans l'exemple considéré, si la mire optique spéculaire 1 (réfléchissante ou transparente) est éclairée par d'autres sources de rayonnement parasites comme par exemple le soleil, des lampadaires et/ou des éclairages intérieurs ou extérieurs, alors chacune de ces sources de rayonnement parasites générera sur la mire optique spéculaire 1 des points brillants qui formeront des droites parasites 9.

La mire optique spéculaire 1 à ondulations concentriques en surface fournit donc des informations lumineuses provenant des sources de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c et de l'au moins une source de rayonnement parasite, lesdites informations lumineuses étant capturées par l'appareil de prise de vue 6 dans les images.

Le dispositif de suppression d'informations parasites 4 comprend en outre une unité de calcul (non représentée à la Figure 3) associée à de la mémoire et configurée pour mettre en œuvre un procédé de suppression d'informations parasites qui sera décrit plus en détail par la suite. L'unité de calcul est analogique et/ou numérique, et peut par exemple être mise en œuvre de manière numérique à l'aide d'un ordinateur, d'un téléphone intelligent, d'un processeur, d'un microprocesseur, d'un microcontrôleur, d'un processeur de signaux numériques (DSP), ou d'un composant logique programmable de type matrice prédiffusée programmable (FPGA) ou composant à application spécifique (ASIC), et/ou de manière analogique à l'aide de composants électroniques discrets montés sur une carte électronique. L'invention porte également sur un système de localisation comprenant le dispositif de suppression d'informations parasites 4, ledit système étant configuré pour déterminer les coordonnées de position et l'attitude de l'appareil de prise de vue 6 dans un repère lié à l'au moins une mire optique spéculaire 1 par analyse des images capturées par l'appareil de prise de vue 6 après suppression des informations parasites dans lesdites images par l'unité de calcul dudit dispositif de suppression d'informations parasites 4.

Il est à noter que chaque mire optique spéculaire 1 pourrait également comprendre un code d'identification, tel qu'un code à barres ou un code QR, disposé sur sa face en regard de l'appareil de prise de vue 6, de telle sorte que chaque mire optique spéculaire 1 est individuellement reconnaissable par 1'imageur 5 par l'intermédiaire de son code d'identification, sans s'écarter du cadre de la présente invention.

Chaque mire optique spéculaire 1 pourrait également comprendre un code lumineux, par exemple sous la forme d'une série de pixels lumineux alignés sur un côté de la mire optique spéculaire 1.

La série de pixels lumineux peut s'étendre sur une ou plusieurs lignes parallèles.

Une fois allumé, chaque code lumineux permet d'identifier de manière unique la mire optique spéculaire 1.

Le code lumineux comprendra une série de pixels lumineux destinés à indiquer au système de lecture situé dans 1 ' imageur le sens de lecture du code lumineux. Ledit système de lecture est avantageusement constitué par l'appareil de prise de vue de 1'imageur. La partie restante du code lumineux permet d'identifier de manière unique la mire optique spéculaire 1.

Par convention, le code lumineux est placé d'un côté déterminé de la mire optique spéculaire 1.

Ainsi, si plusieurs mires optiques spéculaires 1 sont placées dans une cartographie connue d'un environnement, un objet en mouvement, par exemple un drone ou un robot, portant 1'imageur, peut tout d'abord identifier précisément la mire optique spéculaire 1 grâce au code lumineux, puis ensuite déterminer sa position par rapport à la mire optique spéculaire 1 pour ainsi déterminer sa position dans la cartographie.

Avantageusement, l'objet en mouvement pourra porter un émetteur RFID, chaque mire optique spéculaire 1 portant un code lumineux portant quant à elle un récepteur RFID, l'émetteur et chaque récepteur RFID étant programmés de telle sorte que lorsque l'objet en mouvement est en-dessous d'une certaine distance donnée de la mire optique spéculaire 1, donc que l'émetteur RFID de l'objet en mouvement et le récepteur RFID de la mire respective sont en-dessous d'une certaine distance, l'allumage du code lumineux est déclenché pour permettre sa lecture par 1'imageur de l'objet en mouvement. L'homme du métier ajustera ladite distance donnée entre l'objet en mouvement et une mire optique spéculaire 1 en dessous de laquelle l'allumage du code lumineux est déclenché en fonction de la résolution de l'appareil de prise de vue de 1'imageur porté par l'objet en mouvement.

Dans un tel cas, chaque mire optique spéculaire 1 sera alimentée en puissance par une source d'alimentation de type batterie ou branchée sur le secteur pour permettre l'alimentation du code lumineux.

En considérant le cas dans lequel tout peut bouger à chaque prise de vue, c'est-à-dire 1'imageur 5, les mires optiques spéculaires 1 et les sources de rayonnement parasites, le principe fondamental pour résoudre le problème des informations parasites consiste à mettre en œuvre les propriétés discriminantes suivantes : — les points de la surface d'une mire optique spéculaire 1 qui renvoient la lumière sont strictement dépendants de la configuration géométrique relative de l'appareil de prise de vue 6 et de la ou des sources de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c, c'est l'effet induit par la spécularité ; cela signifie que, pour une position géométrique donnée dans l'espace de l'appareil de prise de vue 6, chaque source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c donnera au niveau de la surface de chaque mire optique spéculaire 1 des points brillants séparés physiquement ; par ailleurs, comme les mires optiques spéculaires 1 considérées sont totalement réfléchissantes ou partiellement réfléchissantes (cas des mires transparentes dont le coefficient de réflexion est faible et le coefficient de transmission est fort) et ne disposent pas d'un filtrage bloquant des rayonnements pour les plages de longueurs d'onde capturées par l'appareil de prise de vue 6, elles renvoient le rayonnement reçu soit sans en modifier le spectre, soit en le modifiant avec un coefficient multiplicateur non nul qui dépend de la longueur d'onde, que l'on désignera par la suite par Coeff(Lo), Lo désignant la longueur d'onde ; — les sources de rayonnement parasites produisent un rayonnement dans un spectre de longueurs d'onde plus étendu que celui des sources de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c, et incluant les longueurs d'onde de 1'imageur 5, et toutes ces longueurs d'onde sont capturées par l'appareil de prise de vue 6 de 1'imageur 5 ; on peut prendre par exemple comme source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c, une source dont la longueur d'onde est rouge, alors que la plupart des sources de rayonnement parasites ont des rayonnements blanc ou jaune, c'est-à-dire dans les trois plages de longueurs d'onde rouge, verte et bleue ; il est par ailleurs techniquement très difficile, dans des environnements naturels, d'avoir une source de rayonnement 7a, 7b, 7c propre à 1 ' imageur 5 dont le spectre n'a pas de recouvrement avec celui des sources de rayonnement parasites ; — chaque source de rayonnement parasite dispose d'un modèle de rayonnement dont on dispose d'un modèle mathématique, même approximatif, permettant de déterminer l'intensité dans une longueur d'onde à partir de la connaissance des intensités dans une ou plusieurs autres longueurs d'onde ; ainsi, le soleil émet par exemple une couleur blanche, ce qui signifie qu'il a sensiblement la même intensité dans le rouge, le vert et le bleu ; on peut donc calculer une estimation de l'intensité dans le rouge IR, à partir de l'intensité dans le vert IV ou le bleu IB, soit en disant que l'intensité dans le rouge est égale à celle du vert ou du bleu : estimation ( IR) = IV, ou bien estimation ( IR) = IB, ou bien encore : estimation(IR) = 0.5*(IV+IB) ; dans ce modèle mathématique élémentaire, on peut permuter les couleurs ; — le principe de l'invention résulte de la combinaison suivante : - choix de la longueur d'onde, ou des longueurs d'onde, de 1'au moins une source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c ; - utilisation d'au moins une mire optique spéculaire 1 ; - connaissance d'un modèle mathématique du rayonnement de 1'au moins une source de rayonnement parasite ; et - mise en place d'un traitement d'informations d'images permettant d'éliminer les informations parasites dues à 1'au moins une source de rayonnement parasite dans les plages de rayonnement de l'au moins une source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c, grâce au modèle mathématique de modélisation du rayonnement de l'au moins une source de rayonnement parasite.

Si l'on se réfère à la Figure 4, on peut voir qu'il y est représenté l'image de deux mires optiques spéculaires 1 réfléchissantes éclairées capturée par l'appareil de prise de vue 6 avant suppression des informations parasites.

Les deux mires optiques spéculaires 1 sont éclairées par une source de rayonnement d'imageur 7a de type lumière rouge, par une première source de rayonnement parasite de type lumière blanche et par une seconde source de rayonnement parasite de type lumière jaune.

Il est à noter que la source de rayonnement d'imageur 7a pourrait également être de type lumière verte ou lumière bleue, sans s'écarter du cadre de la présente invention.

Il est à noter que les mires optiques spéculaires pourraient également être éclairées par des sources de rayonnement d'imageur 7b, sans s'écarter du cadre de la présente invention.

Les mires optiques spéculaires 1 pourraient également être des mires optiques spéculaires transparentes éclairées par des sources de rayonnement d'imageur 7c, sans s'écarter du cadre de la présente invention.

La première source de rayonnement parasite de type lumière blanche possède un modèle mathématique de lumière blanche prédéfini dans lequel les intensités de rayonnements rouge, vert et bleu sont sensiblement égales.

La seconde source de rayonnement parasite de type lumière jaune possède un modèle mathématique de lumière jaune modélisé dans lequel les intensités de rayonnements rouge et vert sont égales et l'intensité de rayonnement bleu est sensiblement égale à 0,8 fois l'intensité de rayonnement rouge.

Les mires optiques spéculaires 1 réfléchissent des informations lumineuses, de type points brillants alignés sur des droites, issues de la source de rayonnement d'imageur 7a et des première et seconde sources de rayonnement parasites, lesdites informations lumineuses étant capturées par l'appareil de prise de vue 6 dans des images.

Les informations lumineuses réfléchies issues de la source de rayonnement d'imageur 7a de type lumière rouge sont des faisceaux de lumière rouge 10.

Les informations lumineuses réfléchies issues de la première source de rayonnement parasite de type lumière blanche sont des faisceaux de lumière blanche 11.

Les informations lumineuses réfléchies issues de la seconde source de rayonnement parasite de type lumière jaune sont des faisceaux de lumière jaune 12.

Le procédé de suppression d'informations parasites selon la présente invention permet d'extraire les informations utiles, c'est-à-dire provenant uniquement de la source de rayonnement d'imageur 7a, par suppression des informations parasites provenant des première et seconde sources de rayonnement parasites.

Le procédé de suppression d'informations parasites comprend les étapes suivantes : — la détermination, pour chaque pixel d'image, des informations lumineuses parasites provenant uniquement des première et seconde sources de rayonnement parasites dans la première plage de longueurs d'onde prédéfinie en fonction de modèles mathématiques modélisés et/ou prédéfinis des première et seconde sources de rayonnement parasites appliqués aux informations lumineuses provenant des première et seconde sources de rayonnement parasites en dehors de la première plage de longueurs d'onde prédéfinie ; et — la détermination, pour chaque pixel d'image, des informations lumineuses utiles provenant uniquement de la source de rayonnement d'imageur 7a par soustraction des informations lumineuses parasites déterminées des informations lumineuses provenant de la source de rayonnement d'imageur 7a et des première et seconde sources de rayonnement parasites dans la première plage de longueurs d'onde prédéfinie.

Si l'on se réfère à la Figure 5, on peut voir qu'il y est représenté l'image de la Figure 4 après suppression des informations parasites.

Ainsi, après suppression des informations parasites en utilisant le procédé de suppression d'informations parasites, les faisceaux de lumière blanche 11 parasites et les faisceaux de lumière jaune 12 parasites ont été supprimés, seuls les faisceaux de lumière rouge 10 restant sur l'image traitée.

La détermination des informations lumineuses provenant uniquement des première et seconde sources de rayonnement parasites dans la première plage de longueurs d'onde prédéfinie consiste à calculer les intensités de rayonnements des première et seconde sources de rayonnement parasites en dehors de la première plage de longueurs d'onde prédéfinie et dans la plage de détection de l'appareil de prise de vue 6, puis à estimer l'intensité de rayonnement des première et seconde sources de rayonnement parasites dans la première plage de longueurs d'onde prédéfinie en fonction des intensités de rayonnements précédemment calculées et des modèles mathématiques prédéfinis et/ou modélisés des première et seconde sources de rayonnement parasites.

Le procédé qui permet de produire le résultat de l'invention est maintenant décrit. On considère : — un imageur 5 comprenant d'une part un appareil de photo 6 numérique couleur, réalisant des images en rouge, vert et bleu et d'autre part une source de rayonnement 7a, 7b, 7c, par exemple le flash d'un appareil photo pour la source de rayonnement d'imageur 7a émettant uniquement dans le rouge ; - des mires optiques spéculaires 1, totalement ou partiellement réfléchissantes (mires transparentes) dont le coefficient de réflexion varie en fonction de la longueur d'onde ; on aura donc trois valeurs pour ce coefficient : Coeff(R) pour le rouge, Coeff(V) pour le vert et Coeff(B) pour le bleu ; - des sources de rayonnement parasites, possédant un même type de rayonnement (exemple éclairage intérieur avec des lampes incandescentes homogènes), émettant dans les trois longueurs d'onde rouge, verte et bleue, et dont on peut prédire une estimation de l'intensité dans le Rouge IRp, à partir des intensités dans le vert IVp et dans le bleu IBp par une fonction : estimation ( IRp) = F(IVp, IBp) ; on a F(0,0) = 0, c'est-à-dire que si l'on a pas de rayonnement dans le vert et dans le bleu, ceci signifie que l'on en a pas dans le rouge.

Les points brillants issus des sources de rayonnement parasites et vus sur les mires optiques spéculaires 1 (réfléchissantes ou transparentes) auront subi une modification des couleurs compte tenu des coefficients de réflexion des mires optiques spéculaires 1. Si on désigne par JR l'intensité dans le rouge d'un point brillant, par JV son intensité dans le vert et par JB son intensité dans le bleu, on a : - JR = Coeff(R)*IRp ; - JV = Coeff(V)*IVp ; et - JB = Coeff(B)*IBp.

En reportant ces formules dans la fonction de prédiction, on a : - Estimation(JR/Coeff(R)) = F(JV/Coeff(V), JB/Coeff(B)) ; - ou encore : Estimation(JR) = Coeff(R) * F(JV/Coeff(V), JB/Coeff(B)) ; — on posera dans la suite : Estimation(JR) = G(JV, JB).

Il ressort de cela que l'on peut déterminer, au niveau de 1'imageur 5, une estimation de l'intensité dans la longueur d'onde rouge d'une source de rayonnement parasite, à partir de la connaissance de l'intensité dans le vert et dans le bleu.

Dans l'image produite par l'appareil de prise de vue 6, on a : — des points brillants qui proviennent uniquement des sources de rayonnement parasites ; — des points brillants qui proviennent uniquement de la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c ; et — des points brillants qui peuvent résulter d'une superposition des sources de rayonnement parasites avec la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c, ceci venant simplement du fait que la cellule élémentaire de résolution de l'appareil de prise de vue 6, c'est-à-dire le pixel, n'est pas assez fine pour séparer physiquement les informations issues de deux points brillants voisins ; dans ce cas, on aura comme intensité au niveau de l'image, une somme entre l'intensité due à la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c et l'intensité due à une source de rayonnement parasite, sous la forme d'une combinaison linéaire ; on aura donc, pour deux points brillants voisins physiquement et perçus dans un même pixel : - si JRs désigne l'intensité dans le rouge de la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c ; - si JRp désigne l'intensité dans le rouge d'une source de rayonnement parasite ; - alors, l'intensité JRpix dans le canal rouge au niveau du pixel considéré sera de la forme : - dans le rouge : JRpix = alpha * JRs + beta * JRp ; - dans le vert : JVpix = alpha * JVs + beta * JVp ; mais comme le point brillant de la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c n'a pas d'intensité dans le vert, on aura alors : JVpix = beta * JVp ; et - dans le bleu : JBpix = alpha * JBs + beta * JBp ; mais comme le point brillant de la source de rayonnement d'imageur 7 n'a pas d'intensité dans le bleu on aura alors : JBpix = beta * JBp.

Le résultat est alors que l'on peut calculer une estimation de l'intensité dans le canal rouge de la source de rayonnement parasite en utilisant les informations dans le vert et dans le bleu ; en effet, on a :

Estimation(beta*JRp) = G(beta*JVp, beta*JBp).

On peut donc maintenant, sur la base des résultats ci-dessus, procéder à une élimination des informations dues aux sources de rayonnement parasites de la façon suivante : — pour chaque pixel de l'image, on calcule une estimation de l'intensité dans le canal rouge à partir des intensités dans les canaux vert et bleu, à l'aide de la formule : Estimation(JR) = G(JV, JB) ; et on effectue une soustraction entre l'intensité du pixel dans le rouge et cette estimation, ce qui donne un résultat KRpix = Jrpix - G(JVpix, JBpix) ; on aura donc : - pour un point brillant issu de la source de rayonnement 7a, 7b, 7c rouge de 1'imageur 5 uniquement : JVpix = JVs = 0 et JBpix = JBs = 0 ; on aura alors G(JVpix, JBpix) = 0 et donc finalement KRpix = JRpix ; cela signifie que ce traitement laisse l'intensité rouge due à la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c inchangée ; - pour un point brillant issu d'une source de rayonnement parasite uniquement, on aura d'une part JRpix = JRp et d'autre part Estimation (JRp) = G(JVp, JBp) , et le résultat dans le canal rouge au niveau du pixel sera : Krpix = JRp - Estimation (JRp) , ce qui donnera un résultat voisin de 0, représentant l'erreur d'estimation en général due au bruit, ou à l'erreur de modélisation ; - pour un pixel dans l'image qui collecte l'intensité en provenance de deux points brillants voisins, l'un issu de la source de rayonnement d'imageur et l'autre issu d'une source de rayonnement parasite, pour JVpix = beta*JVp et JBpix = beta*JBp, l'estimation donne G(JVpix,JBpix) = G(beta*JVp,beta*JBp) = beta*G(Jvp,JBp) = beta*estimation(JRp) ; on aura donc comme résultat final Krpix = Jrpix - G(JVpix,JBpix) = alpha * JRs + beta * JRp - beta * estimation (JRp) = alpha * JRs + beta * (JRp - estimation(JRp)), et donc le résultat est KRpix = alpha * JRs + beta * erreur_estimation de JRp ; le résultat du traitement est donc bien l'intensité due à la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c, (alpha * JRs), avec une petite erreur due à l'erreur d'estimation de l'intensité de la source de rayonnement parasite.

Dans le cas des mires optiques spéculaires 1 réfléchissantes totalement ou partiellement (mires transparentes), chaque point de la mire optique spéculaire 1 renvoie le flux d'une source de rayonnement dans une direction précise, et donc l'appareil de prise de vue 6 verra essentiellement sur chaque point de la mire optique spéculaire 1 le flux en provenance d'une seule source de rayonnement. Cependant, un pixel de l'appareil de prise de vue 6 pourra collecter plus d'une source de rayonnement dans l'un des trois cas suivants : — deux points de la mire optique spéculaire 1, fournissant du flux à partir de deux sources de rayonnement disjointes vers l'appareil de prise de vue 6, sont physiquement trop proches pour être séparés par la capacité de résolution de l'appareil de prise de vue 6, alors sur ce pixel on aura la contribution des deux sources de rayonnement ; — une source de rayonnement a une surface d'émission très étendue, par exemple un ciel lumineux, mais dans ce cas, une grande partie de la surface, ou toute la surface, de la mire optique spéculaire 1 est éclairée mais le flux renvoyé est en général faible, donc peu perturbant ; — les mires optiques spéculaires 1 ne sont pas totalement spéculaires et sont légèrement diffuses, ce qui étend, pour un point de la mire optique spéculaire 1, les directions de renvoi du flux et on se retrouve dans le premier cas ci-dessus, car ce phénomène rend moins séparables les points brillants de la mire optique spéculaire 1.

Ainsi, dans le cas des mires optiques spéculaires 1, le flux collecté par un pixel de 1 ' imageur 5 sera en général en provenance d'une seule source de rayonnement, voire de deux et exceptionnellement d'au moins trois sources, mais quand cet événement se produira, son occurrence dans le temps sera faible.

Le cas du traitement avec un seul type de rayonnement pour les sources de rayonnement parasites a été présenté ci-dessus, nous allons présenter ci-dessous le cas de deux types de rayonnement pour les sources de rayonnement parasites, comme c'est généralement le cas dans une scène d'intérieur par exemple, où l'on a souvent du flux solaire d'ambiance rentrant par les fenêtres et du flux provenant de lampes d'éclairage qui sont en général identiques (à incandescence, à DEL, ou autre).

Dans un premier cas, nous allons considérer que la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c est rouge, et que nous avons deux types de rayonnement pour les sources de rayonnement parasites chacun ayant un modèle spécifique et pouvant se superposer individuellement avec la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c, mais dans ce cas on considère qu'il n'y a pas la superposition simultanée des deux types de rayonnements parasites avec la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c sur un même point brillant. Pour illustrer cela, on suppose, pour les sources de rayonnement parasites, un rayonnement de type « lumière blanche » et un rayonnement de type « lumière jaune » (source incandescente) . Comme modèle mathématique du type lumière blanche, on a simplement en moyenne le même niveau Nb dans chaque canal : R=Nb, V=Nb et B=Nb. Pour le modèle mathématique du type lumière jaune, on a en moyenne, si Nj désigne le niveau dans le rouge : R=Nj, V=Nj et B=0.8*Nj.

Le principe est de construire à partir de cela une fonction permettant, en connaissant les intensités dans le vert et dans le bleu, de prédire l'intensité dans le rouge, pour ces deux types de rayonnement parasites. Pour cela on va considérer une fonction linéaire du type : — Ir = Coeffv*Iv + Coeffb*Ib où Iv est l'intensité dans le vert et Ib l'intensité dans le bleu ; on cherche les deux coefficients Coeffv et Coeffb qui conviennent le mieux pour les deux types de rayonnements parasites ; pour ce faire, on va normaliser cette équation de sorte qu'elle soit utilisable quelle que soit l'intensité de la source de rayonnement parasite ; ceci est obtenu en divisant les deux membres de cette équation par Coeff_norm = Iv+Ib ; on posera dans la suite : - Jr = Ir/(Iv+Ib) ; - Jv = Iv/(Iv+Ib) ; et - Jb = Ib/(Iv+Ib). — l'équation devient alors : Jr = Coeffv*Jv +

Coeffb*Jb avec Jv+Jb = 1 ; et l'on a : Ir = Jr*(Iv+Ib).

Pour calculer les deux coefficients Coeffv et Coeffb, on a : — pour une source parasite de type lumière blanche :

Iv = Ib = Ir donc : Jv = 0.5, Jb = 0.5 et Jr = 0.5 ; — pour une source parasite de type lumière jaune :

Ir = Iv et Ib = 0.8*Ir donc Iv+Ib = 1.8*Ir et donc Jr = 0.556, Jv = 0.556, Jb = 0,444 ; — à partir de cela on a deux équations à deux inconnues et on peut en déduire les deux coefficients qui valent finalement Coeffv = 1 et Coeffb = 0.

Ainsi, le calcul de l'estimation de l'intensité rouge se fait uniquement à partir de l'équation Jr=Jv, c'est-à-dire Ir=Iv, pour les deux types de sources de rayonnement parasites. Ce résultat s'applique à toutes les sources de rayonnement parasites pour lesquelles Ir et Iv sont quasiment identiques et seule l'intensité dans le bleu varie, ce qui s'étend à une variété de lumière bien plus étendue que le jaune considéré initialement. Le principe très simple consiste alors à éliminer, dans le canal rouge, l'effet des sources de rayonnement parasites, en procédant à une estimation du flux rouge à l'aide du canal vert : Estimation(Ir) = Iv et en faisant une soustraction de cette estimation sur chacun des pixels de l'image dans le canal rouge. Ce résultat est utilisable pour toutes les sources parasites considérées qui fournissent aussi des informations superposées sur les mires.

Dans un deuxième cas, on considère 2 types de rayonnements, et on considère cette fois-ci spécifiquement que les deux types de rayonnements parasites peuvent se superposer avec la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c sur un même point brillant. On désigne par Ipr, Ipv et Ipb les intensités d'un pixel dans les canaux rouge, vert et bleu ; par Ipsr, Ipsv, Ipsb les intensités d'un pixel provenant de la source de rayonnement d'imageur 7 dans les canaux rouge, vert et bleu, et comme la source de rayonnement 7 en question est rouge, on a Ipsv=Ipsb=0 ; et par Ippri, Ippvi, Ippbi les intensités d'un pixel provenant d'un rayonnement parasite « i » dans les canaux rouge, vert et bleu, et comme on considère deux types de rayonnements parasites, i varie de 1 à 2.

On a les équations suivantes : — Ippri + Ippr2 + Ipsr = Ipr ; — Ippvi + Ippv2 = Ipv ; et — Ippbi + Ippb2 = Ipb.

On a par ailleurs un modèle mathématique pour chaque source de rayonnement parasite que l'on supposera du type : Ippvi = Coeffvi*Ippbi et Ippri = Coeffri*Ippbi ; on aura donc les équations suivantes : — Ippbi + Ippb2 = Ipb ; — Coeffvl*Ippbi + Coeffv2*Ippb2 = Ipv ; et — Coeffri *Ippbi + Coeffr2*Ippb2 + Ipsr = Ipr.

Les deux premières équations permettent de déterminer Ippbi et Ippb2, et ainsi la troisième équation permet d'en déduire l'intensité due à la source de rayonnement d'imageur 7 par :

Ipsr = Ipr - Coeffri *Ippbi - Coeffr2*Ippb2.

On vient donc d'exposer ci-dessus trois principes à titre d'exemple qui permettent d'éliminer l'intensité due à la présence d'un ou deux types de sources de rayonnement parasites et de ne retenir que les informations utiles dues à la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c. D'une façon générale, la méthodologie consiste à caractériser les types de rayonnements parasites par un modèle mathématique permettant de déterminer une estimation du flux lumineux de cette source de rayonnement parasite dans une plage de longueurs d'onde à partir de la connaissance des flux lumineux dans d'autres plages de longueurs d'ondes, sous réserve que les plages de longueurs d'onde considérées soient détectables individuellement par l'appareil de prise de vue 6. En conséquence il faut choisir un rayonnement pour la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c qui dispose d'un recouvrement minimal par rapport aux rayonnements parasites. Cela donnera en général un rayonnement monochromatique par exemple rouge, vert ou bleu. Cependant, s'il y a par exemple un fond bleu dans la scène, il faudra éviter que la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c soit un rayonnement monochromatique bleu. Une autre considération à prendre en compte est le nombre de rayonnements parasites significatifs, et de procéder à une modélisation mathématique élémentaire de chaque type de rayonnement parasite permettant de prédire l'intensité du type de rayonnement parasite dans les canaux de la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c, à partir des canaux qui ne sont pas dans ceux de la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c, mais cependant captés par l'imageur 5. En fonction du nombre de types de rayonnements différents qui peuvent éclairer simultanément un même point brillant, il faudra appliquer l'un des principes présentés ci-dessus pour procéder à l'élimination des rayonnements parasites dans les canaux de la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c, et ainsi obtenir dans ces canaux des images nettoyées des effets des sources de rayonnement parasites.

En pratique, pour déterminer le modèle d'une source de rayonnement parasite, on en prend une image, puis on détermine par analyse de l'image les proportions relatives des différentes composantes spectrales de la source de rayonnement parasite.

Dans le dispositif 4 selon la présente invention, l'appareil de prise de vue 6 doit être apte à produire des images dans au moins deux domaines de longueurs d'onde. Actuellement, les caméras ou les appareils de photographie numérique permettent de produire des images dans trois domaines de longueurs d'onde, à savoir le Rouge, le Vert et le Bleu.

La ou les sources de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c doivent donc posséder un spectre moins étendu que celui capté par l'appareil de prise de vue 6 du dispositif 4, chaque source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c doit donc émettre : - dans un seul domaine de longueurs d'onde si l'appareil de prise de vue 6 ne dispose que de deux canaux de capture de longueurs d'onde ; - dans deux domaines de longueurs d'onde au maximum si l'appareil de prise de vue 6 possède trois canaux de capture de longueurs d'onde ; - et ainsi de suite.

Chaque source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c doit ainsi avoir avantageusement un minimum de recouvrement en termes de longueurs d'onde avec la ou les sources de rayonnement parasites. Le procédé selon la présente invention fonctionne ainsi dès que la ou les sources de rayonnement parasites ont une partie de leur spectre détectable par l'appareil de prise de vue 6 et en dehors du spectre de la ou des sources de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c. On peut donc prédire l'intensité de rayonnement d'une source de rayonnement parasite dans le spectre de la ou des sources de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c à l'aide d'une part d'un modèle mathématique plus ou moins précis et d'autre part de l'intensité de rayonnement de cette source de rayonnement parasite dans la partie du spectre en dehors de la plage spectrale de la ou des sources de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c.

Ainsi, les sources de rayonnement parasites pour lesquelles le procédé selon la présente invention fonctionne sont toutes les sources de rayonnement parasites qui ont un spectre dont une partie est en dehors du spectre de rayonnement de la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c et dont on peut prédire l'intensité de rayonnement dans tout ou partie du spectre de rayonnement de la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c à partir de l'intensité de rayonnement de la source de rayonnement parasite dans tout ou partie du spectre en dehors du spectre de rayonnement de la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c, étant entendu que le spectre ou les parties de spectre susmentionnés sont détectables par l'appareil de prise de vue 6 du dispositif 4 sur des canaux différents.

Les sources de rayonnement parasites qui ne peuvent pas être éliminées, totalement ou partiellement, sont celles pour lesquelles l'une ou l'autre des conditions ci-dessous est satisfaite : - la source de rayonnement parasite a son spectre de rayonnement entièrement confondu avec celui du spectre de rayonnement de la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c ; - l'intensité de la source de rayonnement parasite dans la zone du spectre de rayonnement de la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c ne peut pas être prédite par la connaissance de l'intensité du rayonnement dans la partie du spectre de la source de rayonnement parasite située en dehors du spectre de la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c.

En pratique, le cas de la première condition ci-dessus est facile à résoudre car le dispositif 4 peut avoir une source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c qui change de domaine spectral régulièrement, auquel cas il y aura des périodes de non-détection à cause du recouvrement spectral et des périodes de détection du fait du non-recouvrement spectral.

Dans le cas de la seconde condition ci-dessus, la meilleure façon de procéder est d'avoir une source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c dont l'intensité est forte, et pour la prédiction de l'intensité de rayonnement de la source de rayonnement parasite dans le domaine spectral de la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7b, de prendre une fonction permettant de calculer un maximum de cette intensité compte tenu de la connaissance de l'intensité du rayonnement de la source de rayonnement parasite dans le domaine spectral hors de celui de la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c.

Cette approche permet ainsi de sécuriser et de rendre plus robuste la détection des informations dues à la source de rayonnement d'imageur 7a, 7b, 7c, en présence de sources de rayonnement parasites faiblement modélisables mathématiquement.

Claims

REVENDICATIONS

1 - Procédé de suppression d'informations parasites dans des images, capturées par un appareil de prise de vue (6) d'un imageur (5), d'au moins une mire optique spéculaire (1) choisie parmi une mire optique spéculaire transparente et une mire optique spéculaire réfléchissante éclairée par au moins une source de rayonnement d ' imageur (7a ; 7b ; 7c) rayonnant dans une première plage de longueurs d'onde prédéfinie détectable par l'appareil de prise de vue (6) et par au moins une source de rayonnement parasite naturelle et/ou artificielle rayonnant dans une seconde plage de longueurs d'onde incluant ou non la première plage de longueurs d'onde prédéfinie, la seconde plage de longueurs d'onde étant également au moins en partie détectable par l'appareil de prise de vue (6), l'au moins une mire optique spéculaire (1) fournissant, pour la mire optique spéculaire transparente par transparence et pour la mire optique spéculaire réfléchissante par réflexion, des informations lumineuses provenant de l'au moins une source de rayonnement d'imageur (7a ; 7b ; 7c) et de l'au moins une source de rayonnement parasite, lesquelles informations lumineuses sont capturées par l'appareil de prise de vue (6) dans les images, caractérisé par le fait que le procédé comprend les étapes suivantes : — la détermination, pour chaque pixel d'image, des informations lumineuses provenant uniquement de l'au moins une source de rayonnement parasite dans la première plage de longueurs d'onde prédéfinie en fonction d'un modèle mathématique prédéfini de l'au moins une source de rayonnement parasite appliqué aux informations lumineuses provenant de l'au moins une source de rayonnement parasite en dehors de la première plage de longueurs d'onde prédéfinie ; et — la détermination, pour chaque pixel d'image, des informations lumineuses provenant uniquement de 1'au moins une source de rayonnement d'imageur (7a ; 7b ; 7c) par soustraction des informations lumineuses déterminées provenant de l'au moins une source de rayonnement parasite dans la première plage de longueurs d'onde prédéfinie des informations lumineuses provenant de l'au moins une source de rayonnement d'imageur (7a ; 7b ; 7c) et de l'au moins une source de rayonnement parasite dans la première plage de longueurs d'onde prédéfinie.
2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'au moins une mire optique spéculaire (1) présente des ondulations (2) en surface concentriques et/ou radiales .
3 - Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait que la détermination des informations lumineuses provenant uniquement de l'au moins une source de rayonnement parasite dans la première plage de longueurs d'onde prédéfinie consiste à calculer les intensités de rayonnements de l'au moins une source de rayonnement parasite en dehors de la première plage de longueurs d'onde prédéfinie et dans la plage de détection de l'appareil de prise de vue (6), puis à estimer l'intensité de rayonnement de l'au moins une source de rayonnement parasite dans la première plage de longueurs d'onde prédéfinie en fonction des intensités de rayonnements précédemment calculées et du modèle mathématique prédéfini de l'au moins une source de rayonnement parasite.
4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'au moins une source de rayonnement d ' imageur (7a ; 7b ; 7c) émet un rayonnement monochromatique rouge, vert ou bleu.
5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'au moins une source de rayonnement parasite est un rayonnement de type lumière blanche avec un modèle mathématique de lumière blanche prédéfini dans lequel les intensités de rayonnements rouge, vert et bleu sont égales, et/ou un rayonnement de type lumière jaune avec un modèle mathématique de lumière jaune prédéfini dans lequel les intensités de rayonnements rouge et vert sont égales et l'intensité de rayonnement bleu est proportionnelle à l'intensité de rayonnement rouge.
6 - Dispositif de suppression d'informations parasites (4) comprenant un imageur (5) composé d'un appareil de prise de vue (6) et d'au moins une source de rayonnement d ' imageur (7a ; 7b ; 7c) rayonnant dans une première plage de longueurs d'onde prédéfinie détectable par l'appareil de prise de vue (6), l'appareil de prise de vue (6) étant configuré pour capturer des images d'au moins une mire optique spéculaire (1) choisie parmi une mire optique spéculaire transparente et une mire optique spéculaire réfléchissante éclairée par l'au moins une source de rayonnement d'imageur (7a ; 7b ; 7c) et par au moins une source de rayonnement parasite naturelle et/ou artificielle rayonnant dans une seconde plage de longueurs d'onde incluant ou non la première plage de longueurs d'onde prédéfinie, la seconde plage de longueurs d'onde étant également au moins en partie détectable par l'appareil de prise de vue (6), l'au moins une mire optique spéculaire (1) fournissant, pour une mire optique spéculaire transparente par transparence et pour une mire optique spéculaire réfléchissante par réflexion, des informations lumineuses provenant de l'au moins une source de rayonnement d ' imageur (7a ; 7b ; 7c) et de l'au moins une source de rayonnement parasite, lesquelles informations lumineuses sont capturées par l'appareil de prise de vue (6) dans les images, ledit dispositif (4) comprenant en outre une unité de calcul associée à de la mémoire et configurée pour mettre en œuvre le procédé de suppression d'informations parasites selon l'une des revendications 1 à 5.
7 - Dispositif (4) selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'au moins une mire optique spéculaire (1) est une mire optique spéculaire réfléchissante, l'au moins une source de rayonnement d'imageur (7a) étant extérieure à l'au moins une mire optique spéculaire (1).
8 - Dispositif (4) selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'au moins une mire optique spéculaire (1) est une mire optique spéculaire réfléchissante, l'au moins une source de rayonnement d'imageur (7b) étant disposée du même côté de l'au moins une mire optique spéculaire (1) que l'appareil de prise de vue (6) et à la verticale du centre de celle-ci.
9 - Dispositif (4) selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'au moins une mire optique spéculaire (1) est une mire optique spéculaire transparente, l'au moins une source de rayonnement d'imageur (7c) étant disposée du côté de l'au moins une mire optique spéculaire (1) opposé à la face en regard de l'appareil de prise de vue (6) au centre de celle-ci.
10 - Dispositif (4) selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait que l'unité de calcul est analogique et/ou numérique.
11 - Dispositif (4) selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé par le fait que l'appareil de prise de vue (6) est une caméra, un appareil photo, un système à balayage laser, un système à balayage à base d'ultrasons ou un système à balayage à base de radars.
12 - Dispositif (4) selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisé par le fait que chaque mire optique spéculaire (1) comprend un code d'identification, tel qu'un code à barres ou un code QR, disposé sur sa face en regard de l'appareil de prise de vue (6), de telle sorte que chaque mire optique spéculaire (1) est individuellement reconnaissable par 1'imageur (5) par l'intermédiaire de son code d'identification.
13 - Système de localisation comprenant le dispositif de suppression d'informations parasites (4) selon l'une des revendications 6 à 12, ledit système étant configuré pour déterminer les coordonnées de position et l'attitude de l'appareil de prise de vue (6) dans un repère lié à 1 ' au moins une mire optique spéculaire (1) par analyse des images capturées par l'appareil de prise de vue (6) après suppression des informations parasites dans lesdites images par l'unité de calcul dudit dispositif de suppression d'informations parasites (4).